जीन अभिव्यक्ति

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जीन अभिव्यक्ति (Gene expression) वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा एक जीन के भीतर निहित जानकारी का उपयोग एक कार्यात्मक जीन उत्पाद, जैसे कि एक प्रोटीन या एक कार्यात्मक आरएनए (RNA) अणु बनाने के लिए किया जाता है। इस प्रक्रिया में कई चरण शामिल हैं, जिसमें जीन के अनुक्रम का आरएनए में अनुलेखन (transcription) शामिल है। प्रोटीन-कोडिंग जीन के लिए, इस आरएनए को आगे अमीनो एसिड की एक श्रृंखला में अनुवादित (translated) किया जाता है जो मुड़कर एक प्रोटीन बनाती है, जबकि नॉन-कोडिंग जीन के लिए, परिणामी आरएनए स्वयं कोशिका में एक कार्यात्मक भूमिका निभाता है। जीन अभिव्यक्ति कोशिकाओं को जीन में मौजूद आनुवंशिक जानकारी का उपयोग करके जैविक कार्यों की एक विस्तृत श्रृंखला को पूरा करने में सक्षम बनाती है। हालांकि अभिव्यक्ति के स्तर को कोशिकीय आवश्यकताओं और पर्यावरणीय परिवर्तनों के जवाब में नियंत्रित किया जा सकता है, कुछ जीन बहुत कम भिन्नता के साथ लगातार व्यक्त होते हैं।[1]

तंत्र

अनुलेखन (Transcription)

মূল নিবন্ধ: अनुलेखन (जीवविज्ञान) डीएनए स्ट्रैंड से आरएनए प्रतिलिपि के उत्पादन को अनुलेखन कहा जाता है, और यह आरएनए पॉलीमरेज़ द्वारा किया जाता है, जो न्यूक्लियोटाइड बेस के पूरकता (complementarity) नियम के अनुसार एक बार में एक राइबोन्यूक्लियोटाइड को बढ़ते आरएनए स्ट्रैंड में जोड़ते हैं। यह आरएनए टेम्पलेट 3′ → 5′ डीएनए स्ट्रैंड का पूरक होता है,[2] सिवाय इसके कि आरएनए में थाइमिन (T) को यूरेसिल (U) से बदल दिया जाता है और संभावित त्रुटियां होती हैं।

बैक्टीरिया में, अनुलेखन एक ही प्रकार के आरएनए पॉलीमरेज़ द्वारा किया जाता है, जिसे अनुलेखन शुरू करने के लिए सिग्मा कारक प्रोटीन (σ कारक) की मदद से प्रिबनॉ बॉक्स (Pribnow box) नामक डीएनए अनुक्रम से जुड़ने की आवश्यकता होती है। यूकेरियोट्स में, अनुलेखन केंद्रक में तीन प्रकार के आरएनए पॉलीमरेज़ द्वारा किया जाता है, जिनमें से प्रत्येक को प्रक्रिया शुरू करने के लिए प्रमोटर नामक एक विशेष डीएनए अनुक्रम और डीएनए-बाइंडिंग प्रोटीन—ट्रांसक्रिप्शन कारक—के एक सेट की आवश्यकता होती है (नीचे अनुलेखन का विनियमन देखें)। आरएनए पॉलीमरेज़ I राइबोसोमल आरएनए (rRNA) जीन के अनुलेखन के लिए जिम्मेदार है। आरएनए पॉलीमरेज़ II (Pol II) सभी प्रोटीन-कोडिंग जीन का अनुलेखन करता है, लेकिन कुछ नॉन-कोडिंग आरएनए (जैसे, snRNAs, snoRNAs या लॉन्ग नॉन-कोडिंग आरएनएs) का भी अनुलेखन करता है। आरएनए पॉलीमरेज़ III 5S rRNA, ट्रांसफर आरएनए (tRNA) जीन, और कुछ छोटे नॉन-कोडिंग आरएनए (जैसे, 7SK) का अनुलेखन करता है। अनुलेखन तब समाप्त होता है जब पॉलीमरेज़ टर्मिनेटर नामक अनुक्रम का सामना करता है।

mRNA प्रसंस्करण

মূল নিবন্ধ: अनुलेखन-पश्च संशोधन

जबकि प्रोकैरियोटिक प्रोटीन-कोडिंग जीन का अनुलेखन मैसेंजर आरएनए (mRNA) बनाता है जो प्रोटीन में अनुवाद के लिए तैयार होता है, यूकेरियोटिक जीन का अनुलेखन आरएनए का एक प्राथमिक ट्रांसक्रिप्ट (pre-RNA) छोड़ता है, जिसे परिपक्व आरएनए बनने के लिए पहले संशोधनों की एक श्रृंखला से गुजरना पड़ता है। परिपक्वता प्रक्रियाओं में शामिल प्रकार और चरण कोडिंग और नॉन-कोडिंग preRNAs के बीच भिन्न होते हैं; यानी भले ही mRNA और tRNA दोनों के लिए preRNA अणु स्प्लिसिंग से गुजरते हैं, लेकिन इसमें शामिल चरण और मशीनरी अलग-अलग होती हैं।[3] नॉन-कोडिंग आरएनए का प्रसंस्करण नीचे वर्णित है (नॉन-कोडिंग आरएनए परिपक्वता)।

pre-mRNA के प्रसंस्करण में 5′ कैपिंग शामिल है, जो एंजाइमेटिक प्रतिक्रियाओं का एक सेट है जो pre-mRNA के 5′ सिरे पर 7-मिथाइलगुआनोसिन (m7G) जोड़ता है और इस प्रकार आरएनए को एक्सोन्यूक्लीज़ द्वारा क्षरण से बचाता है।[4] m7G कैप फिर कैप बाइंडिंग कॉम्प्लेक्स हेटेरोडिमर (CBP20/CBP80) द्वारा बंध जाता है, जो कोशिका द्रव्य में mRNA के निर्यात में सहायता करता है और आरएनए को डिकैपिंग से भी बचाता है।

एक अन्य संशोधन 3′ क्लीवेज और पॉलीएडिनिलेशन है।[5] ये तब होते हैं यदि pre-mRNA में पॉलीएडिनिलेशन सिग्नल अनुक्रम (5′- AAUAAA-3′) मौजूद हो, जो आमतौर पर प्रोटीन-कोडिंग अनुक्रम और टर्मिनेटर के बीच होता है। pre-mRNA को पहले काटा जाता है और फिर पॉली(A) टेल बनाने के लिए ~200 एडेनाइन (A) की एक श्रृंखला जोड़ी जाती है, जो आरएनए को क्षरण से बचाती है। पॉली(A) टेल कई पॉली(A)-बाइंडिंग प्रोटीन (PABPs) द्वारा बंधी होती है जो mRNA निर्यात और अनुवाद पुन: आरंभ करने के लिए आवश्यक हैं। डेडिनिलेशन की विपरीत प्रक्रिया में, पॉली(A) टेल को CCR4-Not 3′-5′ एक्सोन्यूक्लीज़ द्वारा छोटा किया जाता है, जो अक्सर पूर्ण ट्रांसक्रिप्ट के क्षय की ओर ले जाता है।

यूकेरियोटिक pre-mRNA का एक बहुत महत्वपूर्ण संशोधन आरएनए स्प्लिसिंग है। अधिकांश यूकेरियोटिक pre-mRNAs में एक्सोन और इंट्रोन नामक वैकल्पिक खंड होते हैं।[6] स्प्लिसिंग की प्रक्रिया के दौरान, स्प्लिसियोसोम (spliceosome) के रूप में जाना जाने वाला एक आरएनए-प्रोटीन उत्प्रेरक कॉम्प्लेक्स दो ट्रांसएस्टरीफिकेशन प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करता है, जो एक इंट्रोन को हटाते हैं और इसे लैरिएट संरचना के रूप में छोड़ते हैं, और फिर पड़ोसी एक्सोन को एक साथ जोड़ते हैं। कुछ मामलों में, कुछ इंट्रोन या एक्सोन को परिपक्व mRNA में हटाया या बरकरार रखा जा सकता है। इस तथाकथित वैकल्पिक स्प्लिसिंग (alternative splicing) से एक ही जीन से उत्पन्न विभिन्न ट्रांसक्रिप्ट की एक श्रृंखला बनती है। चूंकि इन ट्रांसक्रिप्ट का संभावित रूप से अलग-अलग प्रोटीन में अनुवाद किया जा सकता है, स्प्लिसिंग यूकेरियोटिक जीन अभिव्यक्ति की जटिलता और किसी प्रजाति के प्रोटीओम के आकार का विस्तार करती है।

व्यापक आरएनए प्रसंस्करण एक विकासवादी लाभ हो सकता है जो यूकेरियोट्स के केंद्रक द्वारा संभव हुआ है। प्रोकैरियोट्स में, अनुलेखन और अनुवाद एक साथ होते हैं, जबकि यूकेरियोट्स में, परमाणु झिल्ली (nuclear membrane) दोनों प्रक्रियाओं को अलग करती है, जिससे आरएनए प्रसंस्करण के लिए समय मिल जाता है।[7]

नॉन-कोडिंग आरएनए परिपक्वता

মূল নিবন্ধ: TRNA#tRNA biogenesis, RRNA#Prokaryotes vs. Eukaryotes, MicroRNA#Biogenesis अधिकांश जीवों में नॉन-कोडिंग जीन (ncRNA) को प्रीकर्सर के रूप में अनुलेखित किया जाता है जो आगे प्रसंस्करण से गुजरते हैं। राइबोसोमल आरएनए (rRNA) के मामले में, उन्हें अक्सर pre-rRNA के रूप में अनुलेखित किया जाता है जिसमें एक या अधिक rRNAs होते हैं। pre-rRNA को लगभग 150 विभिन्न छोटे न्यूक्लियोलस-प्रतिबंधित आरएनए प्रजातियों, जिन्हें snoRNAs कहा जाता है, द्वारा विशिष्ट साइटों पर काटा और संशोधित (2′-O-मिथाइलेशन और स्यूडोयूरिडिन गठन) किया जाता है। SnoRNAs प्रोटीन के साथ जुड़कर snoRNPs बनाते हैं। जबकि snoRNA भाग लक्ष्य आरएनए के साथ बेसपेयर करता है और इस प्रकार संशोधन को एक सटीक साइट पर स्थित करता है, प्रोटीन भाग उत्प्रेरक प्रतिक्रिया करता है। यूकेरियोट्स में, विशेष रूप से RNase नामक एक snoRNP, MRP 45S pre-rRNA को 28S, 5.8S, और 18S rRNAs में काटता है। rRNA और आरएनए प्रसंस्करण कारक बड़े समुच्चय बनाते हैं जिन्हें न्यूक्लियोलस कहा जाता है।[8]

उदाहरण के लिए, ट्रांसफर आरएनए (tRNA) के मामले में, 5′ अनुक्रम को RNase P द्वारा हटा दिया जाता है,[9] जबकि 3′ सिरे को tRNase Z एंजाइम द्वारा हटा दिया जाता है और एक nucleotidyl transferase द्वारा नॉन-टेम्पलेटेड 3′ CCA टेल जोड़ी जाती है। माइक्रो आरएनए (miRNA) के मामले में, miRNA को पहले कैप और पॉली-A टेल के साथ प्राथमिक ट्रांसक्रिप्ट या pri-miRNA के रूप में ट्रांसक्राइब किया जाता है और कोशिका नाभिक में Drosha और Pasha एंजाइमों द्वारा pre-miRNA के रूप में जानी जाने वाली छोटी, 70-न्यूक्लियोटाइड स्टेम-लूप संरचनाओं में संसाधित किया जाता है। निर्यात किए जाने के बाद, इसे साइटोप्लाज्म में एंडोन्यूक्लीज Dicer के साथ परस्पर क्रिया द्वारा परिपक्व miRNAs में संसाधित किया जाता है, जो Argonaute प्रोटीन से बने आरएनए-प्रेरित साइलेंसिंग कॉम्प्लेक्स (RISC) के निर्माण की शुरुआत भी करता है।

snRNAs और snoRNAs भी कार्यात्मक RNP कॉम्प्लेक्स का हिस्सा बनने से पहले संशोधनों की एक श्रृंखला से गुजरते हैं।[10] यह न्यूक्लियोप्लाज्म में या काजल बॉडीज नामक विशेष डिब्बों में किया जाता है। उनके बेस को स्मॉल काजल बॉडी-स्पेसिफिक आरएनए (scaRNAs) के एक समूह द्वारा मिथाइलेट या स्यूडोयूरिडिनाइलेट किया जाता है, जो संरचनात्मक रूप से snoRNAs के समान होते हैं।

अनुवाद (Translation)

মূল নিবন্ধ: Translation (biology) कुछ नॉन-कोडिंग आरएनए के लिए, परिपक्व आरएनए अंतिम जीन उत्पाद होता है।[11] मैसेंजर आरएनए (mRNA) के मामले में, आरएनए एक सूचना वाहक है जो एक या अधिक प्रोटीन के संश्लेषण के लिए कोडिंग करता है। एक एकल प्रोटीन अनुक्रम ले जाने वाला mRNA (यूकेरियोट्स में सामान्य) monocistronic होता है, जबकि कई प्रोटीन अनुक्रम ले जाने वाला mRNA (प्रोकेरियोट्स में सामान्य) polycistronic के रूप में जाना जाता है।

प्रत्येक mRNA तीन भागों से बना होता है: एक 5′ अनट्रांसलेटेड क्षेत्र (5′UTR), एक प्रोटीन-कोडिंग क्षेत्र या open reading frame (ORF), और एक 3′ अनट्रांसलेटेड क्षेत्र (3′UTR)। कोडिंग क्षेत्र में ट्रिपलेट बनाने के लिए genetic code द्वारा एन्कोड की गई प्रोटीन संश्लेषण की जानकारी होती है। coding region के न्यूक्लियोटाइड्स के प्रत्येक ट्रिपलेट को codon कहा जाता है और यह ट्रांसफर आरएनए में एंटीकोडोन ट्रिपलेट के पूरक एक बाइंडिंग साइट के अनुरूप होता है। समान एंटीकोडोन अनुक्रम वाले ट्रांसफर आरएनए हमेशा एक समान प्रकार के amino acid ले जाते हैं। इसके बाद अमीनो एसिड को कोडिंग क्षेत्र में ट्रिपलेट्स के क्रम के अनुसार ribosome द्वारा एक साथ जोड़ा जाता है। राइबोसोम ट्रांसफर आरएनए को मैसेंजर आरएनए से जुड़ने में मदद करता है और प्रत्येक ट्रांसफर आरएनए से अमीनो एसिड लेकर उससे एक संरचना-रहित प्रोटीन बनाता है।[12] प्रत्येक mRNA अणु का अनुवाद कई प्रोटीन अणुओं में होता है, स्तनधारियों में औसतन ~2800।

प्रोकेरियोट्स में अनुवाद आमतौर पर ट्रांसक्रिप्शन के बिंदु पर (सह-ट्रांसक्रिप्शनल रूप से) होता है, अक्सर ऐसे मैसेंजर आरएनए का उपयोग करके जो अभी बनने की प्रक्रिया में है। यूकेरियोट्स में अनुवाद कोशिका के विभिन्न क्षेत्रों में हो सकता है, जो इस बात पर निर्भर करता है कि लिखा जा रहा प्रोटीन कहाँ जाना है। मुख्य स्थान घुलनशील साइटोप्लाज्मिक प्रोटीन के लिए cytoplasm और कोशिका से निर्यात या कोशिका झिल्ली में सम्मिलन के लिए प्रोटीन के लिए endoplasmic reticulum की झिल्ली हैं। एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम पर उत्पादित होने वाले प्रोटीन अनुवाद प्रक्रिया के दौरान पहचाने जाते हैं। यह signal recognition particle द्वारा नियंत्रित होता है—एक प्रोटीन जो राइबोसोम से जुड़ता है और जब यह बढ़ती (nascent) अमीनो एसिड श्रृंखला पर एक signal peptide पाता है, तो उसे एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम की ओर निर्देशित करता है।[13]

विनियमन (Regulation)

মূল নিবন্ধ: Regulation of gene expression

जीन अभिव्यक्ति का विनियमन जीन के कार्यात्मक उत्पाद के प्रकट होने की मात्रा और समय का नियंत्रण है। अभिव्यक्ति का नियंत्रण एक कोशिका को जरूरत पड़ने पर आवश्यक जीन उत्पाद बनाने की अनुमति देने के लिए महत्वपूर्ण है; बदले में, यह कोशिकाओं को एक परिवर्तनशील वातावरण, बाहरी संकेतों, कोशिका को क्षति और अन्य उत्तेजनाओं के अनुकूल होने के लिए लचीलापन देता है। अधिक सामान्यतः, जीन विनियमन कोशिका को सभी संरचना और कार्य पर नियंत्रण देता है, और यह cellular differentiation, morphogenesis और किसी भी जीव की बहुमुखी प्रतिभा और अनुकूलन क्षमता का आधार है।

जीन के प्रकारों का वर्णन करने के लिए कई शब्दों का उपयोग किया जाता है, यह इस पर निर्भर करता है कि उन्हें कैसे विनियमित किया जाता है; इनमें शामिल हैं:

  • एक constitutive gene एक ऐसा जीन है जिसे लगातार ट्रांसक्राइब किया जाता है, इसके विपरीत एक फैकल्टेटिव जीन, जिसे केवल जरूरत पड़ने पर ही ट्रांसक्राइब किया जाता है।
  • एक housekeeping gene एक ऐसा जीन है जो बुनियादी सेलुलर कार्य को बनाए रखने के लिए आवश्यक है और इसलिए आमतौर पर एक जीव के सभी कोशिका प्रकारों में व्यक्त किया जाता है। उदाहरणों में actin, GAPDH और ubiquitin शामिल हैं। कुछ हाउसकीपिंग जीन अपेक्षाकृत स्थिर दर पर ट्रांसक्राइब किए जाते हैं और इन जीनों का उपयोग अन्य जीनों की अभिव्यक्ति दरों को मापने के लिए प्रयोगों में संदर्भ बिंदु के रूप में किया जा सकता है।
  • एक facultative gene एक ऐसा जीन है जिसे केवल जरूरत पड़ने पर ही ट्रांसक्राइब किया जाता है, इसके विपरीत एक कॉन्स्टिट्यूटिव जीन।
  • एक inducible gene एक ऐसा जीन है जिसकी अभिव्यक्ति या तो पर्यावरणीय परिवर्तन के प्रति उत्तरदायी होती है या कोशिका चक्र में स्थिति पर निर्भर करती है।

जीन अभिव्यक्ति के किसी भी चरण को संशोधित किया जा सकता है, डीएनए-आरएनए ट्रांसक्रिप्शन चरण से लेकर प्रोटीन के post-translational modification तक। अंतिम जीन उत्पाद की स्थिरता, चाहे वह आरएनए हो या प्रोटीन, जीन के अभिव्यक्ति स्तर में भी योगदान देती है—एक अस्थिर उत्पाद का परिणाम निम्न अभिव्यक्ति स्तर होता है। सामान्य तौर पर जीन अभिव्यक्ति अणुओं के बीच बातचीत की संख्या और प्रकार में बदलाव[14] के माध्यम से विनियमित होती है जो सामूहिक रूप से डीएनए के ट्रांसक्रिप्शन और आरएनए के अनुवाद को प्रभावित करते हैं।

जीन अभिव्यक्ति कहाँ महत्वपूर्ण है इसके कुछ सरल उदाहरण हैं:

  • insulin अभिव्यक्ति का नियंत्रण ताकि यह blood glucose regulation के लिए संकेत दे सके।
  • मादा mammals में X गुणसूत्र निष्क्रियता ताकि इसमें निहित जीनों की "ओवरडोज" को रोका जा सके।
  • Cyclin अभिव्यक्ति स्तर यूकेरियोटिक cell cycle के माध्यम से प्रगति को नियंत्रित करते हैं।

ट्रांसक्रिप्शनल

মূল নিবন্ধ: Transcriptional regulation

ट्रांसक्रिप्शन का विनियमन को प्रभाव के तीन मुख्य मार्गों में विभाजित किया जा सकता है; आनुवंशिक (जीन के साथ एक नियंत्रण कारक की सीधी बातचीत), ट्रांसक्रिप्शन मशीनरी के साथ एक नियंत्रण कारक की मॉड्यूलेशन बातचीत और एपिजेनेटिक (डीएनए संरचना में गैर-अनुक्रम परिवर्तन जो ट्रांसक्रिप्शन को प्रभावित करते हैं)।[15]

DNA के साथ सीधा संपर्क वह सबसे सरल और प्रत्यक्ष तरीका है जिसके द्वारा एक प्रोटीन ट्रांसक्रिप्शन (अनुलेखन) के स्तर को बदलता है।[16] जीनों के कोडिंग क्षेत्र के आसपास अक्सर कई प्रोटीन बाइंडिंग साइटें होती हैं जिनका विशिष्ट कार्य ट्रांसक्रिप्शन को विनियमित करना होता है। नियामक DNA बाइंडिंग साइटों के कई वर्ग हैं जिन्हें एन्हांसर, इंसुलेटर और साइलेंसर के रूप में जाना जाता है। ट्रांसक्रिप्शन को विनियमित करने के तंत्र विविध हैं, जो RNA polymerase के लिए DNA पर प्रमुख बाइंडिंग साइटों को अवरुद्ध करने से लेकर एक्टिवेटर के रूप में कार्य करने और RNA पॉलीमरेज़ बाइंडिंग में सहायता करके ट्रांसक्रिप्शन को बढ़ावा देने तक हो सकते हैं।

ट्रांसक्रिप्शन कारकों की गतिविधि को इंट्रासेल्युलर संकेतों द्वारा और अधिक संशोधित किया जाता है, जो प्रोटीन के पोस्ट-ट्रांसलेशनल संशोधन का कारण बनते हैं, जिसमें phosphorylation, acetylation, या glycosylation शामिल हैं।[17] ये परिवर्तन प्रमोटर DNA से सीधे या अप्रत्यक्ष रूप से जुड़ने, RNA पॉलीमरेज़ को भर्ती करने, या एक नए संश्लेषित RNA अणु के बढ़ाव (elongation) का पक्ष लेने की ट्रांसक्रिप्शन कारक की क्षमता को प्रभावित करते हैं।

यूकेरियोट्स में परमाणु झिल्ली (nuclear membrane) ट्रांसक्रिप्शन कारकों की उपस्थिति की अवधि द्वारा उनके आगे के विनियमन की अनुमति देती है, जो उनकी संरचना में प्रतिवर्ती परिवर्तनों और अन्य प्रोटीनों के बाइंडिंग द्वारा विनियमित होती है।[18] पर्यावरणीय उत्तेजनाएं या अंतःस्रावी संकेत नियामक प्रोटीन के संशोधन का कारण बन सकते हैं जो इंट्रासेल्युलर संकेतों के कैस्केड को उत्तेजित करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप जीन अभिव्यक्ति का विनियमन होता है।

यह स्पष्ट हो गया है कि ट्रांसक्रिप्शन पर गैर-DNA-अनुक्रम विशिष्ट प्रभावों का महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।[19] इन प्रभावों को एपिजेनेटिक कहा जाता है और इसमें DNA की उच्च-क्रम संरचना, गैर-अनुक्रम विशिष्ट DNA बाइंडिंग प्रोटीन और DNA का रासायनिक संशोधन शामिल है। सामान्य तौर पर एपिजेनेटिक प्रभाव प्रोटीनों के लिए DNA की पहुंच को बदलते हैं और इस प्रकार ट्रांसक्रिप्शन को संशोधित करते हैं।

यूकेरियोट्स में chromatin की संरचना, जो histone code द्वारा नियंत्रित होती है, DNA तक पहुंच को विनियमित करती है, जिसका euchromatin और heterochromatin क्षेत्रों में जीनों की अभिव्यक्ति पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।[20]

एन्हांसर, ट्रांसक्रिप्शन कारक, मीडिएटर कॉम्प्लेक्स और DNA लूप

स्तनधारियों में जीन अभिव्यक्ति को कई cis-regulatory elements द्वारा विनियमित किया जाता है, जिसमें कोर प्रमोटर और प्रमोटर-प्रॉक्सिमल तत्व शामिल हैं जो जीनों के ट्रांसक्रिप्शन स्टार्ट साइट्स के पास, DNA पर अपस्ट्रीम (sense strand के 5' क्षेत्र की ओर) स्थित होते हैं। अन्य महत्वपूर्ण सिस-नियामक मॉड्यूल उन DNA क्षेत्रों में स्थानीयकृत होते हैं जो ट्रांसक्रिप्शन स्टार्ट साइट्स से दूर होते हैं। इनमें एन्हांसर, साइलेंसर, इंसुलेटर और टेदरिंग तत्व शामिल हैं।[21] एन्हांसर और उनके संबंधित transcription factors जीन अभिव्यक्ति के विनियमन में अग्रणी भूमिका निभाते हैं।

एन्हांसर जीनोम क्षेत्र हैं जो जीनों को विनियमित करते हैं। एन्हांसर कोशिका-प्रकार-विशिष्ट जीन अभिव्यक्ति कार्यक्रमों को नियंत्रित करते हैं, अक्सर लंबी दूरी तक लूपिंग करके ताकि वे अपने लक्ष्य जीनों के प्रमोटरों के साथ भौतिक निकटता में आ सकें।[22] कई एन्हांसर, जिनमें से प्रत्येक अक्सर अपने लक्ष्य जीनों से दसियों या सैकड़ों हजारों न्यूक्लियोटाइड दूर होते हैं, अपने लक्ष्य जीन प्रमोटरों के लिए लूप बनाते हैं और जीन अभिव्यक्ति को नियंत्रित करने के लिए एक-दूसरे के साथ समन्वय करते हैं।

चित्र एक एन्हांसर को एक लक्ष्य जीन के प्रमोटर के निकट आने के लिए लूपिंग करते हुए दिखाता है। लूप को एक कनेक्टर प्रोटीन के डाइमर (जैसे CTCF या YY1 का डाइमर) द्वारा स्थिर किया जाता है। डाइमर का एक सदस्य एन्हांसर पर अपने बाइंडिंग मोटिफ पर लंगर डाले होता है और दूसरा सदस्य प्रमोटर पर अपने बाइंडिंग मोटिफ पर लंगर डाले होता है (चित्र में लाल ज़िगज़ैग द्वारा दर्शाया गया है)।[23] कई कोशिका कार्य-विशिष्ट ट्रांसक्रिप्शन कारक (एक मानव कोशिका में लगभग 1,600 ट्रांसक्रिप्शन कारकों में से) आम तौर पर एक एन्हांसर पर विशिष्ट रूपांकनों से जुड़ते हैं। इन एन्हांसर-बद्ध ट्रांसक्रिप्शन कारकों का एक छोटा संयोजन, जब DNA लूप द्वारा प्रमोटर के करीब लाया जाता है, तो लक्ष्य जीन के ट्रांसक्रिप्शन स्तर को नियंत्रित करता है। मीडिएटर (एक कॉम्प्लेक्स जिसमें आमतौर पर एक इंटरैक्टिंग संरचना में लगभग 26 प्रोटीन होते हैं) एन्हांसर DNA-बद्ध ट्रांसक्रिप्शन कारकों से नियामक संकेतों को सीधे प्रमोटर से बंधे RNA पॉलीमरेज़ II (pol II) एंजाइम तक पहुंचाता है।

एन्हांसर, जब सक्रिय होते हैं, तो आम तौर पर DNA के दोनों स्ट्रैंड्स से ट्रांसक्राइब किए जाते हैं, जिसमें RNA पॉलीमरेज़ दो अलग-अलग दिशाओं में कार्य करते हैं, जिससे चित्र में दिखाए अनुसार दो eRNAs उत्पन्न होते हैं।[24] एक निष्क्रिय एन्हांसर एक निष्क्रिय ट्रांसक्रिप्शन कारक द्वारा बंधा हो सकता है। ट्रांसक्रिप्शन कारक का फॉस्फोराइलेशन इसे सक्रिय कर सकता है और वह सक्रिय ट्रांसक्रिप्शन कारक तब उस एन्हांसर को सक्रिय कर सकता है जिससे वह बंधा हुआ है (चित्र में एन्हांसर से बंधे ट्रांसक्रिप्शन कारक के फॉस्फोराइलेशन का प्रतिनिधित्व करने वाले छोटे लाल तारे को देखें)। एक सक्रिय एन्हांसर अपने लक्ष्य जीन से मैसेंजर RNA के ट्रांसक्रिप्शन को सक्रिय करने से पहले अपने RNA का ट्रांसक्रिप्शन शुरू करता है।

DNA मिथाइलेशन और डिमिथाइलेशन

DNA मिथाइलेशन जीन अभिव्यक्ति पर एपिजेनेटिक प्रभाव के लिए एक व्यापक तंत्र है और यह बैक्टीरिया और यूकेरियोट्स में देखा जाता है। इसकी भूमिका वंशानुगत ट्रांसक्रिप्शन साइलेंसिंग (प्रतिलेखन दमन) और ट्रांसक्रिप्शन विनियमन में होती है। मिथाइलेशन सबसे अधिक बार साइटोसिन पर होता है (चित्र देखें)। साइटोसिन का मिथाइलेशन मुख्य रूप से डाइन्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों में होता है जहाँ एक साइटोसिन के बाद एक गुआनिन आता है, जिसे CpG साइट कहा जाता है। मानव जीनोम में CpG साइटों की संख्या लगभग 28 मिलियन है।[25] कोशिका के प्रकार के आधार पर, लगभग 70% CpG साइटों में मिथाइलेटेड साइटोसिन होता है।

DNA में साइटोसिन का मिथाइलेशन जीन अभिव्यक्ति को विनियमित करने में एक प्रमुख भूमिका निभाता है। किसी जीन के प्रमोटर क्षेत्र में CpG का मिथाइलेशन आमतौर पर जीन ट्रांसक्रिप्शन को दबा देता है[26] जबकि जीन के मुख्य भाग (body) में CpG का मिथाइलेशन अभिव्यक्ति को बढ़ाता है। TET एंजाइम मिथाइलेटेड साइटोसिन के डिमिथाइलेशन में केंद्रीय भूमिका निभाते हैं। TET एंजाइम की गतिविधि द्वारा जीन प्रमोटर में CpG का डिमिथाइलेशन जीन के ट्रांसक्रिप्शन को बढ़ाता है।

पोस्ट-ट्रांसक्रिप्शनल विनियमन

মূল নিবন্ধ: Post-transcriptional regulation यूकेरियोट्स में, जहाँ ट्रांसलेशन (अनुवाद) संभव होने से पहले RNA के निर्यात की आवश्यकता होती है, माना जाता है कि परमाणु निर्यात (nuclear export) जीन अभिव्यक्ति पर अतिरिक्त नियंत्रण प्रदान करता है। केंद्रक (nucleus) के अंदर और बाहर सभी परिवहन न्यूक्लियर पोर के माध्यम से होते हैं और यह परिवहन इंपोर्टिन और एक्सपोर्टिन प्रोटीन की एक विस्तृत श्रृंखला द्वारा नियंत्रित होता है।[27]

प्रोटीन के लिए कोडिंग करने वाले जीन की अभिव्यक्ति तभी संभव है जब कोड ले जाने वाला मैसेंजर RNA अनुवादित होने के लिए पर्याप्त समय तक जीवित रहे।[28] एक सामान्य कोशिका में, एक RNA अणु तभी स्थिर होता है जब उसे विशेष रूप से क्षरण (degradation) से बचाया जाए। यूकेरियोटिक कोशिकाओं में अभिव्यक्ति के विनियमन में RNA क्षरण का विशेष महत्व है जहाँ mRNA को अनुवादित होने से पहले महत्वपूर्ण दूरी तय करनी पड़ती है। यूकेरियोट्स में, RNA को कुछ पोस्ट-ट्रांसक्रिप्शनल संशोधनों द्वारा स्थिर किया जाता है, विशेष रूप से 5′ कैप और पॉली-एडिनिलेटेड टेल द्वारा।

mRNA का जानबूझकर किया गया क्षरण न केवल विदेशी RNA (आमतौर पर वायरस से) से बचाव के तंत्र के रूप में उपयोग किया जाता है, बल्कि यह mRNA के अस्थिरीकरण (destabilisation) के एक मार्ग के रूप में भी कार्य करता है।[29] यदि किसी mRNA अणु में स्मॉल इंटरफेयरिंग RNA के लिए एक पूरक अनुक्रम होता है, तो उसे RNA इंटरफेरेंस मार्ग के माध्यम से विनाश के लिए लक्षित किया जाता है।

थ्री प्राइम अनट्रांसलेटेड रीजन्स और माइक्रोRNA

মূল নিবন্ধ: Three prime untranslated region মূল নিবন্ধ: MicroRNA मैसेंजर RNA (mRNAs) के थ्री प्राइम अनट्रांसलेटेड रीजन (3′UTRs) में अक्सर ऐसे नियामक अनुक्रम होते हैं जो पोस्ट-ट्रांसक्रिप्शनल रूप से जीन अभिव्यक्ति को प्रभावित करते हैं। ऐसे 3′-UTRs में अक्सर माइक्रोRNA (miRNAs) और नियामक प्रोटीन दोनों के लिए बाइंडिंग साइट्स होती हैं।[30] 3′-UTR के भीतर विशिष्ट साइटों से जुड़कर, miRNAs अनुवाद को रोककर या सीधे ट्रांसक्रिप्ट के क्षरण का कारण बनकर विभिन्न mRNAs की जीन अभिव्यक्ति को कम कर सकते हैं। 3′-UTR में साइलेंसर क्षेत्र भी हो सकते हैं जो रिप्रेसर प्रोटीन को बांधते हैं और mRNA की अभिव्यक्ति को रोकते हैं।

3′-UTR में अक्सर माइक्रोRNA रिस्पॉन्स एलिमेंट्स (MREs) होते हैं। MREs वे अनुक्रम हैं जिनसे miRNAs जुड़ते हैं। ये 3′-UTRs के भीतर प्रचलित मोटिफ हैं। 3′-UTRs के भीतर सभी नियामक मोटिफों (जैसे साइलेंसर क्षेत्रों सहित) में से, MREs लगभग आधे मोटिफ बनाते हैं।[31]

2014 तक, miRBase वेबसाइट,[32] जो miRNA अनुक्रमों और एनोटेशन का एक संग्रह है, ने 233 जैविक प्रजातियों में 28,645 प्रविष्टियों को सूचीबद्ध किया। इनमें से, 1,881 miRNAs एनोटेटेड मानव miRNA लोकी में थे। अनुमान लगाया गया कि miRNAs के औसतन लगभग चार सौ लक्ष्य mRNAs होते हैं (जो कई सौ जीनों की अभिव्यक्ति को प्रभावित करते हैं)। फ्रीडमैन और अन्य का अनुमान है कि मानव mRNA 3′UTRs के भीतर >45,000 miRNA लक्ष्य साइटें पृष्ठभूमि स्तरों से ऊपर संरक्षित हैं, और 60% से अधिक मानव प्रोटीन-कोडिंग जीन miRNAs के साथ युग्मन बनाए रखने के लिए चयनात्मक दबाव में रहे हैं।

प्रत्यक्ष प्रयोग दिखाते हैं कि एक एकल miRNA सैकड़ों अद्वितीय mRNAs की स्थिरता को कम कर सकता है।[33] अन्य प्रयोग दिखाते हैं कि एक एकल miRNA सैकड़ों प्रोटीनों के उत्पादन को दबा सकता है, लेकिन यह दमन अक्सर अपेक्षाकृत हल्का (2-गुना से कम) होता है।

जीन अभिव्यक्ति के miRNA डिसरेगुलेशन (अनियंत्रण) के प्रभाव कैंसर में महत्वपूर्ण प्रतीत होते हैं।[34] उदाहरण के लिए, गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल कैंसर में, नौ miRNAs की पहचान एपिजेनेटिक रूप से परिवर्तित और DNA मरम्मत एंजाइमों को डाउन-रेगुलेट करने में प्रभावी के रूप में की गई है।

जीन अभिव्यक्ति के miRNA डिसरेगुलेशन के प्रभाव न्यूरोसाइकिएट्रिक विकारों में भी महत्वपूर्ण प्रतीत होते हैं, जैसे कि सिज़ोफ्रेनिया, बाइपोलर डिसऑर्डर, प्रमुख अवसाद, पार्किंसंस रोग, अल्जाइमर रोग और ऑटिज्म स्पेक्ट्रम विकार।[35]

ट्रांसलेशनल

মূল নিবন্ধ: Translation (genetics) अनुवाद (translation) का प्रत्यक्ष विनियमन ट्रांसक्रिप्शन या mRNA स्थिरता के नियंत्रण की तुलना में कम प्रचलित है, लेकिन कभी-कभी इसका उपयोग किया जाता है।[36] प्रोटीन अनुवाद का निषेध टॉक्सिन और एंटीबायोटिक के लिए एक प्रमुख लक्ष्य है, इसलिए वे कोशिका के सामान्य जीन अभिव्यक्ति नियंत्रण को ओवरराइड करके उसे मार सकते हैं। प्रोटीन संश्लेषण अवरोधक (Protein synthesis inhibitors) में एंटीबायोटिक नियोमाइसिन और टॉक्सिन रिसिन शामिल हैं।

Post-translational modifications

মূল নিবন্ধ: Post-translational modification Post-translational modifications (PTMs) प्रोटीन के covalent (सहसंयोजक) संशोधन हैं। RNA स्प्लिसिंग की तरह, ये प्रोटीओम (proteome) में विविधता लाने में महत्वपूर्ण मदद करते हैं। ये संशोधन आमतौर पर एंजाइमों द्वारा उत्प्रेरित होते हैं। इसके अतिरिक्त, अमीनो एसिड साइड चेन अवशेषों में सहसंयोजक योग जैसी प्रक्रियाओं को अक्सर अन्य एंजाइमों द्वारा उल्टा (reverse) किया जा सकता है। हालाँकि, कुछ, जैसे प्रोटीन बैकबोन का proteolytic cleavage (प्रोटीयोलाइटिक विदलन), अपरिवर्तनीय होते हैं।[37]

PTMs कोशिका में कई महत्वपूर्ण भूमिकाएँ निभाते हैं।[38] उदाहरण के लिए, फॉस्फोराइलेशन मुख्य रूप से प्रोटीन को सक्रिय और निष्क्रिय करने और सिग्नलिंग मार्गों में शामिल होता है। PTMs ट्रांसक्रिप्शनल विनियमन में शामिल होते हैं: एसिटिलेशन और मिथाइलेशन का एक महत्वपूर्ण कार्य हिस्टोन टेल संशोधन है, जो यह बदल देता है कि ट्रांसक्रिप्शन के लिए DNA कितना सुलभ है। उन्हें प्रतिरक्षा प्रणाली में भी देखा जा सकता है, जहाँ ग्लाइकोसिलेशन एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। एक प्रकार का PTM दूसरे प्रकार के PTM को शुरू कर सकता है, जैसा कि इस बात में देखा जा सकता है कि कैसे ubiquitination प्रोटीयोलिसिस के माध्यम से गिरावट के लिए प्रोटीन को टैग करता है। प्रोटीयोलिसिस, प्रोटीन को तोड़ने में शामिल होने के अलावा, उन्हें सक्रिय और निष्क्रिय करने में, और DNA ट्रांसक्रिप्शन और कोशिका मृत्यु जैसी जैविक प्रक्रियाओं को विनियमित करने में भी महत्वपूर्ण है।

Measurement

जीन अभिव्यक्ति को मापना कई life sciences का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है, क्योंकि किसी कोशिका, ऊतक या जीव के भीतर एक विशेष जीन किस स्तर पर व्यक्त होता है, इसे मापने की क्षमता बहुत सारी मूल्यवान जानकारी प्रदान कर सकती है। उदाहरण के लिए, जीन अभिव्यक्ति को मापना निम्न कार्य कर सकता है:

  • कोशिका के वायरल संक्रमण की पहचान करना (viral protein अभिव्यक्ति)।
  • किसी व्यक्ति की cancer के प्रति संवेदनशीलता निर्धारित करना (oncogene अभिव्यक्ति)।
  • यह पता लगाना कि क्या कोई जीवाणु penicillin के प्रति प्रतिरोधी है (beta-lactamase अभिव्यक्ति)।
  • Gene expression profiling कोशिका के मूलभूत तंत्र को समझने में मदद करने के लिए जीनों के एक पैनल का मूल्यांकन करती है। इसका उपयोग कैंसर चिकित्सा में target specific कीमोथेरेपी के लिए तेजी से किया जा रहा है। (विवरण के लिए देखें RNA-Seq और DNA microarray।)

इसी तरह, प्रोटीन अभिव्यक्ति के स्थान का विश्लेषण एक शक्तिशाली उपकरण है, और यह ऑर्गेनिकल या सेलुलर स्तर पर किया जा सकता है। स्थानीयकरण की जांच बहुकोशिकीय जीवों में development के अध्ययन के लिए और एकल कोशिकाओं में प्रोटीन कार्य के संकेतक के रूप में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। आदर्श रूप से, अभिव्यक्ति का मापन अंतिम जीन उत्पाद (कई जीनों के लिए, यह प्रोटीन है) का पता लगाकर किया जाता है; हालाँकि, पूर्ववर्तियों में से एक, आमतौर पर mRNA का पता लगाना और इन मापों से जीन-अभिव्यक्ति के स्तर का अनुमान लगाना अक्सर आसान होता है।

mRNA quantification

mRNA के स्तर को northern blotting द्वारा मात्रात्मक रूप से मापा जा सकता है, जो mRNA अणुओं के बारे में आकार और अनुक्रम जानकारी प्रदान करता है।[39] RNA के एक नमूने को agarose gel पर अलग किया जाता है और रेडियोधर्मी रूप से लेबल किए गए RNA प्रोब के साथ हाइब्रिडाइज किया जाता है जो लक्ष्य अनुक्रम के पूरक होता है। रेडियोलेबल किए गए RNA का पता फिर एक autoradiograph द्वारा लगाया जाता है। चूंकि रेडियोधर्मी अभिकर्मकों का उपयोग प्रक्रिया को समय लेने वाली और संभावित रूप से खतरनाक बनाता है, इसलिए वैकल्पिक लेबलिंग और पहचान विधियों, जैसे कि डिगॉक्सिनिन और बायोटिन रसायन, विकसित किए गए हैं। नॉर्दर्न ब्लॉटिंग के कथित नुकसान यह हैं कि बड़ी मात्रा में RNA की आवश्यकता होती है और यह कि मात्रा का निर्धारण पूरी तरह से सटीक नहीं हो सकता है, क्योंकि इसमें जेल की छवि में बैंड की ताकत को मापना शामिल है। दूसरी ओर, नॉर्दर्न ब्लॉट से अतिरिक्त mRNA आकार की जानकारी वैकल्पिक रूप से स्प्लिस किए गए ट्रांसक्रिप्ट के भेदभाव की अनुमति देती है।

mRNA प्रचुरता को मापने के लिए एक और दृष्टिकोण RT-qPCR है। इस तकनीक में, reverse transcription के बाद quantitative PCR होता है। रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन पहले mRNA से एक DNA टेम्पलेट उत्पन्न करता है; इस एकल-फंसे टेम्पलेट को cDNA कहा जाता है। cDNA टेम्पलेट को फिर मात्रात्मक चरण में प्रवर्धित किया जाता है, जिसके दौरान लेबल किए गए hybridization probes या intercalating dyes द्वारा उत्सर्जित fluorescence बदल जाती है जैसे-जैसे DNA amplification प्रक्रिया आगे बढ़ती है।[40] सावधानीपूर्वक निर्मित मानक वक्र के साथ, qPCR मूल mRNA की प्रतियों की संख्या का पूर्ण माप उत्पन्न कर सकता है, आमतौर पर समरूप ऊतक के प्रति नैनोलिटर या प्रति कोशिका प्रतियों की इकाइयों में। qPCR बहुत संवेदनशील है (सैद्धांतिक रूप से एक एकल mRNA अणु का पता लगाना संभव है), लेकिन उपयोग किए गए रिपोर्टर के प्रकार के आधार पर महंगा हो सकता है; फ्लोरोसेंट रूप से लेबल किए गए ओलिगोन्यूक्लियोटाइड प्रोब गैर-विशिष्ट इंटरकेलेटिंग फ्लोरोसेंट रंगों की तुलना में अधिक महंगे होते हैं।

expression profiling, या एक नमूने के भीतर कई जीनों के उच्च-थ्रूपुट विश्लेषण के लिए, कम-घनत्व वाले सरणियों के मामले में सैकड़ों जीनों के लिए एक साथ quantitative PCR किया जा सकता है।[41] दूसरा दृष्टिकोण hybridization microarray है। एक एकल सरणी या "चिप" में एक या अधिक जीवों के जीनोम में प्रत्येक ज्ञात जीन के लिए ट्रांसक्रिप्ट स्तर निर्धारित करने के लिए प्रोब हो सकते हैं। वैकल्पिक रूप से, "टैग आधारित" प्रौद्योगिकियां जैसे Serial analysis of gene expression (SAGE) और RNA-Seq, जो विभिन्न mRNAs की सेलुलर concentration का सापेक्ष माप प्रदान कर सकती हैं, का उपयोग किया जा सकता है। टैग-आधारित विधियों का एक लाभ "ओपन आर्किटेक्चर" है, जो ज्ञात या अज्ञात अनुक्रम के साथ किसी भी ट्रांसक्रिप्ट के सटीक माप की अनुमति देता है। नेक्स्ट-जेनरेशन सीक्वेंसिंग (NGS) जैसे RNA-Seq एक और दृष्टिकोण है, जो बड़ी मात्रा में अनुक्रम डेटा का उत्पादन करता है जिसे संदर्भ जीनोम से मिलान किया जा सकता है। हालांकि NGS तुलनात्मक रूप से समय लेने वाली, महंगी और संसाधन-गहन है, यह single-nucleotide polymorphisms, स्प्लिस-वेरिएंट्स और नए जीनों की पहचान कर सकती है, और इसका उपयोग उन जीवों में अभिव्यक्ति को प्रोफाइल करने के लिए भी किया जा सकता है जिनके लिए बहुत कम या कोई अनुक्रम जानकारी उपलब्ध नहीं है।

Protein quantification

प्रोटीन को एन्कोड करने वाले जीनों के लिए, अभिव्यक्ति स्तर का आकलन सीधे कई तरीकों से किया जा सकता है, जिसमें mRNA मात्रा निर्धारण की तकनीकों के साथ कुछ स्पष्ट समानताएं हैं।

सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली विधियों में से एक रुचि के प्रोटीन के खिलाफ Western blot करना है।[42] यह प्रोटीन की पहचान के अलावा उसके आकार के बारे में जानकारी देता है। एक नमूने (अक्सर सेलुलर lysate) को polyacrylamide gel पर अलग किया जाता है, एक झिल्ली पर स्थानांतरित किया जाता है और फिर रुचि के प्रोटीन के लिए एक antibody के साथ जांच की जाती है। एंटीबॉडी को इमेजिंग और/या मात्रा निर्धारण के लिए fluorophore या horseradish peroxidase के साथ संयुग्मित किया जा सकता है। इस परख की जेल-आधारित प्रकृति मात्रा निर्धारण को कम सटीक बनाती है, लेकिन इसमें आकार में परिवर्तन से प्रोटीन के बाद के संशोधनों, उदाहरण के लिए प्रोटीयोलिसिस या यूबिकिटिनेशन, की पहचान करने में सक्षम होने का लाभ है।

mRNA-protein correlation

जबकि ट्रांसक्रिप्शन सीधे जीन अभिव्यक्ति को दर्शाता है, mRNA अणुओं की कॉपी संख्या सीधे mRNA से अनुवादित प्रोटीन अणुओं की संख्या के साथ सहसंबद्ध नहीं होती है। प्रोटीन और mRNA दोनों का मात्रा निर्धारण दोनों स्तरों के सहसंबंध की अनुमति देता है। जीन अभिव्यक्ति के प्रत्येक चरण पर विनियमन सहसंबंध को प्रभावित कर सकता है, जैसा कि अनुवाद के विनियमन[43] या प्रोटीन स्थिरता के लिए दिखाया गया है। पोस्ट-ट्रांसलेशनल कारक, जैसे कि अत्यधिक ध्रुवीय कोशिकाओं में प्रोटीन परिवहन, मापा mRNA-प्रोटीन सहसंबंध को भी प्रभावित कर सकते हैं।

स्थानीयकरण (Localization)

মূল নিবন্ধ: In situ hybridization, Immunofluorescence

अभिव्यक्ति का विश्लेषण केवल परिमाणीकरण (quantification) तक ही सीमित नहीं है; स्थानीयकरण (localization) भी निर्धारित किया जा सकता है। mRNA का पता एक उपयुक्त रूप से लेबल किए गए पूरक mRNA स्ट्रैंड के साथ लगाया जा सकता है और प्रोटीन का पता लेबल किए गए एंटीबॉडी के माध्यम से लगाया जा सकता है। इसके बाद जांचे गए नमूने को माइक्रोस्कोपी द्वारा देखा जाता है ताकि यह पहचाना जा सके कि mRNA या प्रोटीन कहाँ स्थित है।

जीन को green fluorescent protein मार्कर या इसी तरह के किसी अन्य मार्कर के साथ फ्यूज किए गए नए संस्करण से बदलकर, जीवित कोशिकाओं में अभिव्यक्ति को सीधे परिमाणित (quantify) किया जा सकता है। यह fluorescence microscope का उपयोग करके इमेजिंग द्वारा किया जाता है। अभिव्यक्ति के स्तर को प्रभावित किए बिना जीनोम में इसके मूल स्थान पर GFP-फ्यूज्ड प्रोटीन को क्लोन करना बहुत कठिन है, इसलिए इस विधि का उपयोग अक्सर अंतर्जात (endogenous) जीन अभिव्यक्ति को मापने के लिए नहीं किया जा सकता है। हालाँकि, इसका व्यापक रूप से कोशिका में कृत्रिम रूप से पेश किए गए जीन की अभिव्यक्ति को मापने के लिए उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए expression vector के माध्यम से। एक लक्ष्य प्रोटीन को एक फ्लोरोसेंट रिपोर्टर के साथ फ्यूज करके, प्रोटीन के व्यवहार, जिसमें उसका सेलुलर स्थानीयकरण और अभिव्यक्ति स्तर शामिल है, को काफी बदला जा सकता है।

Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) का कार्य कुएं (well) में जोड़े गए नमूनों से रुचि के प्रोटीन को पकड़ने के लिए microtiter plate पर स्थिर (immobilized) एंटीबॉडी का उपयोग करके होता है। एक एंजाइम या फ्लोरोफोर के साथ संयुग्मित (conjugated) डिटेक्शन एंटीबॉडी का उपयोग करके, बंधे हुए प्रोटीन की मात्रा को fluorometric या colourimetric डिटेक्शन द्वारा सटीक रूप से मापा जा सकता है। डिटेक्शन प्रक्रिया वेस्टर्न ब्लॉट के समान ही है, लेकिन जेल चरणों से बचकर अधिक सटीक परिमाणीकरण प्राप्त किया जा सकता है।

इन्हें भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Gene Expression. National Human Genome Research Institute (NHGRI).
  2. ↑ (February 2009). "Structure-function studies of the RNA polymerase II elongation complex". Acta Crystallographica. Section D, Biological Crystallography. 65 (Pt 2) 112–120. doi:10.1107/S0907444908039875.
  3. ↑ (2017-03-02). "Lewin's genes XII". Jones & Bartlett Learning. ISBN 978-1-284-10449-3.
  4. ↑ (September 2016). "mRNA capping: biological functions and applications". Nucleic Acids Research. 44 (16) 7511–7526. doi:10.1093/nar/gkw551.
  5. ↑ (July 2017). "Cleavage and polyadenylation: Ending the message expands gene regulation". RNA Biology. 14 (7) 865–890. doi:10.1080/15476286.2017.1306171.
  6. ↑ (April 2013). "Reflections on the history of pre-mRNA processing and highlights of current knowledge: a unified picture". RNA. 19 (4) 443–460. doi:10.1261/rna.038596.113.
  7. ↑ (December 2023). "On the origin of the nucleus: a hypothesis". Microbiology and Molecular Biology Reviews. 87 (4) e0018621. doi:10.1128/mmbr.00186-21.
  8. ↑ (January 2008). "Nucleolus: the fascinating nuclear body". Histochemistry and Cell Biology. 129 (1) 13–31. doi:10.1007/s00418-007-0359-6.
  9. ↑ (1998). "Ribonuclease P: unity and diversity in a tRNA processing ribozyme". Annual Review of Biochemistry. 67 153–180. doi:10.1146/annurev.biochem.67.1.153.
  10. ↑ (February 2020). "Functional diversity of small nucleolar RNAs". Nucleic Acids Research. 48 (4) 1627–1651. doi:10.1093/nar/gkz1140.
  11. ↑ (March 2008). "The eukaryotic genome as an RNA machine". Science. 319 (5871) 1787–1789. doi:10.1126/science.1155472.
  12. ↑ (May 2003). "Maintenance of the correct open reading frame by the ribosome". EMBO Reports. 4 (5) 499–504. doi:10.1038/sj.embor.embor825.
  13. ↑ (July 2008). "The concept of translocational regulation". The Journal of Cell Biology. 182 (2) 225–232. doi:10.1083/jcb.200804157.
  14. ↑ (October 2004). "Intranuclear trafficking: organization and assembly of regulatory machinery for combinatorial biological control". The Journal of Biological Chemistry. 279 (42) 43363–43366. doi:10.1074/jbc.R400020200.
  15. ↑ (March 2013). "Transcriptional regulation and its misregulation in disease". Cell. 152 (6) 1237–1251. doi:10.1016/j.cell.2013.02.014.
  16. ↑ (August 2017). "Proteins Recognizing DNA: Structural Uniqueness and Versatility of DNA-Binding Domains in Stem Cell Transcription Factors". Genes. 8 (8) 192. doi:10.3390/genes8080192.
  17. ↑ (February 2014). "Regulation of transcription factor activity by interconnected post-translational modifications". Trends in Pharmacological Sciences. 35 (2) 76–85. doi:10.1016/j.tips.2013.11.005.
  18. ↑ (November 2008). "One thousand and one ways of making functionally similar transcriptional enhancers". BioEssays. 30 (11–12) 1052–1057. doi:10.1002/bies.20849.
  19. ↑ (November 2011). "Nonspecific transcription-factor-DNA binding influences nucleosome occupancy in yeast". Biophysical Journal. 101 (10) 2465–2475. doi:10.1016/j.bpj.2011.10.012.
  20. ↑ (2013). "Epigenetics: Development and Disease". 61 289–317. ISBN 978-94-007-4524-7. doi:10.1007/978-94-007-4525-4_13.
  21. ↑ (2020). "The Why of YY1: Mechanisms of Transcriptional Regulation by Yin Yang 1". Frontiers in Cell and Developmental Biology. 8. doi:10.3389/fcell.2020.592164.
  22. ↑ (August 2019). "Long-range enhancer-promoter contacts in gene expression control". Nature Reviews. Genetics. 20 (8) 437–455. doi:10.1038/s41576-019-0128-0.
  23. ↑ (December 2017). "YY1 Is a Structural Regulator of Enhancer-Promoter Loops". Cell. 171 (7) 1573–1588.e28. doi:10.1016/j.cell.2017.11.008.
  24. ↑ (January 2018). "The degree of enhancer or promoter activity is reflected by the levels and directionality of eRNA transcription". Genes & Development. 32 (1) 42–57. doi:10.1101/gad.308619.117.
  25. ↑ (June 2016). "DNA methylation in human epigenomes depends on local topology of CpG sites". Nucleic Acids Research. 44 (11) 5123–5132. doi:10.1093/nar/gkw124.
  26. ↑ (April 2007). "Distribution, silencing potential and evolutionary impact of promoter DNA methylation in the human genome". Nature Genetics. 39 (4) 457–466. doi:10.1038/ng1990.
  27. ↑ (October 2021). "The Great Escape: mRNA Export through the Nuclear Pore Complex". International Journal of Molecular Sciences. 22 (21). doi:10.3390/ijms222111767.
  28. ↑ (2002). From RNA to Protein. Molecular Biology of the Cell. 4th edition.
  29. ↑ (February 2024). "Mechanisms and consequences of mRNA destabilization during viral infections". Virology Journal. 21 (1). doi:10.1186/s12985-024-02305-1.
  30. ↑ (October 2019). "What Are 3' UTRs Doing?". Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. 11 (10). doi:10.1101/cshperspect.a034728.
  31. ↑ (June 2020). "Frequency of MicroRNA Response Elements Identifies Pathologically Relevant Signaling Pathways in Triple-Negative Breast Cancer". iScience. 23 (6). doi:10.1016/j.isci.2020.101249.
  32. ↑ miRBase.org
  33. ↑ (February 2005). "Microarray analysis shows that some microRNAs downregulate large numbers of target mRNAs". Nature. 433 (7027) 769–773. doi:10.1038/nature03315.
  34. ↑ (July 2011). "Mechanisms and role of microRNA deregulation in cancer onset and progression". Genetics and Molecular Biology. 34 (3) 363–370. doi:10.1590/S1415-47572011000300001.
  35. ↑ (2012). "The Emerging Role of microRNAs in Schizophrenia and Autism Spectrum Disorders". Frontiers in Psychiatry. 3 39. doi:10.3389/fpsyt.2012.00039.
  36. ↑ (February 2009). "Regulation of translation initiation in eukaryotes: mechanisms and biological targets". Cell. 136 (4) 731–745. doi:10.1016/j.cell.2009.01.042.
  37. ↑ (December 2005). "Protein posttranslational modifications: the chemistry of proteome diversifications". Angewandte Chemie. 44 (45) 7342–7372. doi:10.1002/anie.200501023.
  38. ↑ (September 2011). "Proteome-wide post-translational modification statistics: frequency analysis and curation of the swiss-prot database". Scientific Reports. 1 (90). doi:10.1038/srep00090.
  39. ↑ (June 2021). "A Comprehensive Analysis of Northern versus Liquid Hybridization Assays for mRNAs, Small RNAs, and miRNAs Using a Non-Radiolabeled Approach". Current Issues in Molecular Biology. 43 (2) 457–484. doi:10.3390/cimb43020036.
  40. ↑ (May 2018). "A PCR-based quantitative assay for the evaluation of mRNA integrity in rat samples". Biomolecular Detection and Quantification. 15 18–23. doi:10.1016/j.bdq.2018.02.001.
  41. ↑ (January 2004). "High throughput gene expression profiling: a molecular approach to integrative physiology". The Journal of Physiology. 554 (Pt 1) 22–30. doi:10.1113/jphysiol.2003.049395.
  42. ↑ (February 2020). "40 years Western blotting: A scientific birthday toast". Journal of Proteomics. 212. doi:10.1016/j.jprot.2019.103575.
  43. ↑ (March 2013). "Corrigendum: Global quantification of mammalian gene expression control". Nature. 495 (7439) 126–127. doi:10.1038/nature11848.

स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के “Gene expression” लेख का अनुवाद। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Gene_expression यह अनुवाद स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।

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