உடல் புரதங்களை தயாரிக்க உதவும் மரபணுக்கள்

மரபணு இயலின் சுவாரஸ்யமான பகுதி,புரதத்தொகுப்பு அல்லது புரத தயாரிப்பு ஆகும். நம் உடல் வளர தனது வடிவத்தை ஒழுங்குபடுத்த,நோய் எதிர்ப்பு சக்திகளை உருவாக்க,ஹார்மோன்கள்,நொதிகள் எனப்படும் என்ஜைம்கள் இன்னும் ரத்த அணுக்கள் என்று ஏராளமான பொருட்களை உருவாக்க புரதங்கள் மிக அவசியமாகும். இன்னும் உயிரணுக்களின் செயல்பாடுகளை மரபணுக்கள் எவ்வாறு கட்டுப்படுத்துகின்றன,என்னும் கோட்பாட்டின்படி உடலின் உயரம் எடை, நிர்ணயிக்கப்படுவது, ஒரு குழந்தையை அதன் பெற்றோருடன் சாயலில் ஒத்திருப்பது,போன்ற அனைத்துக்கும் மூல காரணம் உடலின் ஒவ்வொரு செல்களும் தன்னுள் பொதிந்திருக்கும் மரபணுக்கள்(ஜீன்கள்) மூலம் தயாரிக்கும் புரதங்கள் ஆகும்.புரதங்கள் நம் உடலின் ஒவ்வொரு உயிரணு செயல்பாடுகளுக்கும் அவசியமாகும். பல்வேறு நொதிகள், ஆன்டிபாடிகள், சர்க்கரை வளர்சிதை மாற்றத்திற்கு உதவும் இன்சுலின்,கல்லீரலிலும் ,மண்ணீரலிலும் இன்னும் எலும்பு மஜ்ஜையிலும் உடல் உணவிலிருந்து கிடைக்கும் இரும்புச்சத்தை சேமிக்க உதவும் ferritin என்ற பொருளும் ,இரத்தத்தின் மூலம் உடல் திசுக்களுக்கு ஆக்சிஜனை சுமந்து செல்லும் ஹீமோகுளோபினும் இன்ன பிறவும் உடலின் செல்களுக்குள் பொதிந்திருக்கும் மரபணுக்கள் மூலம் தொகுக்கப்படும் அல்லது தயாரிக்கப்படும் புரதங்களே ஆகும்

புரதங்கள் பாலிபெப்டைட்களால் ஆன பெரிய மெகா மூலக்கூறுகள் ஆகும், அவை நம் உடல்களை ஆரோக்கியமாக வைத்திருக்க பல்வேறு முக்கிய செயல்பாடுகளில் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன.

உதாரணமாக, இன்சுலின் என்பது நம் உடலின் குளுக்கோஸ் வளர்சிதை மாற்றத்தைக் கட்டுப்படுத்தும் ஒரு புரதமாகும்.

கல்லீரல், எலும்பு மஜ்ஜை மற்றும் மண்ணீரலில் இரும்புச் சத்து ' ஃபெரிடின்' என்று அழைக்கப்படும் புரதமாக சேமித்து வைக்கப்படுகிறது. .

நோய்த்தொற்றுகளிலிருந்து நம்மைப் பாதுகாக்கும் ஆன்டிபாடிகள் அனைத்தும் பல்வேறு வகையான புரதங்கள ஆகும்.

நமது உடல் நொதிகளில் பெரும்பாலானவை புரதங்களால் ஆனவை.

ஆக்டின் என்பது நமது உடல் செல்களுக்கு க்களுக்கு நெகிழ்வுத்தன்மையை வழங்கும் புரத உறை ஆகும்.

நமது உடல் உயிரணுக்களில் செல் நியூக்ளியஸ், நியூக்ளியோலஸ், எண்டோபிளாஸ்மிக் ரெட்டிகுலம், மைட்டோகாண்ட்ரியா உள்ளிட்ட பல உறுப்புகள் உள்ளன, அவை அனைத்தும் புரதங்களால் ஆனவை.

நம் உடலின் ஒவ்வொரு உயிரணுவும் புரதத் தொகுப்பின் சக்திவாய்ந்த தொழிற்சாலைகள் ஆகும்

யூகாரியோடிக் கலங்களில் புரதங்களின் தொகுப்பு: -
வரைபடம். 1

ஒரு எளிய யூகாரியோடிக் செல் மேலே காட்டப்பட்டுள்ளது (படம் -1) இது வரையறுக்கப்பட்ட கரு மற்றும் நியூக்ளியோலஸைக் கொண்டு புரோகாரியோடிக் கலத்திலிருந்து வேறுபடுகிறது. மனிதர்கள் உட்பட அனைத்து பல்லுயிர் உயிரினங்களும் யூகாரியோட்டுகளே .

படியெடுத்தல் அல்லது நகலெடுத்தல்

புரதத் தொகுப்பின் முதல் நிலை கருவில் மேற்கொள்ளப்படும் படியெடுத்தல் ஆகும். இதற்கு பொறியியல் மொழியில் டிரான்ஸ்க்ரிப்ஷன் (Transcription) என்பர். அதாவது ஒரு பெரிய சமையல் குறிப்பேட்டிலிருந்து நமக்கு தேவையான ஒரு பதார்த்தத்தின் செய்முறையை மட்டும் தனியாக ஒரு தாளில் நகலெடுப்பது மாதிரி.

அசல் சமையல் புத்தகம் DNA ஆகும்.அதனுடைய அந்த குறிப்பிட்ட உணவின் செய்முறையின் நகல் mRNA ஆகும். நகல் எடுப்பது RNA பாலிமரேஸ் என்ற நொதியாகும்.

கருவில், குறிப்பிட்ட புரதத்தை தயாரிக்கும் குறிப்புகள் கொண்ட அந்த மரபணு (GENE) குரோமோசோம் என்ற இழைக்குள் அடங்கி இருக்கிறது.அதிலிருக்கும் அந்த குறிப்பிட்ட மரபணுவை DNA இழைகளாக பிரித்து சிணுக்கெடுத்து அதில் பொதிந்துள்ள கோடோன்கள் என்ற குறிப்புகளை mRNA ஆக நகலெடுத்து கருவிலிருந்து வெளியே சைட்டோபிளாசத்திற்குள் அனுப்புவது வரை பாலிமரேஸ் செய்கிறது.நகலெடுக்கும் பணி நடக்கும் இடம் உட்கரு ஆகும்.

குரோமோசோம் இரட்டை அடுக்கு டி.என்.ஏவால் இறுக்கமாக முறுக்கப்பட்ட நூல் ஆகும். டி.என்.ஏவின் ஒவ்வொரு இழைகளும் நியூக்ளியோடைடுகள் எனப்படும் அடிப்படை அலகுகளால் ஆனவை . டி.என்.ஏ இழையை தைக்க நான்கு வகையான நியூக்ளியோடைடுகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. அவற்றிற்கு அடினீன் (A), குவானைன் (G), தைமைன் (D) மற்றும் சைட்டோசின் (C) நியூக்ளியோடைடுகள் என பெயரிடப்பட்டுள்ளன.

படம் -2

நான்கு வகையான நியூக்ளியோடைடுகள் படம்-2இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி கட்டமைப்புகளைக் கொண்டுள்ளன (படம் -2).ஏற்கனவே இது பற்றி விபரமாக முந்தய பதிவில் விவரிக்கப்பட்டுள்ளது.அத காண இங்கு க்ளிக் செய்யவும்

அடினைன் மற்றும் குவானைன் ஆகியவை ப்யூரின்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன

தைமைன் மற்றும் சைட்டோசின் ஆகியவை பைரிமிடின்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன.

நியூக்ளியோடைடுகள் பின்வருமாறு உருவாகின்றன மற்றும் பிணைக்கப்பட்டுள்ளன: -

அடினீன் மற்றும் தைமைன் நியூக்ளியோடைடுகள் இரட்டை ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளுடன் இணைக்கப்படுகின்றன மற்றும் குவானைன் மற்றும் சைட்டோசின் நியூக்ளியோடைடுகள் மூன்று ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளுடன் இணைக்கப்படுகின்றன . இது ஒரு டியாக்சிரிபோஸ் சர்க்கரை வளையத்தைக் நடுவில் கொண்டிருக்கிறது, இதன் ஒரு பக்கம் பாஸ்பேட் கூட்டமைப்பு சர்க்கரை வளையத்தின் 5' வது கார்பன் அணுவின் மேல் பக்கத்திலும், மற்றொரு பக்கம் இன்னொரு சர்க்கரை வளையத்தின் 3' வது கார்பன் அணுவிலும் இணைக்கப்பட்டு உள்ளது பார்க்க . (படம் -2)

நமது மனித உடல் செல்கள் ஒவ்வொன்றிலும் பொதிந்துள்ள குரோமோசோம்களில் முறுக்கி வைக்கப்பட்டிருக்கும் DNA இழைகளில் பில்லியன் கணக்கான நியூக்ளியோடைடு அலகுகள் உள்ளன.

இந்த நியூக்ளியோடைடுகள் ACC, ATC, ATG, TAG, TAC என்ற கோடன்களாக மும்மூன்று இணைகளாக தொகுக்கப்பட்டுள்ளன. ஒவ்வொரு தொகுப்பிற்கு ஒரு கோடோன் அல்லது குறிப்பீடு என்று பெயர். உதாரணமாக ATG என்பது ஒரு கோடோன் இதில் அடேனின்(A) -தைமின்(T)-குவானின்(G) என்ற மூன்று நியூக்ளியோடைடுகளும் ஒரு கோடோன் ஆக set ஆகி இருக்கும். இவ்வாறு மொத்தம் 64 கோடன்கள் இருக்கின்றன. இந்த 64 கோடோன்களும் 20 அமினோ அமிலங்களை குறிக்கின்றன. அமினோ அமிலங்கள் புரதத்தின் அடிப்படை அலகுகள், எனவே ஒரு குறிப்பிட்ட புரதத்தை ஒருங்கிணைக்க ஏராளமான அமினோ அமிலங்கள் தேவைப்படுகின்றன. இந்த வேலையைச் செய்ய டி.என்.ஏ நூலால் உட்பொதிக்கப்பட்ட குரோமோசோம்களின் ஒரு குறிப்பிட்ட பகுதியிலிருந்து ஒரு குழு கோடன்கள் படியெடுக்கப்பட வேண்டும். அந்த குறிப்பிட்ட பகுதி ஜீன் என்று அழைக்கப்படுகிறது .
படம் -3

நமது மனித உடலின் ஒவ்வொரு கலத்திலும் மொத்தம் 46 குரோமோசோம்களில் 23 ஜோடிகள் உள்ளன .

படியெடுத்தல்: -
படம் -4

டி.என்.ஏவின் ஒரு பகுதி குரோமோசோமில் இருந்து நீட்டப்படுகிறது. ஆர்.என்.ஏ பாலிமரேஸ் என்ற ஒரு நொதிஇரட்டை அடுக்கு டி.என்.ஏவைத் தனித்தனி இழைகளாக முதலில் பிரித்து விடுகிறது. டி.என்.ஏவின் பிரிக்கப்பட்ட ஒற்றை இழைகளில் ஒன்றில் இந்த ஆர்.என்.ஏ பாலிமரேஸ் டி.என்.ஏ குறியீடுகளை எம்.ஆர்.என்.ஏ க்கு டிரான்ஸ்கிரிப்ட் செய்வதை கீழே உள்ள படம் -5 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது.

படம்-5

DNA யின் கீழ் இழையிலிருந்து குறியீடுகளை RNA பாலிமெரேஸ் கீழிருந்து மேலாக (3' to 5') ஆக வாசித்து mRNA நகலை மேலிருந்து கீழாக (5' to 3') உருவாக்குகிறது (படம்-5)

டி.என்.ஏவில் உள்ள தைமின் மரபணு தகவல்களில் எந்த மாற்றமும் இல்லாமல் ஆர்.என்.ஏ பாலிமரேஸால் எம்.ஆர்.என்.ஏவில் யுரேசில் ஆக மாற்றப்படுகிறது.

ஏனென்றால், தைமின் மற்றும் யுரேசில் இரண்டும் பைரிமிடின்கள் மற்றும் ஒத்த கட்டமைப்புகளைக் கொண்டுள்ளன. தைமின் ஒரு மீத்தைல் யூராசில் ஆகும், இது நகர அதிக சக்தி தேவைப்படுகிறது. டி.என்.ஏ கருவுக்குள்ளேயே எப்போதும் நிலையாக இருக்கக்கூடியது.அது கருவுக்குள் நிலையாக இருக்கும் ஒரு இரும்புப்பெட்டி மாதிரி.மிகவும் கனமானது.அதோடு அது கருவைவிட்டு வெளியே போகவேண்டிய அவசியமும் இல்லை. ஆனால் ஆர்.என்.ஏக்கள் அப்படி அல்ல. அவற்றிக்கு டி.என்.ஏவின் மரபணு நகலை கருவுக்கு வெளியே கொண்டு செல்லவேண்டும்.இன்னும் கருவுக்கு வெளியே ரிபோசோம் போன்ற யந்திரத்தில் tRNA போல் நின்று DNA யின் நகலை சுமந்து வரும் mRNA யை மொழிபெயர்ப்பு செய்து அதற்கேற்றாற்போல் அமினோ அமிலங்களை திரட்டி கொண்டுவந்து ரிபோசோம் யந்திர ஆபரேட்டரான rRNA இடம் தரவேண்டும். rRNA அந்த அமினோஅமிலங்களை பின்னி புரதமாக சமைக்கவேண்டும். இப்படி பலவகைப்பட்ட RNA களுக்கு இங்கும் அங்கும் ஓடி நீந்தி அசையும் பணிகள் செய்வதால் தங்கள் வேலையைச் செவ்வனே செய்ய , அவற்றில் அதிக கனமான தைமினுக்கு பதிலாக இலகுரக யுரேசில்தான் இருக்க வேண்டும்.

மூல எம்.ஆர்.என்.ஏ நியூக்ளியோலஸில் தயாரிக்கப்பட்டவுடன் அவை புரதக்குறியீடுகள் எதுவும் குறியிடப்படாத பகுதிகளையும் கொண்டுள்ளன. இந்த பகுதிகள் இன்ட்ரான்கள் என அழைக்கப்படுகின்றன, அவை வெட்டப்பட்டு மீதமுள்ள புரத குறியீடுள்ள பகுதிகள் ஒரு எக்ஸானாக ஒன்றிணைக்கப்பட்டு, கருவை விட்டு சைட்டோபிளாஸத்திற்குள் நீந்தி வெளியேறும்.

மொழிபெயர்ப்பு: - (Translation)
படம் -6

கருவில் இருந்து வெளியேறும் எம்.ஆர்.என்.ஏ சைட்டோபிளாசத்தில் பொதிந்துள்ள ரைபோசோம்கள் எனப்படும் ஏராளமான மினி உறுப்புகளில் ஒன்றை அடைகிறது ,

இந்த ரைபோசோம்தான் புரதம் தயாரிக்கும் எந்திரம் ஆகும். இது 60% rRNA வாலும் (ரைபோசோமால் ஆர்என்ஏ) மற்றும் 40% புரதங்களாலும் ஆன சிறிய உறுப்பு ஆகும். இது tRNA (டிரான்ஸ்ஃபர்-ஆர்என்ஏ) உதவியுடன் mRNA வில் நகலெடுக்கப்பட்ட டிஎன்ஏ கோடான் செய்முறையின் படி புரதத்தை சமைக்கிறது.

முதலில் tRNA தன் பாதத்தில் mRNA வின் முதல் கோடோனுக்கு ஏற்ற மாதிரி ஒரு ஆன்டிகோடோனையும் அதன் தலையில் அதற்கேற்றாப்போல் ஒரு அமினோ அமிலத்தையும் சுமந்து கொண்டு ரிபோசோமின் A என்ற பகுதியில் நுழையும்.பிறகு அங்கிருந்து P என்ற நடுப்பகுதிக்கு போகும் இங்குதான் mRNA படுக்கை வாக்கில் தன்னுடைய ஒரு செட் கோடோனை மேல் நோக்கிநீட்டிகொண்டருக்கும். tRNA அந்த கோடோனுக்கு மேல் தன் பாதத்திலிருக்கும் பொருத்தமான ஆன்டிகோடானை பொருத்தியவுடன் அதன் தலையிலிருக்கும் அமினோஅமிலத்தை ரிபோசோமிலிருக்கும் rRNA கழற்றிவிடும். காலியான tRNA ரைபோசோம் குக்கரில் உள்ள E பகுதி வழியாக வெளியேறிவிடும். இவ்வாறு ஒவ்வொரு tRNA வாக mRNA விலிருக்கும் கோடோன்களுக்கு ஏற்ற மாதிரி அமினோ அமிலங்களை சுமந்து வந்து ரிபோசோம்களில் இறக்கி வைக்க ரிபோசோம்களில் இருக்கும் rRNA அவற்றை முறைப்படுத்தி ஒரு நீண்ட பெப்ட்டைடு சங்கிலியாக பின்னுகிறது. இப்படி பின்னப்பட்ட பெப்டைட் சங்கிலி மேலும் இறுகி ஒரு புரத மூலக்கூறுவாக உருவாகிறது.

டி.ஆர்.என்.ஏக்கள் எம்.ஆர்.என்.ஏவை தலையிலிருந்து வால் (5 'முதல் 3') திசையில் படிக்கத் தொடங்குகின்றன. எம்.ஆர்.என்.ஏவின் தொடக்க புள்ளியில் முதல் கோடான் பெரும்பாலும் AUG ஆகும், இது அமினோ அமிலம் மெத்தியோனினை (Methionine-Met)) குறிக்கிறது. முடிவில், எந்த அமினோ அமிலத்தையும் குறிக்காத ஸ்டாப் கோடான் உள்ளது, அதில் சமையல் செயல்முறை முடிவடைகிறது.

UAA, UAG, UGA ஆகிய மூன்று ஸ்டாப் கோடன்கள் உள்ளன. அவற்றில் ஏதேனும் ஒன்று புரத தொகுப்பு செயல்முறையை நிறுத்தலாம்.

பிரதான DNA வார்ப்புருவில் நியூக்ளியோடைடு மும்மூன்றாக உருவாக்கப்பட்ட 64 கோடன்கள் உள்ளன. அவற்றில் 61 கோடன்கள் 20 அமினோ அமிலங்களால் குறிக்கப்படுகின்றன. இதில் வினோதம் என்னவென்றால் ஒரே கோடோன் பல அமினோ அமிலங்களை ஒருபோதும் குறிக்காது. ஆனால் ஒரு அமினோ அமிலம் வெவ்வேறு கோடன்களால் சுட்டிக்காட்டப்பட்டிருக்கலாம். (எ.கா.)

கிளைசின் என்ற அமினோ அமிலம் GUU, GUC, GUA, GUG கோடன்களால் குறிக்கப்படுகிறது.

இதேபோல், லியூசின் UUA, UUG, CUU, CUC, CUA மற்றும் CUG ஆகிய ஆறு கோடன்களால் குறிக்கப்படுகிறது.

கோடன்களையும் அதனுடன் தொடர்புடைய அமினோ அமிலங்களையும் எளிதான முறையில் எவ்வாறு நினைவில் கொள்வது என்பது ஒரு தனி இடுகையில் தீர்க்கப்படும்.

படம்-6-A

இடமாற்றம்: (Translocation)

புரத தொகுப்பு என்பது ஒரு சுழற்சி செயல்முறை. முதல் அமினோ அமிலத்தை மெத்தியோனைனைக் கொண்டுவவரும் முதல் tRNA ரைபோசோமின் A-பெட்டியில் நுழைந்து P-பெட்டியில் நகர்ந்து mRNA இழையில் உள்ள AUG கோடனை அதன் குறியீடு UAC மூலம் டிகோட் செய்த உடன் ரிபோசோமிலிருக்கும் rRNA ,tRNA கொண்டு வந்த அமினோஅமிலத்தைக் கழற்றி தன்னிடம் தக்கவைத்துக்கொண்டு காலியான tRNA வை E பெட்டிவழியாக வெளியேற்றிவிடுகிறது. இவ்வாறு ஒன்றன்பின் ஒன்றாககிடைக்கும் அமினோ அமிலங்களை ரிபோசோமிலுள்ள rRNA ஒரு சங்கிலி போல் கோர்த்து பாலிபெப்டைடுகளாக்குகிறது.இந்த பாலிபெப்டைடுகள் ரிபோசோமிலிருந்து வெளியேறி மூலக்கூறாக குறுகி இருக்குறது. இந்த புரதங்கள் பயன்பாட்டிற்கு செல்லுக்குள் அல்லது கலத்திற்கு வெளியே சரியான இடங்களுக்கு அனுப்பப்படுகின்றன.

சுருக்கம்: -

படம் -7

நம் ஒவ்வொருவரின் உடல் ஆரோக்கியத்திற்கும் புரதங்கள் மிகமிக அவசியம்.நம் உடம்பின் ஒவ்வொரு திசுவும் செல்களினால் ஆனது. நம் மனித உடலின் செல்களுக்கு யூகாரியோட் செல்கள் என்பர் .ஏனென்றால் நம்முடைய செல்களில் வரையறுக்கப்பட்ட கரு உட்கரு என்று இருக்கும்.

ஆனால் பாக்டீரியா காளான் போன்றவற்றின் செல்களுக்குள் கரு உட்கரு என்றெல்லாம் இருக்காது.அதன் DNA அல்லது RNA ஏனைய செல் உறுப்புகளைப்போல் சைட்டோபிளாசம் என்ற திரவத்திலேயே மிதந்துகொண்டு இருக்கும்.இது பற்றி விளக்கமாக அடுத்து வரும் பதிவுகளில் காணலாம்

இங்கு யூக்கரியோட்டிக் செல் புரதங்களை பற்றி மட்டும் பார்க்கலாம். புரதங்கள் நம் உடல் ஆரோக்கியத்திற்கு மிகவும் இன்றியமையாதவை.

இந்த புரதங்கள் நம் செல் கருவிலுள்ள குரோமோசோம்களாக பொதிந்துள்ள DNA விலிருந்து உருவாகிறது.

இதைத்தான் மேலே உள்ள படம் -7 சுருக்கமாக கூறுகிறது. புரதம் தயாரிக்க தேவையான அமினோ அமிலங்கள் பற்றிய குறிப்புகள் அடங்கிய அந்த DNA பகுதி மட்டும் முதலில் தனியாக பிரிக்கப்பட்டு அதிலுள்ள குறிப்புகள் மொழிபெயர்க்கப்படுத்தற்கு சுலபமான mRNA குறிப்பீடுகளாக ட்ரான்ஸ்க்ரைப் செய்யப்படுகின்றன.இதற்கு நகலெடுத்தல் என்று பெயர்.இந்த காரியங்கள் அனைத்தும் RNA பாலிமரேஸ் என்ற நொதியினால் செல் கரு மற்றும் உட்கருவுக்குள்ளேயே நடந்து முடிகிறது.

DNA யின் ஒரு முழு புரதம் தயாரிப்பு குறிப்பீடுகள் அடங்கிய அந்த பகுதி ஒரு மரபணு அல்லது ஜீன் என்றழைக்கப்படும்.இதுபோல் ஆயிரக்கணக்கான ஜீன்கள் ஒரு குரோமோசோம் DNA சங்கிலித்தொடரில் இருக்கின்றன என்றால் ஒரு செல்லிலேயே 46 குரோமோசோம்கள் இருக்கின்றன.நம் உடல் முழுவதுமுள்ள செல்களில் உள்ள குரோமோசோம்கள் அத்தனையையும் ஒன்று சேர்த்தால் அதில் எத்தனை மரபணுக்கள் இருக்கும் என்பது கற்பனைக்கு எட்டாதது.

இப்படி நகலெடுக்கப்பட்ட mRNA கருவைவிட்டு வெளியேறி சைட்டோபிளாசத்தில் நீந்தி ரிபோசோம் என்ற புரதம் தயாரிக்கும் எந்திரத்திற்குள் நுழைகிறது. அங்கு tRNA மற்றும் rRNA இவற்றினால் மொழிமாற்றம் செய்யப்பட்டு அதன் குறிப்புகளின் பிரகாரம் புரத மூலக்கூறு தயாரிக்கப்படுகிறது.