माइक्रोआरएनए (miRNA) एक छोटा गैर-कोडिंग RNA है जो जीन के अनुलेखन-पश्चात नियमन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। miRNA कैंसर, हृदय रोग और तंत्रिका-अपह्रासी रोगों जैसी विभिन्न शारीरिक प्रक्रियाओं और रोगों को प्रभावित करता है। यद्यपि miRNA कोशिका के भीतर मौजूद होता है, यह भी ज्ञात है कि यह एक्सोसोम और माइक्रोवेसिकल (microvesicles) जैसी बाह्यकोशिकीय पुटिका (EV) के भीतर पैक हो जाता है और इस प्रकार बाह्यकोशिकीय स्थान में भी मौजूद रहता है।
miRNA का बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं में छँटाई (चयन) होना एक सक्रिय प्रक्रिया है, और इसकी क्रियाविधि अभी पूरी तरह स्पष्ट नहीं हुई है। फिर भी, यह समझाने के लिए कि miRNA किस प्रकार EV में छँटे जाते हैं, कई क्रियाविधियाँ प्रस्तावित की गई हैं।
अनुक्रम मोटिफ़ पर निर्भर छँटाई:
अध्ययनों ने दिखाया है कि किसी miRNA में विशिष्ट अनुक्रम मोटिफ़ (sequence motifs) की उपस्थिति उसके EV में पैक होने को प्रेरित कर सकती है। उदाहरण के लिए, किसी miRNA में ‘EXOmotifs’ या ‘GGAG’ मोटिफ़ की उपस्थिति उसके एक्सोसोम में चयन से संबंधित है।
miRNA-प्रेरित मूकन संकुल (miRISC) पर निर्भर छँटाई:
जीन मूकन को प्रेरित करने वाले miRISC से संबद्ध miRNA चयनात्मक रूप से EV में छँटे जा सकते हैं। इस संकुल के एक भाग AGO2 नामक प्रोटीन को EV के भीतर पाया जाता है।
miRNA-प्रेरित मूकन संकुल (miRISC) वह अंतःकोशिकीय तंत्र है जिसके माध्यम से miRNA अपने जीन-नियामक कार्य करते हैं। इस संकुल में Argonaute (AGO) जैसे प्रोटीन होते हैं, जो miRNA से जुड़कर उन्हें लक्ष्य mRNA की ओर निर्देशित करते हैं।
जिस क्रियाविधि से miRISC-संबद्ध miRNA चयनात्मक रूप से EV में छँटे जाते हैं, उसके बारे में अभी बहुत कुछ स्पष्ट होना शेष है। फिर भी, यह सुझाव दिया गया है कि एक्सोसोम सहित EV में AGO प्रोटीन जैसे miRISC के घटक मौजूद होते हैं। इसका अर्थ है कि इन प्रोटीनों से जुड़े miRNA EV में सह-संवेष्टित हो सकते हैं।
ऐसी परिघटना किस प्रकार घटित होती है, इसका सटीक आणविक विवरण अभी भी अध्ययनाधीन है। miRISC के एक घटक प्रोटीन AGO2 का EV के भीतर मौजूद होना इसमें भूमिका निभा सकता है। इसके अतिरिक्त, कुछ ऐसे प्रमाण भी हैं जो सुझाते हैं कि miRISC और miRNA का जुड़ाव कोशिका तथा बाह्यकोशिकीय वातावरण के बीच उनके वितरण को प्रभावित करता है, परंतु इसके लिए और पुष्टि की आवश्यकता है।
Gibbings, D. J., Ciaudo, C., Erhardt, M., & Voinnet, O. (2009). Multivesicular bodies associate with components of miRNA effector complexes and modulate miRNA activity. Nature cell biology, 11(9), 1143-1149.
कृपया ध्यान दें कि चूँकि miRNA और बाह्यकोशिकीय पुटिका (EV) जीवविज्ञान का क्षेत्र तेज़ी से विकसित हो रहा है, यह संभव है कि अधिक हालिया शोध इन क्रियाविधियों के बारे में September 2021 की मेरी ज्ञान-सीमा से परे अतिरिक्त अंतर्दृष्टि प्रदान करें।
HnRNPs पर निर्भर छँटाई:
hnRNPs एक अंग्रेज़ी संक्षिप्ताक्षर है जिसका अर्थ है “विषमांगी केंद्रकीय राइबोन्यूक्लियोप्रोटीन”। अंग्रेज़ी में इसका पूरा नाम “Heterogeneous Nuclear Ribonucleoproteins” है।
ये RNA के संसाधन से जुड़ी घटनाओं की एक शृंखला का समर्थन करते हैं, विशेष रूप से स्प्लाइसिंग (splicing), RNA परिवहन, mRNA स्थिरता और अनुवादन के नियमन का।
hnRNPs सामान्यतः कोशिका केंद्रक में मौजूद होते हैं, परंतु ये कोशिकाद्रव्य में भी जा सकते हैं। इनका कार्य मुख्यतः RNA के साथ अंतःक्रियाओं द्वारा नियंत्रित होता है। hnRNPs में विशिष्ट RNA मोटिफ़ को पहचानने और उनसे जुड़ने की क्षमता होती है, जिससे विशिष्ट RNA अणुओं को कोशिका के भीतर विशिष्ट स्थलों पर भेजा जाना संभव होता है।
miRNA की छँटाई के संबंध में, माना जाता है कि hnRNPs miRNA से जुड़ते हैं और उन्हें बाह्यकोशिकीय पुटिका (EV) की ओर निर्देशित करने में भूमिका निभाते हैं। विशेष रूप से, यह सुझाव दिया गया है कि hnRNPA2B1 नामक प्रोटीन miRNA के विशिष्ट मोटिफ़ को पहचानता है और उन्हें EV में छाँटने के लिए Sumoylation (एक अनुवादन-पश्चात रूपांतरण) से गुज़रता है।
तथापि, hnRNPs और miRNA की छँटाई के बीच संबंध अभी पूरी तरह स्पष्ट नहीं हुआ है, और इसके लिए और अधिक शोध की आवश्यकता है।
संदर्भ: Santangelo, L., Giurato, G., Cicchini, C., Montaldo, C., Mancone, C., Tarallo, R., … & Weisz, A. (2016). The RNA-Binding Protein SYNCRIP Is a Component of the Hepatocyte Exosomal Machinery Controlling MicroRNA Sorting. Cell reports, 17(3), 799-808.
Sumoylated-HnRNPA2B1 पर निर्भर छँटाई:
Sumoylation (प्रोटीन का एक अनुवादन-पश्चात रूपांतरण) से गुज़रा हुआ hnRNPA2B1 प्रोटीन भी miRNA की छँटाई में सम्मिलित हो सकता है। Sumoylated hnRNPA2B1 miRNA के विशिष्ट मोटिफ़ को पहचानता है और उन्हें EV में छाँटता है।
Sumoylation एक रासायनिक परिवर्तन है जो तब होता है जब SUMO (Small Ubiquitin-like Modifier, छोटा यूबिक्विटिन-सदृश रूपांतरक) नामक प्रोटीन किसी प्रोटीन से जुड़ता है, और यह उस प्रोटीन के विभिन्न कार्यों को प्रभावित करता है।
विशिष्ट परिवर्तनों में निम्नलिखित शामिल हैं:
- प्रोटीन का सक्रियण या निष्क्रियण: जब SUMO किसी प्रोटीन से जुड़ता है, तो वह उस प्रोटीन की सक्रियता को बढ़ा या दबा सकता है। यह एंज़ाइम, अनुलेखन कारक आदि विभिन्न प्रोटीनों पर लागू होता है।
- प्रोटीन का स्थानीयकरण: Sumoylation किसी प्रोटीन के अंतःकोशिकीय स्थान को बदल सकता है। उदाहरण के लिए, SUMO से जुड़ा प्रोटीन कोशिका केंद्रक में अधिक सरलता से जा सकता है।
- प्रोटीनों के बीच अंतःक्रिया: जब SUMO किसी प्रोटीन से जुड़ता है, तो वह यह बदल सकता है कि वह प्रोटीन अन्य प्रोटीनों के साथ किस प्रकार अंतःक्रिया करता है। यह या तो इसलिए होता है कि प्रोटीन नए साझेदारों से जुड़ने की क्षमता प्राप्त कर लेता है, या इसलिए कि वह मौजूदा साझेदारों के साथ अपना जुड़ाव खो देता है।
- प्रोटीन की स्थिरता: Sumoylation किसी प्रोटीन की स्थिरता को प्रभावित करता है और उसके जीवनकाल को बढ़ा या घटा सकता है।
उपर्युक्त प्रभावों के माध्यम से, Sumoylation कोशिका विभाजन, DNA मरम्मत, अनुलेखन नियंत्रण और एपोप्टोसिस (क्रमादेशित कोशिका मृत्यु) जैसी कोशिकीय प्रक्रियाओं के नियमन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
संदर्भ: Villarroya-Beltri, C., Gutiérrez-Vázquez, C., Sánchez-Cabo, F., Pérez-Hernández, D., Vázquez, J., Martin-Cofreces, N., … & Falcón-Pérez, J. M. (2013). Sumoylated hnRNPA2B1 controls the sorting of miRNAs into exosomes through binding to specific motifs. Nature communications, 4(1), 1-10.
4E-T पर निर्भर छँटाई:
4E-T (EIF4E transporter) एक प्रकार का RNA-बंधनकारी प्रोटीन है, जो RNA के अनुलेखन-पश्चात उपापचय और अनुवादन को नियंत्रित करने में भूमिका निभाता है।
EIF4E “Eukaryotic Translation Initiation Factor 4E” का संक्षिप्त रूप है और यह एक ऐसा प्रोटीन है जो प्रोटीनों के अनुवादन (आनुवंशिक सूचना को प्रोटीन में परिवर्तित करने की प्रक्रिया) को आरंभ करने में भूमिका निभाता है। दूसरी ओर, 4E-T इस EIF4E का परिवहन करता है और अनुवादन के नियमन में सम्मिलित होता है।
विशेष रूप से, 4E-T, EIF4E से जुड़ता है और इसके लिए एक चैपरोन＊ के रूप में कार्य करता है। इससे EIF4E ठीक उस स्थान तक सटीकता से पहुँच पाता है जहाँ इसकी आवश्यकता होती है, और उपयुक्त समय पर अपनी भूमिका निभा पाता है।
इसके अतिरिक्त, 4E-T, mRNA के चयनात्मक अनुवादन को नियंत्रित करने की भूमिका भी निभाता है। विशेष रूप से, कोशिकीय तनाव की स्थिति में, 4E-T विशिष्ट तनाव-प्रतिक्रिया प्रोटीनों के mRNA के अनुवादन को नियंत्रित करता है।
इसके अलावा, हाल के अध्ययनों ने दिखाया है कि 4E-T की miRNA को एक्सोसोम (एक प्रकार की बाह्यकोशिकीय पुटिका) में छाँटने में भूमिका होती है। इससे कोशिकाएँ यह नियंत्रित कर पाती हैं कि कौन-से miRNA एक्सोसोम में सम्मिलित किए जाएँ।
संदर्भ: Kouhkan, F., Hafizi, M., Mobarra, N., Mossahebi-Mohammadi, M., Mohammadi, S., Behmanesh, M., … & Sattari, M. (2015). miRNAs: a new method for erythroid differentiation of hematopoietic stem cells without the presence of growth factors. Applied biochemistry and biotechnology, 175(2), 1134-1148.
चैपरोन＊ क्या है?
चैपरोन (chaperone) एक प्रकार का प्रोटीन है जो प्रोटीनों को उनकी उपयुक्त त्रिआयामी संरचना (अर्थात सही ढंग से वलित अवस्था) ग्रहण करने में सहायता करने की भूमिका निभाता है। यदि कोई प्रोटीन सही ढंग से वलित न हो, तो उसका कार्य बाधित हो सकता है या कोशिका तनाव का अनुभव कर सकती है।
चैपरोन प्रोटीन न केवल नवसंश्लेषित प्रोटीनों को सही ढंग से वलित होने में सहायता करते हैं, बल्कि असामान्य आकार वाले प्रोटीनों की सही मरम्मत में भी सहायता करते हैं, और जिन प्रोटीनों की मरम्मत संभव नहीं होती, उनके अपघटन में भी सहायता करते हैं। इस प्रकार, कोशिकाएँ अपने प्रोटीनों की गुणवत्ता बनाए रख पाती हैं।
इसके अतिरिक्त, चैपरोन प्रोटीनों के परिवहन में भी सम्मिलित होते हैं। अर्थात्, वे किसी प्रोटीन को कोशिका के भीतर किसी विशिष्ट स्थान तक पहुँचाने की भूमिका भी निभा सकते हैं। इस स्थिति में, चैपरोन प्रोटीन के लिए एक प्रकार के “मार्गदर्शक” की भूमिका निभाता है और यह सुनिश्चित करता है कि वह सही स्थान तक पहुँचे।
संदर्भ: Hartl, F. U., Bracher, A., & Hayer-Hartl, M. (2011). Molecular chaperones in protein folding and proteostasis. Nature, 475(7356), 324-332.