கட்டமைப்பு ஆய்வு: டிஎன்ஏ ஹெலிகேஸ் எவ்வாறு இயக்கப்படுகிறது

செய்திகளில் ஏன்?

தயாராக உள்ள ஒரு ரெப்ளிகேட்டிவ் ஹெலிகேஸை Sld3-Sld7 கலவை எவ்வாறு கண்டறிகிறது மற்றும் Cdc45 புரதத்தை எவ்வாறு ஏற்றுகிறது என்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்துள்ளனர்.

ஒரு ஹெலிகேஸ் என்ன செய்கிறது?

டிஆக்ஸிரைபோநியூக்ளிக் அமிலம் (Deoxyribonucleic acid) அல்லது டிஎன்ஏ (DNA), மரபணு தகவல்களை இரண்டு இணைந்த இழைகளில் சேமிக்கிறது. ஒரு செல் தனது மரபணுவை நகலெடுக்கும் முன்பு அந்த இழைகள் பிரிய வேண்டும்.

ஹெலிகேஸ்கள் என்பவை நியூக்ளிக் அமிலங்களைத் திறக்க உதவும் மூலக்கூறு மோட்டார்கள் ஆகும். அவை அடினோசின் ட்ரைபாஸ்பேட்டிலிருந்து (adenosine triphosphate) கிடைக்கும் ஆற்றலைப் பயன்படுத்தி டிஎன்ஏ அல்லது ரைபோநியூக்ளிக் அமிலம் வழியே நகர்கின்றன.

இரட்டை சுருளைத் திறப்பது ஒரு ரெப்ளிகேஷன் ஃபோர்க்கை (replication fork) உருவாக்குகிறது. டிஎன்ஏ பாலிமரேஸ்கள் (DNA polymerases) பின்னர் ஒவ்வொரு பழைய இழையையும் ஒரு முன்மாதிரியாகப் பயன்படுத்தி புதிய இழைகளை உருவாக்குகின்றன.

நகலெடுப்பதில் ஏற்படும் ஒரு பிழை பிறழ்வுகளை (mutations) அல்லது உடைந்த குரோமோசோம்களை உருவாக்கலாம். எனவே செல்கள் தங்களுடைய நகலெடுக்கும் இயந்திரத்தை பல கட்டுப்படுத்தப்பட்ட நிலைகள் மூலம் செயல்படுத்துகின்றன.

MCM2–7 இயந்திரம்

யூகாரியோடிக் (Eukaryotic) செல்கள், மினிகுரோமோசோம் பராமரிப்பு கலவை 2–7 ஐ (minichromosome maintenance complex 2–7) தங்களது முக்கிய ரெப்ளிகேட்டிவ் ஹெலிகேஸாகப் பயன்படுத்துகின்றன. தொடர்புடைய ஆறு புரதங்கள், மோதிரம் போன்ற வடிவமுள்ள ஒவ்வொரு MCM2-7 கலவையையும் உருவாக்குகின்றன.

டிஎன்ஏ நகலெடுப்பு தொடங்கும் முன் இரட்டை இழைகள் கொண்ட டிஎன்ஏ-வைச் சுற்றி இரண்டு மோதிரங்கள் ஏற்றப்படுகின்றன. செயலற்ற இந்த இரட்டை ஹெக்ஸாமர் (double hexamer) நகலெடுப்பதற்கான அங்கீகரிக்கப்பட்ட மூலத்தைக் குறிக்கிறது.

செல் உற்பத்திக் கட்டத்திற்குள் நுழைவதற்கு முன்பு இந்த உரிமம் பெறுதல் நிகழ்கிறது. இது ஹெலிகேஸ் ஏற்றப்படுவதையும் ஹெலிகேஸ் செயல்படுத்தப்படுவதையும் பிரிக்கிறது, மேலும் மீண்டும் மீண்டும் நகலெடுப்பதைக் கட்டுப்படுத்துகிறது.

செயலற்ற மோதிரம் பிற காரணிகள் அதனுடன் சேர்ந்த பின்னரே செயலில் உள்ள ஹெலிகேஸாக மாறுகிறது. Cdc45 மற்றும் Go-Ichi-Ni-San, அல்லது GINS ஆகியவை செயலில் உள்ள ஹெலிகேஸை உருவாக்குகின்றன.

ஒரு இயந்திரம், பல பாதுகாப்பு பூட்டுகள்

ஹெலிகேஸ் முதலில் ஏற்றப்பட்டு பின்னரே செயல்படுத்தப்படுகிறது. இந்த வரிசையானது ஒவ்வொரு குரோமோசோம் பகுதியும் ஒருமுறை மட்டுமே நகலெடுக்கத் தொடங்குவதற்கு உதவுகிறது.

கட்டமைப்பு ஆய்வு என்ன கண்டறிந்தது

ஒரு Dbf4-சார்ந்த கைனேஸ் (Dbf4-dependent kinase) முதலில் பாஸ்பேட் குழுக்களை இரட்டை ஹெக்ஸாமருடன் சேர்க்கிறது. இந்த மாற்றம் Mcm4 மற்றும் Mcm6 துணை அலகுகளில் பிணைப்புத் தளங்களை வெளிப்படுத்துகிறது.

Sld3 அந்தத் தயாரான தளங்களைப் படிக்க இரண்டு குறுகிய அங்கீகாரப் பகுதிகளைப் பயன்படுத்துகிறது. Sld7 கலவையை Mcm2–Mcm6 இடைமுகத்திற்கு அருகில் நிலைநிறுத்துகிறது.

ஆராய்ச்சியாளர்கள் இந்த அமைப்புகளைப் பார்வையிட கிரையோஜெனிக் எலக்ட்ரான் மைக்ரோஸ்கோபியைப் (cryogenic electron microscopy) பயன்படுத்தினர். இந்த முறையானது விரைவாக உறைந்த உயிரியல் துகள்களிலிருந்து கட்டமைப்புகளை மறுகட்டமைப்பு செய்கிறது.

Cdc45 ஐ Mcm2–Mcm5 வாயிலுக்கு அருகில் Sld3 எவ்வாறு நிலைநிறுத்துகிறது என்பதைப் படங்கள் காட்டுகின்றன. Cdc45 பின்னர் ஹெலிகேஸ் மோதிரத்தை முத்திரையிடவும் செயல்பட வைக்கவும் உதவும்.

Sld3-Sld7 கரைசலில் ஒரு இணைந்த அமைப்பை உருவாக்குகிறது. இரட்டை ஹெக்ஸாமரைப் பிணைத்த பிறகு அதன் வடிவம் மாறுகிறது, இது ஒழுங்கான முறையில் Cdc45 ஐ வைக்க அனுமதிக்கிறது.

கண்டுபிடிப்பு ஏன் முக்கியமானது

ஹெலிகேஸ் உரிமம் பெறுதலுக்கும் செயல்படுத்தப்படுதலுக்கும் இடையிலான விடுபட்ட படியை இந்த ஆய்வு நிரப்புகிறது. புரதச் சேர்க்கைக்கு பாஸ்போரிலேஷன் (phosphorylation) எவ்வாறு இயற்பியல் சமிக்ஞையாக மாறுகிறது என்பதை இது காட்டுகிறது.

இந்த பொறிமுறையானது முக்கியமாக வளரும் ஈஸ்ட் (budding-yeast) புரதங்களைக் கொண்டு புனரமைக்கப்பட்டது. ஈஸ்ட் ஒரு சக்திவாய்ந்த முன்மாதிரியை வழங்குகிறது, ஆனால் மனிதப் புரதங்கள் அதைப் போன்றவையல்ல.

மனித செல்கள் ட்ரெஸ்லின் (Treslin) மற்றும் Mdm2-பிணைப்பு புரதம் அல்லது MTBP உள்ளிட்ட தொடர்புடைய காரணிகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. முக்கிய தர்க்கம் யூகாரியோட்டுகள் (eukaryotes) முழுவதும் பாதுகாக்கப்படுவதாகத் தெரிகிறது.

தவறான நகலெடுப்பு கட்டுப்பாடானது மரபணு உறுதியற்ற தன்மை, முதுமை மற்றும் புற்றுநோயை ஊக்குவிக்கும். கட்டமைப்பு பற்றிய அறிவு எதிர்கால மருந்து இலக்குகளை அல்லது ஆராய்ச்சி கருவிகளை வெளிப்படுத்தலாம்.

இருப்பினும், இந்த ஆய்வு உடனடி மருந்தை உருவாக்கவில்லை. எந்தவொரு சிகிச்சை உத்தியும் ஆரோக்கியமான செல்களில் சாதாரண டிஎன்ஏ நகலெடுப்பிற்கு தீங்கு விளைவிப்பதைத் தவிர்க்க வேண்டும்.

ஒரு மூலக்கூறு பரிமாற்றம் புலப்பட்டுள்ளது

தயாரான ஆனால் செயலற்ற ஒரு ஹெலிகேஸ் Cdc45 ஐ எவ்வாறு பெறுகிறது என்பதை இந்தப் பணி காட்டுகிறது. அந்தப் பரிமாற்றம் அதை வேலை செய்யும் ரெப்ளிகேஷன் மோட்டாராக (replication motor) மாற்றத் தொடங்குகிறது.

முடிவுரை

டிஎன்ஏ நகலெடுப்பு வேதியியலைப் போலவே நேரத்தையும் பொறுத்தது. புதிய கட்டமைப்புகள் அந்த மிகவும் இறுக்கமான முறையில் வரிசைப்படுத்தப்பட்ட செயல்முறையின் முக்கிய சோதனைச் சாவடியை விளக்குகின்றன.

மேலும் ஆய்வுகள் மனித செல்களில் இந்தப் பொறிமுறையை சோதிக்க வேண்டும். நோய்க்கு தோல்விகள் எவ்வாறு பங்களிக்கின்றன என்பதையும் அவர்கள் ஆராய வேண்டும்.