प्रतिलेखन कारक

From Vigyanwiki

एक उत्प्रेरक का चित्रण

आणविक जीव विज्ञान में, एक प्रतिलेखन कारक (TFs) या अनुक्रम-विशिष्ट डीएनए-बाध्यकारी कारक प्रोटीन है जो एक विशिष्ट डीएनए अनुक्रम से जुड़कर डीएनए से प्रेषक आरएनए तक आनुवंशिकी जानकारी के प्रतिलेखन की दर को नियंत्रित करता है।[1]TFs का कार्य यह सुनिश्चित करने के लिए किया जाता है कि जीन को प्रारंभ और बंद करने के वांछित कोशिका में सही समय पर और सही मात्रा में कोशिका और जीव के पूरे जीवन में व्यक्त किए जाते है।TFs के समूह जीवन भर कोशिका विभाजन, कोशिका वृद्धि और कोशिका मृत्यु को निर्देशित करने के लिए एक समन्वित तरीके से कार्य करते हैं; भ्रूण के विकास के दौरान कोशिका प्रवास और संगठन शरीर योजना और आंतरिक रूप से कोशिका के बाहर से संकेतों के जवाब में, जैसे हार्मोन। मानव जीनोम में 1500-1600TFss होते हैं।[2][3] प्रतिलेखन कारक प्रोटिओम के साथ-साथ रेगुलोम के सदस्य हैं।

TFs अकेले या एक जटिल के रूप अन्य प्रोटीन के साथ काम करते हैं, एक उत्प्रेरक आनुवांशिकी के रूप में, या RNA पोलीमरेज़ एक एंजाइम जो डीएनए से आनुवंशिक जानकारी के प्रतिलेखन की भर्ती एक दमनकारी के रूप में को बढ़ावा देकर आरएनए विशिष्ट जीन के लिए करता है।[4][5][6] TFs की एक परिभाषित विशेषता यह है कि उनमें कम से कम एक डीएनए-बाध्यकारी क्षेत्र (DBD) होता है, जो जीन के निकट डीएनए के एक विशिष्ट अनुक्रम से जुड़ा होता है जिसे वे विनियमित करते हैं। [7][8]TFs को उनके DBDs के आधार पर वर्गों में बांटा गया है।[9][10]अन्य प्रोटीन जैसे कोएक्टीवेटर क्रोमैटिन स्ट्रक्चर रीमॉडेलिंग (RSC) संकुल, हिस्टोन एसिटाइलट्रांसफेरेज़, हिस्टोन डेक्सेटाइलिस, किनेसेस और मिथाइलिस भी जीन विनियमन के लिए आवश्यक हैं, लेकिन डीएनए-बाध्यकारी क्षेत्र कीअभाव है,और इसलिएTFss नहीं हैं।[11]TFs दवाओं में रूचि रखते हैं क्योंकि TFs नामांतरण विशिष्ट बीमारियों का कारण बन सकते हैं,और दवाओं को संभावित रूप से उनके लिए लक्षित किया जा सकता है।

संख्या

Main listing: मानव प्रतिलेखन कारकों की सूची

प्रतिलेखन कारक जीन अभिव्यक्ति के नियमन के लिए आवश्यक हैं और परिणामस्वरूप, सभी जीवित जीवों में पाए जाते हैं। जीव के भीतर पाए जाने वाले प्रतिलेखन कारकों की संख्या जीनोम के आकार के साथ बढ़ जाती है, और बड़े जीनोम में प्रति जीन अधिक प्रतिलेखन कारक होते हैं।[12] मानव जीनोम में लगभग 2800 प्रोटीन होते हैं जिनमें डीएनए-बाध्यकारी क्षेत्र होते हैं, और इनमें से 1600 को लिप्यंतरण कारकों के रूप में कार्य करने के लिए माना जाता है,[2]यद्यपि अन्य अध्ययन इसे एक छोटी संख्या होने का संकेत देते हैं।[13] इसलिए, लिप्यंतरण कारकों के लिए जीनोम कोड में लगभग 10% जीन, जो इस परिवार को मानव प्रोटीन का सबसे बड़ा परिवार बनाता है। इसके अतिरिक्त जीन प्रायः अलग-अलग लिप्यंतरण कारकों के लिए कई बाध्यकारी स्थलों द्वारा घिरे रहते हैं, और इनमें से प्रत्येक जीन की कुशल अभिव्यक्ति के लिए कई अलग-अलग लिप्यंतरण कारकों की सहकारी कार्रवाई की आवश्यकता होती है उदाहरण के लिए, हेपेटोसाइट परमाणु कारक इसलिए, विकास जीव विज्ञान के समय मानव जीनोम में प्रत्येक जीन के अद्वितीय विनियमन के लिए लगभग 2000 मानव प्रतिलेखन कारकों के एक उपसमुच्चय का संयोजन उपयोग सरलता से होता है।[11]


तंत्र

लिप्यंतरण कारक जीन के निकट डीएनए के संवृद्धिकर या संवर्धक जीव विज्ञान क्षेत्रों को बांधते हैं जो वे विनियमित करते हैं। प्रतिलेखन कारक के आधार पर, आसन्न जीन का प्रतिलेखन ऊपर या नीचे विनियमित होते है, प्रतिलेखन कारक जीन अभिव्यक्ति के नियमन के लिए विभिन्न तंत्रों का उपयोग करते हैं।[14] वे इन तंत्रों में सम्मिलित होते हैं।

  • डीएनए के लिए आरएनए पोलीमरेज़ के बंधन को स्थिर या अवरुद्ध करें।
  • हिस्टोन प्रोटीन के एसिटिलीकरण या डीसेटाइलेशन को उत्प्रेरित करता है। प्रतिलेखन कारक या तो इसे सीधे कर सकता है या इस उत्प्रेरक गतिविधि के साथ अन्य प्रोटीनों की भर्ती कर सकता है। कई प्रतिलेखन कारक प्रतिलेखन को विनियमित करने के लिए दो विरोधी तंत्रों में से एक या दूसरे का उपयोग करते हैं।[15]
    • हिस्टोन एसिटाइलट्रांसफेरेज़ एचएटी गतिविधि - हिस्टोन प्रोटीन को एसिटिलेट करता है, जो हिस्टोन के साथ डीएनए के जुड़ाव को कमजोर करता है, जो डीएनए को लिप्यंतरण के लिए अधिक सुलभ बनाता है, जिससे लिप्यंतरण का विनियमन होता है।
    • हिस्टोन डीएसेटाइलेज़ एचडीएसी गतिविधि - डीएसेटाइलेट हिस्टोन प्रोटीन, जो हिस्टोन के साथ डीएनए के जुड़ाव को मजबूत करता है, जो डीएनए को लिप्यंतरण के लिए कम सुलभ बनाता है, जिससे लिप्यंतरण को कम-विनियमित किया जाता है।
  • प्रतिलेखन कारक डीएनए संकुल में आनुवांशिकी या सहदमनकारी प्रोटीन की भर्ती करें।[16]


कार्य

लिप्यंतरण कारक प्रोटीन के उन समूहों में से एक हैं जो डीएनए में अनुवांशिक ब्लूप्रिंट को पढ़ते हैं और व्याख्या करते हैं। वे डीएनए से जुड़ते हैं और बढ़े हुए या घटे हुए जीन प्रतिलेखन के कार्यक्रम को प्रारंभ करने में मदद करते हैं। जैसे,वे कई महत्वपूर्ण कोशिकीय प्रक्रियाओं के लिए महत्वपूर्ण हैं। नीचे कुछ महत्वपूर्ण कार्य और जैविक भूमिकाएँ हैं जिनमें प्रतिलेखन कारक सम्मिलित हैं।

बेसल लिप्यंतरणल रेगुलेशन

यूकेरियोट में, लिप्यंतरण कारकों का एक महत्वपूर्ण वर्ग जिसे सामान्य लिप्यंतरण कारक जीटीएफ कहा जाता है, लिप्यंतरण होने के लिए आवश्यक है।[17][18][19] इनमें से कई जीटीएफ वास्तव में डीएनए को बांधते नहीं हैं, किन्तु बड़े लिप्यंतरण प्रीनिशिएशन संकुल का हिस्सा हैं जो सीधे आरएनए पोलीमरेज़ के साथ सूचना का आदान प्रदान करते हैं। सबसे सरल GTFsTFsIIA,TFsIIB,TFsIID TATA बाध्यकारी प्रोटीन भी देखें,TFsIIE,TFsIIF औरTFsIIH हैं।[20] प्रीइनिशिएशन संकुल डीएनए के समर्थक क्षेत्रों को उस जीन से बांधता है जिसे वे नियंत्रित करते हैं।

प्रतिलेखन की विभेदक वृद्धि

अन्य प्रतिलेखन कारक विनियमित जीनों से सटे डीएनए के वर्धक आनुवांशिकी क्षेत्रों से जुड़कर विभिन्न जीनों की अभिव्यक्ति को अलग-अलग ग्राही करते हैं। ये प्रतिलेखन कारक यह सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण हैं कि जीव की बदलती आवश्यकताओं के आधार पर जीन सही समय और सही मात्रा कोशिका में व्यक्त किए जाते हैं।

विकास

बहुकोशिकीय जीवों में कई प्रतिलेखन कारक विकास में सम्मिलित होते हैं।[21] उत्तेजनाओं के प्रतिउत्तर में, ये लिप्यंतरण कारक उपयुक्त जीन के लिप्यंतरण को प्रारंभ / बंद करते हैं, जो बदले में कोशिका आकारिकी या कोशिका अन्तः निर्धारण और कोशिकीय भेदभाव के लिए आवश्यक गतिविधियों में परिवर्तन की अनुमति देता है। उदाहरण के लिए, होक्स प्रतिलेखन कारक परिवार जीवों में उचित शरीर प्रतिरूप गठन के लिए महत्वपूर्ण है क्योंकि फल मक्खियां मनुष्यों के रूप में विविध हैं।[22][23] एक अन्य उदाहरण एसआरवाई लिंग-निर्धारण क्षेत्र वाई जीन द्वारा कूटबद्‍ध लिप्यंतरण कारक है,जो मनुष्यों में लिंग का निर्धारण करने में एक प्रमुख भूमिका निभाता है।[24]


अंतरकोशिकीय संकेतों की प्रतिक्रिया

कोशिका एक दूसरे के साथ संचार कर सकते हैं अणुओं को जारी करके जो एक अन्य ग्रहणशील कोशिका के भीतर संकेतन कैस्केड का उत्पादन करते हैं। यदि संकेत को प्राप्तकर्ता कोशिका में जीन के ऊपर या नीचे नियन्त्रण की आवश्यकता होती है, तो संकेत लिंग कैस्केड में प्रायः लिप्यंतरण कारक अनुप्रवाह होंगे।[25] एस्ट्रोजेन संकेत कम संकेत कैस्केड का एक उदाहरण है जिसमें एस्ट्रोजन ग्राही लिप्यंतरण कारक सम्मिलित होता है, एस्ट्रोजेन को अंडाशय और प्लेसेंटा जैसे ऊतकों द्वारा स्रावित किया जाता है, प्राप्तकर्ता कोशिका झिल्ली को पार करता है,और कोशिका के एस्ट्रोजेन ग्राही से बंधा होता है। कोशिका द्रव्य एस्ट्रोजेन ग्राही तब कोशिका के कोशिका केंद्रक में जाता है और इसके डीएनए बाध्यकारी साइट से जुड़ जाता है, जिससे संबंधित जीन के लिप्यंतरणल विनियमन को बदल दिया जाता है।[26]


पर्यावरण की प्रतिक्रिया

प्रतिलेखन कारक न केवल जैविक उत्तेजनाओं से संबंधित संकेतन कैस्केड के अनुप्रवाह का कार्य करते हैं, अन्यथा वे पर्यावरणीय उत्तेजनाओं में सम्मिलित संकेतन कैस्केड के अनुप्रवाह भी हो सकते हैं। उदाहरणों में ऊष्मा प्रघात घटक सम्मिलित हैं, जो उच्च तापमान पर जीवित रहने के लिए आवश्यक जीन को अनियंत्रित करता है,[27] हाइपोक्सिया प्रेरक कारक जो कम ऑक्सीजन वाले वातावरण में कोशिका के जीवित रहने के लिए आवश्यक जीन को अनियंत्रित करता है,[28] और स्टेरोल नियामक तत्व बाध्यकारी प्रोटीन एसआरईबीपी,जो कोशिका में वसा के उचित स्तर को बनाए रखने में मदद करता है।[29]


कोशिका चक्र नियंत्रण

कई प्रतिलेखन कारक, विशेष रूप से कुछ जो प्रोटो-अर्बुदजनन या ट्यूमर सप्रेसर जीन हैं, कोशिका चक्र को विनियमित करने में मदद करते हैं और इस तरह यह निर्धारित करते हैं कि कोशिका कितनी बड़ी होगी और कब यह दो विघटन उत्पादक कोशिकाओं में विभाजित हो सकती है,जिसकी कोशिका वृद्धि और एपोप्टोसिस मे महत्वपूर्ण भूमिकाएँ हैं।[30][31] एक उदाहरण कवक भेद है, [32]


रोगजनन

रोगजनन को बढ़ावा देने के लिए एक मेजबान कोशिका में जीन अभिव्यक्ति को बदलने के लिए प्रतिलेखन कारकों का उपयोग किया जा सकता है। इसका एक अच्छी तरह से अध्ययन किया गया उदाहरण ज़ैंथोमोनास बैक्टीरिया द्वारा स्रावित लिप्यंतरण-उत्प्रेरक जैसे प्रभावोत्पादक हैं। जब पौधों मे प्रवेश किया जाता है, तो ये प्रोटीन कोशिका के न्यूक्लियस में प्रवेश कर सकते हैं, पौधा संवर्धक अनुक्रम को बांध सकते हैं और पौधा जीन के लिप्यंतरण को सक्रिय कर सकते हैं जो बैक्टीरिया के संक्रमण में सहायता करते हैं।[33] टीएल प्रभावकों में एक केंद्रीय पुनरावृति क्षेत्र होता है जिसमें टीएल के लक्ष्य स्थल में अनुक्रमिक पुनरावृति और अनुक्रमिक डीएनए आधारों में दो महत्वपूर्ण अवशेषों की पहचान के बीच एक सरल संबंध होता है।[34][35] कोशिका के रक्षा तंत्र के साथ बेहतर प्रतिस्पर्धा करने के लिए इस गुण धर्म की संभावना इन प्रोटीनों को विकसित करना सरल बनाती है।[36]


विनियमन

महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं के लिए जीव विज्ञान में नियमन और नियंत्रण की कई परतें होना आम बात है। यह लिप्यंतरण कारकों के साथ भी सच है: न केवल लिप्यंतरण कारक कोशिका के लिए उपलब्ध जीन उत्पादों (आरएनए और प्रोटीन) की मात्रा को नियंत्रित करने के लिए लिप्यंतरण की दरों को नियंत्रित करते हैं बल्कि लिप्यंतरण कारकों को स्वयं विनियमित किया जाता है । नीचे कुछ तरीकों का संक्षिप्त सारांश दिया गया है जिससे प्रतिलेखन कारकों की गतिविधि को विनियमित किया जा सकता है:

संश्लेषण

प्रतिलेखन कारक एक जीन से एक गुणसूत्र पर आरएनए में स्थानांतरित किए जाते हैं, और फिर आरएनए को प्रोटीन में अनुवादित किया जाता है। प्रतिलेखन कारक के उत्पादन (और इस प्रकार गतिविधि) को प्रभावित करने के लिए इनमें से किसी भी चरण को विनियमित किया जा सकता है। इसका एक निहितार्थ यह है कि प्रतिलेखन कारक स्वयं को विनियमित कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक नकारात्मक प्रतिक्रिया पाश में, प्रतिलेखन कारक अपने स्वयं के प्रतिकारक के रूप में कार्य करता है: यदि प्रतिलेखन कारक प्रोटीन अपने स्वयं के जीन के डीएनए को बांधता है, तो यह स्वयं के अधिक उत्पादन को नियंत्रित करता है। यह एक कोशिका में प्रतिलेखन कारक के निम्न स्तर को बनाए रखने के लिए एक तंत्र है।[37]


परमाणु स्थानीयकरण

यूकेरियोट्स में, लिप्यंतरण कारक अधिकांश प्रोटीन की तरह कोशिका न्यूक्लियस में लिखे जाते हैं लेकिन फिर कोशिका के साइटप्लाज्म में अनुवादित होते हैं। नाभिक में सक्रिय कई प्रोटीन में परमाणु स्थानीयकरण संकेत होते हैं जो उन्हें नाभिक तक निर्देशित करते हैं। लेकिन, कई प्रतिलेखन कारकों के लिए, यह उनके नियमन का एक महत्वपूर्ण बिंदु है।[38] प्रतिलेखन कारकों के महत्वपूर्ण वर्गों जैसे कि कुछ परमाणु ग्राही ्स को पहले एक लिगैंड जैव रसायन को बांधना चाहिए, जबकि साइटोप्लाज्म में वे नाभिक में स्थानांतरित हो सकते हैं।[38]


सक्रियण

लिप्यंतरण कारकों को उनकेसंकेत -सेंसिंग क्षेत्र के माध्यम से कई तंत्रों द्वारा सक्रिय (या निष्क्रिय) किया जा सकता है:

  • लिगैंड (बायोकेमिस्ट्री) बाध्यकारी - न केवल लिगैंड बाध्यकारी प्रभावित करने में सक्षम है, जहां लिप्यंतरण फ़ैक्टर एक कोशिका के भीतर स्थित है, बल्कि लिगैंड बाध्यकारी भी प्रभावित कर सकती है कि क्या लिप्यंतरण फ़ैक्टर सक्रिय स्थिति में है और डीएनए या अन्य कॉफ़ेक्टर्स को बाँधने में सक्षम है (देखें, उदाहरण के लिए, परमाणु ग्राही ्स)।
  • फास्फारिलीकरण[39][40] - डीएनए को बांधने से पहले एसटीएटी प्रोटीन जैसे कई लिप्यंतरण कारकों को फास्फोराइलेशन होना चाहिए।
  • अन्य लिप्यंतरण कारकों (जैसे, होमो- या हेटेरो-प्रोटीन डिमर) या लिप्यंतरण कोरग्युलेटर प्रोटीन के साथ बातचीत

डीएनए-बाध्यकारी साइट की पहुंच

यूकेरियोट्स में, डीएनए को न्यूक्लियोसोम नामक कॉम्पैक्ट कणों में हिस्टोन की मदद से व्यवस्थित किया जाता है, जहां लगभग 147 डीएनए बेस जोड़े के अनुक्रम ~ 1.65 हिस्टोन प्रोटीन ऑक्टामर्स के चारों ओर घूमते हैं। न्यूक्लियोसोम के भीतर डीएनए कई लिप्यंतरण कारकों के लिए दुर्गम है। कुछ प्रतिलेखन कारक, तथाकथित अग्रणी कारक अभी भी न्यूक्लियोसोमल डीएनए पर अपने डीएनए बाध्यकारी स्थलों को बांधने में सक्षम हैं। अधिकांश अन्य प्रतिलेखन कारकों के लिए, न्यूक्लियोसोम आणविक मोटर्स जैसे क्रोमैटिन रीमॉडेलिंग द्वारा सक्रिय रूप से खुला होना चाहिए।[41] वैकल्पिक रूप से, न्यूक्लियोसोम को आंशिक रूप से थर्मल उतार-चढ़ाव से अलग किया जा सकता है, जिससे लिप्यंतरण फ़ैक्टर बाध्यकारी साइट पर अस्थायी पहुंच की अनुमति मिलती है। कई मामलों में, एक प्रतिलेखन कारक को अन्य प्रतिलेखन कारकों और हिस्टोन या गैर-हिस्टोन क्रोमैटिन प्रोटीन के साथ अपने डीएनए बाध्यकारी साइट पर प्रतिस्पर्धात्मक अवरोध की आवश्यकता होती है।[42] प्रतिलेखन कारकों और अन्य प्रोटीन के जोड़े एक ही जीन के नियमन में विरोधी भूमिका निभा सकते हैं।

अन्य सहकारकों/प्रतिलेखन कारकों की उपलब्धता

अधिकांश प्रतिलेखन कारक अकेले काम नहीं करते। कई बड़ेTFs परिवार डिमराइजेशन के माध्यम से जटिल होमोटाइपिक या हेटरोटाइपिक इंटरैक्शन बनाते हैं।[43] जीन लिप्यंतरण होने के लिए, कई लिप्यंतरण कारकों को डीएनए नियामक अनुक्रमों से बांधना चाहिए। लिप्यंतरण कारकों का यह संग्रह, बदले में, लिप्यंतरण कोरग्युलेटर जैसे मध्यस्थ प्रोटीन की भर्ती करता है जो लिप्यंतरण प्रीइनिशिएशन संकुल और आरएनए पोलीमरेज़ की कुशल भर्ती की अनुमति देता है। इस प्रकार, एक एकल प्रतिलेखन कारक के लिए प्रतिलेखन आरंभ करने के लिए, ये सभी अन्य प्रोटीन भी मौजूद होने चाहिए, और प्रतिलेखन कारक एक ऐसी स्थिति में होना चाहिए जहां यह आवश्यक होने पर उन्हें बांध सके। कॉफ़ेक्टर्स प्रोटीन होते हैं जो लिप्यंतरण कारकों के प्रभाव को संशोधित करते हैं। कॉफ़ैक्टर्स विशिष्ट जीन प्रमोटरों के बीच विनिमेय हैं; प्रोटीन संकुल जो प्रमोटर डीएनए पर कब्जा कर लेता है और कोफ़ेक्टर के अमीनो एसिड अनुक्रम इसकी स्थानिक रचना निर्धारित करता है। उदाहरण के लिए, कुछ स्टेरॉयड ग्राही NF-κB के साथ कॉफ़ैक्टर्स का आदान-प्रदान कर सकते हैं, जो सूजन और कोशिकाुलर भेदभाव के बीच एक स्विच है; जिससे स्टेरॉयड प्रतिक्रिया और कुछ ऊतकों के कार्य को प्रभावित कर सकते हैं।[44]

मिथाइलेटेड साइटोसिन के साथ सहभागिता

डीएनए में प्रतिलेखन कारक और मिथाइलेटेड साइटोसिन दोनों की जीन अभिव्यक्ति को विनियमित करने में प्रमुख भूमिकाएँ हैं। (डीएनए में साइटोसिन का मिथाइलेशन मुख्य रूप से होता है जहां 5' से 3' डीएनए अनुक्रम, एक CpG साइट में साइटोसिन के बाद गुआनिन होता है।) जीन के प्रमोटर क्षेत्र में CpG स्थलों का मिथाइलेशन आमतौर पर जीन लिप्यंतरण को दबा देता है।[45] जबकि जीन के शरीर में CpGs का मेथिलिकरण अभिव्यक्ति को बढ़ाता है।[46] टीईटी एंजाइम मिथाइलेटेड साइटोसिन के डिमेथिलेशन में केंद्रीय भूमिका निभाते हैं। टीईटी एंजाइम गतिविधि द्वारा जीन प्रमोटर में सीपीजी का डीमेथिलेशन जीन के प्रतिलेखन को बढ़ाता है।[47] 519 प्रतिलेखन कारकों के डीएनए बाध्यकारी स्थलों का मूल्यांकन किया गया।[48] इनमें से, 169 लिप्यंतरण कारकों (33%) में उनकी बाध्यकारी स्थलों में सीपीजी डाइन्यूक्लियोटाइड्स नहीं थे, और 33 लिप्यंतरण कारक (6%) एक सीपीजी युक्त मोटिफ से बंध सकते थे, लेकिन एक बाध्यकारी साइट के लिए वरीयता प्रदर्शित नहीं करते थे जिसमें या तो मिथाइलेटेड था या अनमेथिलेटेड CpG। 117 प्रतिलेखन कारक (23%) थे जो उनके बाध्यकारी अनुक्रम से बंधने से बाधित थे यदि इसमें एक मिथाइलेटेड CpG साइट, 175 प्रतिलेखन कारक (34%) होते थे जो बाध्यकारी होते थे यदि उनके बाध्यकारी अनुक्रम में एक मिथाइलेटेड CpG साइट होती थी, और 25 प्रतिलेखन कारक (5%) या तो बाधित थे या बाध्यकारी अनुक्रम में जहां मिथाइलेटेड सीपीजी स्थित था, उसके आधार पर बाध्यकारी बढ़ाया गया था।

टीईटी एंजाइम विशेष रूप से मिथाइलसीटोसिन से बंधते नहीं हैं, जब तक भर्ती नहीं किया जाता है (डीएनए डिमिथाइलेशन देखें)होमोबॉक्स प्रोटीन नैनोग NANOG, SALL4A, WT1, EBF1, SPI1|PU.1, और TCF3 सहित कोशिका भेदभाव और वंशावली विनिर्देश में महत्वपूर्ण कई लिप्यंतरण कारकों को मिथाइलसिटोसिन पर कार्य करने के लिए विशिष्ट जीनोमिक लोकी (मुख्य रूप से बढ़ाने वाले) में TET एंजाइमों की भर्ती के लिए दिखाया गया है। (mC) और इसे हाइड्रॉक्सीमिथाइलसिटोसिन hmC में परिवर्तित करें (और ज्यादातर मामलों में साइटोसिन के लिए बाद में पूर्ण डीमिथाइलेशन के लिए उन्हें चिह्नित करना)।[49] mC से hmC में TET-मध्यस्थता रूपांतरण MECP2 और MBD (मिथाइल-CpG-बाध्यकारी क्षेत्र ) प्रोटीन सहित 5mC-बाध्यकारी प्रोटीन के बंधन को बाधित करता है, जिससे न्यूक्लियोसोम रीमॉडेलिंग और प्रतिलेखन कारकों के बंधन की सुविधा होती है, जिससे उन जीनों का प्रतिलेखन सक्रिय होता है। स्मृति निर्माण में EGR1 एक महत्वपूर्ण प्रतिलेखन कारक है। दिमाग न्यूरॉन एपिजेनेटिक्स रिप्रोग्रामिंग में इसकी एक आवश्यक भूमिका है। प्रतिलेखन कारक EGR1 टेट मिथाइलसीटोसिन डाइऑक्सीजनेज 1 प्रोटीन की भर्ती करता है जो डीएनए डीमिथाइलेशन का एक मार्ग प्रारंभ करता है।[50] EGR1, TET1 के साथ, मस्तिष्क के विकास के दौरान और सीखने में मस्तिष्क डीएनए पर मेथिलिकरण स्थलों के वितरण की प्रोग्रामिंग में कार्यरत है (सीखने और स्मृति में एपिजेनेटिक्स देखें)।

संरचना

Error creating thumbnail:
एक प्रोटोटाइपिकल लिप्यंतरण कारक के अमीनो एसिड अनुक्रम (बाईं ओर अमीनो टर्मिनस और दाईं ओर कार्बोक्जिलिक एसिड टर्मिनस) का योजनाबद्ध आरेख जिसमें (1) एक डीएनए-बाध्यकारी क्षेत्र (DBD), (2)संकेत -सेंसिंग क्षेत्र (SSD) सम्मिलित है।, और एक्टिवेशन क्षेत्र (AD)। विभिन्न प्रकार के प्रतिलेखन कारकों में प्लेसमेंट का क्रम और क्षेत्र की संख्या भिन्न हो सकती है। इसके अलावा, लेन-देन औरसंकेत -सेंसिंग फ़ंक्शन अक्सर एक ही क्षेत्र में समाहित होते हैं।
File:LacI Dimer Structure Annotated.png
'लैक रिप्रेसर हेलिक्स-टर्न-हेलिक्स मोटिफ का उपयोग करके अपने लक्ष्य डीएनए अनुक्रम (गोल्ड) को प्रमुख खांचे में बांधता है। एफेक्टर अणु बंधन (हरा) नियामक क्षेत्र (लेबल) में होता है। यह लिंकर क्षेत्र (लेबल) द्वारा मध्यस्थता वाली एक allosteric प्रतिक्रिया को ट्रिगर करता है।

प्रतिलेखन कारक संरचना में मॉड्यूलर होते हैं और इसमें निम्नलिखित प्रोटीन क्षेत्र होते हैं:[1]* डीएनए-बाध्यकारी क्षेत्र (डीबीडी), जो डीएनए (एन्हांसर (आनुवांशिकी) या प्रमोटर (जीव विज्ञान) के विशिष्ट अनुक्रमों को जोड़ता है। सभी वैक्टरों के लिए आवश्यक घटक। वेक्टर के ट्रांसजीन प्रमोटर (जीव विज्ञान) अनुक्रमों के प्रतिलेखन को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किया जाता है) विनियमित करने के लिए जीन। प्रतिलेखन कारकों को बाँधने वाले डीएनए अनुक्रमों को अक्सर हार्मोन प्रतिक्रिया तत्व के रूप में संदर्भित किया जाता है।

  • ट्रांस-एक्टिवेटिंग क्षेत्र (एडी), जिसमें लिप्यंतरण कोरग्युलेटर जैसे अन्य प्रोटीन के लिए बाध्यकारी साइट सम्मिलित हैं। इन बाध्यकारी स्थलों को अक्सर सक्रियण कार्यों (AFs), लेन-देन क्षेत्र (TAD) या ट्रांस-एक्टिवेटिंग क्षेत्र ट्रांस-एक्टिवेटिंग क्षेत्र के रूप में संदर्भित किया जाता है, लेकिन टोपोलॉजिकल रूप से संबद्ध क्षेत्र के साथ टोपोलॉजिकल रूप से संबद्ध क्षेत्र के साथ नहीं मिलाया जाता है।[51]
  • एक वैकल्पिकसंकेत -सेंसिंग क्षेत्र (SSD) जो बाहरी संकेतों को महसूस करता है और, प्रतिक्रिया में, इन संकेतों को बाकी लिप्यंतरण संकुल तक पहुंचाता है, जिसके परिणामस्वरूप ऊपर या नीचे होता है - जीन अभिव्यक्ति का विनियमन। इसके अलावा, DBD औरसंकेत -सेंसिंग क्षेत्र अलग-अलग प्रोटीनों पर रह सकते हैं जो जीन अभिव्यक्ति को विनियमित करने के लिए लिप्यंतरण संकुल के भीतर जुड़ते हैं।

डीएनए-बाध्यकारी क्षेत्र

File:Transcription factors DNA binding sites.svg
प्रतिलेखन कारकों के डीएनए-बाध्यकारी क्षेत्र
Main article: डीएनए-बाध्यकारी डोमेन

प्रतिलेखन कारक का भाग (प्रोटीन क्षेत्र ) जो डीएनए को बांधता है, उसे डीएनए-बाध्यकारी क्षेत्र कहा जाता है। नीचे डीएनए-बाध्यकारी क्षेत्र /लिप्यंतरण कारकों के कुछ प्रमुख परिवारों की आंशिक सूची दी गई है:

परिवार इंटरप्रो पफाम स्कोप
बेसिक हेलिक्स-लूप-हेलिक्स[52] InterPro: IPR001092 Pfam PF00010 SCOP 47460
बेसिक-ल्यूसिन ज़िपर ([53] InterPro: IPR004827 Pfam PF00170 SCOP 57959
द्विदलीय प्रतिक्रिया नियामकों का सी-टर्मिनल प्रभावकार क्षेत्र InterPro: IPR001789 Pfam PF00072 SCOP 46894
/ईआरएफ/जीसीसी बॉक्स InterPro: IPR001471 Pfam PF00847 SCOP 54176
हेलिक्स-टर्न-हेलिक्स[54]
होम्योक्षेत्र प्रोटीनजो होमोबॉक्स जीन द्वारा एन्कोडेड हैं, ट्रांसक्रिप्शन कारक हैं। होमोडोमैन प्रोटीन विकास के नियमन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं.[55][56] InterPro: IPR009057 Pfam PF00046 SCOP 46689
लैम्ब्डा रिप्रेसर-जैसा InterPro: IPR010982 SCOP 47413
एसआरएफ की तरह (सीरम प्रतिक्रिया कारक) InterPro: IPR002100 Pfam PF00319 SCOP 55455
युग्मित बॉक्स
पंखों वाला हेलिक्स InterPro: IPR013196 Pfam PF08279 SCOP 46785
जस्ता उँगलियाँ[57]
* मल्टी-क्षेत्र Cys2His2 जिंक फिंगर्स InterPro: IPR007087 Pfam PF00096 SCOP 57667
* Zn2/Cys6 SCOP 57701
* Zn2/Cys8 परमाणु ग्राही जिंक फिंगर InterPro: IPR001628 Pfam PF00105 SCOP 57716


प्रतिक्रिया तत्व

डीएनए अनुक्रम जो एक प्रतिलेखन कारक को बांधता है उसे प्रतिलेखन कारक-बाध्यकारी साइट या प्रतिक्रिया तत्व कहा जाता है।[58] प्रतिलेखन कारक कूलम्ब के नियम (जिनमें से हाइड्रोजन बंध एक विशेष मामला है) और वैन डेर वाल्स बलों के संयोजन का उपयोग करके अपनी बाध्यकारी स्थलों के साथ बातचीत करते हैं। इन रासायनिक अंतःक्रियाओं की प्रकृति के कारण, अधिकांश प्रतिलेखन कारक डीएनए को अनुक्रम विशिष्ट तरीके से बांधते हैं। यद्यपि, लिप्यंतरण फ़ैक्टर-बाध्यकारी साइट में सभी बेस पेयर वास्तव में लिप्यंतरण फ़ैक्टर के साथ इंटरैक्ट नहीं कर सकते हैं। इसके अलावा, इनमें से कुछ इंटरैक्शन दूसरों की तुलना में कमजोर हो सकते हैं। इस प्रकार, प्रतिलेखन कारक केवल एक अनुक्रम को नहीं बाँधते हैं, लेकिन परस्पर संबंधित अनुक्रमों के एक उपसमुच्चय को बाँधने में सक्षम होते हैं, जिनमें से प्रत्येक में परस्पर क्रिया की एक अलग शक्ति होती है।

उदाहरण के लिए, यद्यपि टाटा-बाध्यकारी प्रोटीन (टीबीपी) के लिए आम सहमति अनुक्रम टाटाएएए है, टीबीपी लिप्यंतरण कारक भी टाटाटेट या टाटाटाए जैसे समान अनुक्रमों को बांध सकता है।

क्योंकि लिप्यंतरण कारक संबंधित अनुक्रमों के एक सेट को बांध सकते हैं और ये अनुक्रम कम होते हैं, यदि डीएनए अनुक्रम काफी लंबा है तो संभावित लिप्यंतरण कारक बाध्यकारी साइटें संयोग से हो सकती हैं। यद्यपि, यह संभावना नहीं है कि एक प्रतिलेखन कारक कोशिका के जीनोम (जीव विज्ञान) में सभी संगत अनुक्रमों को बांध देगा। अन्य बाधाएँ, जैसे कि कोशिका में डीएनए की पहुँच या कोफ़ेक्टर की उपलब्धता भी यह निर्धारित करने में मदद कर सकती है कि लिप्यंतरण फ़ैक्टर वास्तव मेंजहां बाँधेगा। इस प्रकार, जीनोम अनुक्रम को देखते हुए, यह भविष्यवाणी करना अभी भी मुश्किल है कि एक लिप्यंतरण कारक वास्तव में एक जीवित कोशिका मेंजहां बाध्य होगा।

अतिरिक्त मान्यता विशिष्टता, यद्यपि, एक से अधिक डीएनए-बाध्यकारी क्षेत्र के उपयोग के माध्यम से प्राप्त की जा सकती है (उदाहरण के लिए एक ही प्रतिलेखन कारक में अग्रानुक्रम DBDs या दो प्रतिलेखन कारकों के डिमराइजेशन के माध्यम से) जो डीएनए के दो या अधिक आसन्न अनुक्रमों को बांधते हैं।

नैदानिक ​​महत्व

प्रतिलेखन कारक कम से कम दो कारणों से नैदानिक ​​महत्व के हैं: (1) उत्परिवर्तन विशिष्ट रोगों से जुड़े हो सकते हैं, और (2) वे दवाओं के लक्ष्य हो सकते हैं।

विकार

विकास, अंतरकोशिकीय संकेतन और कोशिका चक्र में उनकी महत्वपूर्ण भूमिकाओं के कारण, कुछ मानव रोगों को प्रतिलेखन कारकों में उत्परिवर्तन के साथ जोड़ा गया है।[59] कई लिप्यंतरण कारक या तो ट्यूमर सप्रेसर्स या ऑन्कोजेन्स हैं, और, इस प्रकार, म्यूटेशन या उनके असामान्य विनियमन कैंसर से जुड़े हैं। मानव कैंसर में प्रतिलेखन कारकों के तीन समूहों को महत्वपूर्ण माना जाता है: (1) NF-kappaB और AP-1 प्रतिलेखन कारक | AP-1 परिवार, (2) STAT प्रोटीन परिवार और (3) स्टेरॉयड हार्मोन ग्राही ।[60] नीचे कुछ बेहतर अध्ययन किए गए उदाहरण दिए गए हैं:

स्थिति विवरण बिन्दुपथ
रेट सिंड्रोम MECP2 प्रतिलेखन कारक में उत्परिवर्तन Rett सिंड्रोम, एक न्यूरोडेवलपमेंटल डिसऑर्डर से जुड़े हैं।.[61][62] Xq28
मधुमेह मधुमेह का एक दुर्लभ रूप जिसे MODY (युवाओं की परिपक्वता शुरुआत मधुमेह) कहा जाता है, हेपेटोसाइट परमाणु कारकों (HNFs) या इंसुलिन प्रमोटर फैक्टर -1 (IPF1 / Pdx1) में उत्परिवर्तन के कारण हो सकता है। विविध