संरचनात्मक अध्ययन: डीएनए हेलिकेस कैसे सक्रिय होता है

चर्चा में क्यों?

शोधकर्ताओं ने यह पता लगाया कि Sld3–Sld7 कॉम्प्लेक्स एक तैयार रेप्लिकेटिव हेलिकेस का कैसे पता लगाता है और Cdc45 प्रोटीन को लोड करता है।

हेलिकेस क्या करता है?

डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड, या डीएनए, दो जोड़े हुए स्ट्रैंड्स में आनुवंशिक जानकारी संग्रहीत करता है। किसी कोशिका द्वारा अपने जीनोम की प्रतिलिपि बनाने से पहले उन स्ट्रैंड्स का अलग होना आवश्यक है।

हेलिकेस आणविक मोटर हैं जो न्यूक्लिक एसिड को खोलने में मदद करते हैं। वे डीएनए या राइबोन्यूक्लिक एसिड के साथ आगे बढ़ने के लिए एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट से ऊर्जा का उपयोग करते हैं।

डबल हेलिक्स को खोलने से एक रेप्लिकेशन फोर्क (प्रतिकृति कांटा) बनता है। डीएनए पॉलीमरेज़ फिर प्रत्येक पुराने स्ट्रैंड का टेम्पलेट के रूप में उपयोग करके नए स्ट्रैंड्स का निर्माण करते हैं।

प्रतिकृति त्रुटि से म्यूटेशन (उत्परिवर्तन) या टूटे हुए गुणसूत्र (क्रोमोसोम) बन सकते हैं। इसलिए कोशिकाएं अपनी प्रतिलिपि बनाने वाली मशीनरी को कई नियंत्रित चरणों के माध्यम से सक्रिय करती हैं।

MCM2–7 मशीन

यूकेरियोटिक कोशिकाएं अपने मुख्य रेप्लिकेटिव हेलिकेस के रूप में मिनीक्रोमोसोम मेंटेनेंस कॉम्प्लेक्स 2-7 (MCM2-7) का उपयोग करती हैं। छह संबंधित प्रोटीन प्रत्येक अंगूठी के आकार का MCM2-7 कॉम्प्लेक्स बनाते हैं।

प्रतिकृति शुरू होने से पहले दो रिंग डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए के चारों ओर लोड किए जाते हैं। यह निष्क्रिय डबल हेक्सामर प्रतिकृति के लाइसेंस प्राप्त मूल को चिह्नित करता है।

कोशिका के संश्लेषण चरण (सिंथेसिस फेज) में प्रवेश करने से पहले लाइसेंसिंग होती है। यह हेलिकेस लोडिंग को हेलिकेस सक्रियण से अलग करता है और बार-बार प्रतिलिपि बनाने को सीमित करता है।

निष्क्रिय रिंग केवल अन्य कारकों के इसमें शामिल होने के बाद एक सक्रिय हेलिकेस बन जाती है। Cdc45 और गो-इची-नी-सान, या GINS, सक्रिय हेलिकेस बनाते हैं।

एक इंजन, कई सेफ्टी लॉक

हेलिकेस को पहले लोड किया जाता है और बाद में सक्रिय किया जाता है। यह क्रम प्रत्येक गुणसूत्र क्षेत्र को केवल एक बार प्रतिलिपि बनाना शुरू करने में मदद करता है।

संरचनात्मक कार्य में क्या पाया गया

एक Dbf4-निर्भर किनेज (DDK) पहले डबल हेक्सामर में फॉस्फेट समूह जोड़ता है। यह परिवर्तन Mcm4 और Mcm6 सबयूनिट्स पर बाइंडिंग साइट्स को उजागर करता है।

Sld3 उन तैयार साइटों को पढ़ने के लिए दो छोटे मान्यता (रिकग्निशन) क्षेत्रों का उपयोग करता है। Sld7 कॉम्प्लेक्स को Mcm2-Mcm6 इंटरफ़ेस के पास एंकर (लंगर) करता है।

शोधकर्ताओं ने इन संयोजनों को देखने के लिए क्रायोजेनिक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग किया। यह विधि तेजी से जमे हुए जैविक कणों से संरचनाओं का पुनर्निर्माण करती है।

चित्र दिखाते हैं कि कैसे Sld3 Mcm2-Mcm5 गेट के पास Cdc45 को स्थित करता है। Cdc45 तब हेलिकेस रिंग को सील करने और सक्रिय करने में मदद कर सकता है।

Sld3-Sld7 घोल में एक युग्मित संयोजन बनाता है। डबल हेक्सामर को बांधने के बाद इसका आकार बदल जाता है, जिससे क्रमिक Cdc45 प्लेसमेंट (स्थान निर्धारण) की अनुमति मिलती है।

खोज क्यों मायने रखती है

अध्ययन हेलिकेस लाइसेंसिंग और सक्रियण के बीच एक लापता कदम को भरता है। यह दिखाता है कि कैसे फॉस्फोराइलेशन प्रोटीन भर्ती के लिए एक भौतिक संकेत बन जाता है।

इस तंत्र का पुनर्निर्माण मुख्य रूप से बडिंग-यीस्ट (खमीर) प्रोटीन के साथ किया गया था। यीस्ट एक शक्तिशाली मॉडल प्रदान करता है, लेकिन मानव प्रोटीन समान नहीं होते हैं।

मानव कोशिकाएं ट्रेसलिन और Mdm2-बाइंडिंग प्रोटीन या MTBP सहित संबंधित कारकों का उपयोग करती हैं। कोर लॉजिक यूकेरियोट्स में संरक्षित (समान) प्रतीत होता है।

दोषपूर्ण प्रतिकृति नियंत्रण जीनोम अस्थिरता, उम्र बढ़ने और कैंसर को बढ़ावा दे सकता है। संरचनात्मक ज्ञान भविष्य के दवा लक्ष्यों या अनुसंधान उपकरणों को प्रकट कर सकता है।

हालाँकि, यह अध्ययन कोई तत्काल दवा नहीं बनाता है। किसी भी चिकित्सीय रणनीति को स्वस्थ कोशिकाओं में सामान्य डीएनए प्रतिकृति को नुकसान पहुँचाने से बचने की आवश्यकता है।

एक आणविक हस्तांतरण दिखाई देने लगा है

यह कार्य दर्शाता है कि कैसे एक तैयार लेकिन निष्क्रिय हेलिकेस Cdc45 प्राप्त करता है। यह हस्तांतरण एक कार्यशील प्रतिकृति मोटर (रेप्लिकेशन मोटर) में रूपांतरण की शुरुआत करता है।

निष्कर्ष

डीएनए की प्रतिलिपि बनाना रसायन विज्ञान जितना ही समय पर निर्भर करता है। नई संरचनाएँ उस कड़ाई से आदेशित प्रक्रिया के भीतर एक महत्वपूर्ण चेकपॉइंट की व्याख्या करती हैं।

आगे के अध्ययनों को मानव कोशिकाओं में तंत्र का परीक्षण करना चाहिए। उन्हें इस बात की भी जांच करनी चाहिए कि विफलताएं बीमारी में कैसे योगदान करती हैं।