Transcription in Prokaryotic cell [Wikipedia]
DNA এর টেমপ্লেট স্ট্র্যান্ড অনুলিপি করে RNA সংশ্লেষণের প্রক্রিয়াকে ট্রান্সক্রিপশন বলে।
Transcription সময় পুরো জিনোম কপি করা হয় কিন্তু ট্রান্সক্রিপশনে শুধুমাত্র জিনোমের নির্বাচিত অংশ (template strand) কপি করা হয়।
Transcription জড়িত এনজাইম হল RNA পলিমারেজ। DNA পলিমারেজের বিপরীতে এটি নিজেই ট্রান্সক্রিপশন শুরু করতে পারে, এটির প্রাইমেজের প্রয়োজন হয় না। আরও ঠিক এটি একটি DNA নির্ভর RNA পলিমারেজ।
∆•RNA TRANSCRIPTION এর উপাদান:-
(1) TRANSCRIPTION UNIT :-
একটি কোশের মধ্যে 2.2 মিটার DNA থাকে। পুরো DNA তে একসঙ্গে Transcription হয় না। DNA এর যে নির্দিষ্ট কার্যকারী অংশে TRANSCRIPTION ঘটে তাকে Transcription Unit বলে যেটি এক বা একাধিক জিন দ্বারা গঠিত।
(i) Promoter -
promoter DNA এর coding strand এর 5' এবং template strand এর 3' প্রান্তে অবস্থিত।প্রোমোটার দুটি সংরক্ষিত ক্রম 5'-TTGACA-3' (-35) এবং 5'-TATAAT-3' (-10) উপাদান নিয়ে গঠিত। এই ক্রমগুলি আপস্ট্রিম (-) যা Transcription Unit এ অবস্থিত Structural gene এর বাম দিকের অংশ ৷ RNA polymerase উৎসেচক সিগমা (σ) ফ্যাক্টর এর সঙ্গে যুক্ত হয়ে promoter নামক টেমপ্লেট DNA স্ট্র্যান্ডের নির্দিষ্ট অনুক্রমের সাথে আবদ্ধ হয় যেখান থেকে Transcription শুরু হয়।
(ii) Structural Gene:-
স্ট্রাকচারাল জিনে দুটি DNA স্ট্র্যান্ড থাকে, একটিতে 3-প্রাইম(3') থেকে 5-প্রাইম (5')পোলারিটি থাকে, একে টেমপ্লেট স্ট্র্যান্ড (Template strand)বলা হয় এবং 5-প্রাইম(5') থেকে 3-প্রাইম(3') পোলারিটি সহ DNA স্ট্র্যান্ডকে কোডিং স্ট্র্যান্ড(Coding Strand) বলা হয় ।
structural জিনটিকে একটি সিস্ট্রনের পরিপ্রেক্ষিতে সংজ্ঞায়িত করা যেতে পারে যা থেকে RNA তৈরী হয়।
(iii) Terminator :-
DNA এর coding strand er 3' এবং template strand এর 5' প্রান্তে অবস্থিত। এটি Transcription এর সমাপ্তি ঘটাতে সাহায্য করে।
(2) RNA POLYMERASE:-
RNA পলিমারেজ হল মূল প্রোটিন, যা নিউক্লিওটাইড যোগ করে। বেশিরভাগ প্রোকারিওটে, একক ধরনের RNA Polymerase সব ধরনের RNA (mRNA, rRNA, tRNA) প্রতিলিপি করে। মূল RNA polymerase 5টি সাবইউনিট নিয়ে গঠিত , যা প্রোক্যারিওট এবং ইউক্যারিওটে সংরক্ষিত।
প্রোক্যারিওটিক কোর এনজাইমে α এর দুটি কপি , প্রতিটির একটি কপি- β , β' এবং ω সাবইউনিট থাকে। মূল এনজাইম টেমপ্লেট DNA তে আবদ্ধ হয় এবং RNA সংশ্লেষণ করতে পারে।
Sigma(σ) ফ্যাক্টর মূল এনজাইম এর সঙ্গে যুক্ত হয় এবং প্রোমোটারকে চিনতে সাহায্য করে।
α সাবইউনিট বিভিন্ন ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টরের সাথে ইন্টারঅ্যাক্ট করে এবং ট্রান্সক্রিপশন নিয়ন্ত্রণে সাহায্য করে। এটিতে DNA বাইন্ডিং সাইটও রয়েছে যার সাহায্যে এটি আপস্ট্রিম প্রোমোটার DNA তে আবদ্ধ হয়। RNA polymerase-এ দুটি α সাবইউনিট রয়েছে যা একটি হোমোডাইমার গঠন করে যা β এবং β' সাবইউনিটকে আবদ্ধ করে।
β এবং β' সাবইউনিট হল বৃহত্তম সাবইউনিট যা RNA সংশ্লেষণের অনুঘটক কেন্দ্র গঠন করে এবং এটির মধ্যে ডাবল-স্ট্র্যান্ডেড ডাউনস্ট্রিম DNA, DNA/RNA হাইব্রিড এবং RNA এর জন্য বাঁধাই সাইট রয়েছে।
ω সাবইউনিট সম্প্রতি স্ট্যাফিলোকক্কাস অরিয়াসে(Staphylococcus aureus) RNA polymerase এর স্থিতিশীলতা এবং নির্দিষ্টতা বজায় রাখে।
(3) TRANSCRIPTION FACTOR:-
∆ Sigma(σ) Factor :- σ ফ্যাক্টর মূল এনজাইমের সাথে যুক্ত হয় Transcription Unit এর Promoter অঞ্চল কে খোঁজার জন্য এবং RNA polymerase RNA সংশ্লেষণ শুরু করলে এটি মূল এনজাইম থেকে বিচ্ছিন্ন হয়ে যায়।
∆ Rho factor :- একটি হেক্সামেরিক প্রোটিন । Transcription শেষ করতে সাহায্য করে।
∆TRANSCRIPTION এর ধাপ :-
Transcription একটি এনজাইমেটিক প্রক্রিয়া। ট্রান্সক্রিপশনের প্রক্রিয়া তিনটি প্রধান ধাপে সম্পন্ন হয়:----
1. INITIATION :-
- Binding of RNA polymerase to the promoter of Transcription Unit
- Closed complex formation
- Stretching of RNA polymerase towards the start site
- Unwinding and separation of DNA strand
- Open complex fromation
- Tertiary complex formation
2. ELONGATION :-
3. TERMINATIONONON:
•Rho- dependent
•Rho-independent
1. INITIATION : -
• Binding of RNA polymerase to the promoter of Transcription Unit :-
=> ট্রান্সক্রিপশনটি RNA পলিমারেজ হোলোএনজাইম দ্বারা প্রমোটর সিকোয়েন্স নামক একটি নির্দিষ্ট বিন্দু থেকে শুরু করা হয়।
=> ব্যাকটেরিয়াল RNA পলিমারেজ হল ট্রান্সক্রিপশনে জড়িত মূল উৎসেচক।
=> RNA polymerase উৎসেচক সিগমা (σ) ফ্যাক্টর এর সঙ্গে যুক্ত হয়ে promoter নামক টেমপ্লেট DNA স্ট্র্যান্ডের নির্দিষ্ট অনুক্রমের সাথে আবদ্ধ হয় (E.Coli এর ক্ষেত্রে σ70)।
•• Closed complex formation :-
=> E. coli এর ক্ষেত্রে প্রোমোটার দুটি সংরক্ষিত ক্রম 5'-TTGACA-3' (-35) এবং 5'-TATAAT-3' (-10) উপাদান নিয়ে গঠিত। এই ক্রমগুলি আপস্ট্রিম (-) যা Transcription Unit এ অবস্থিত Structural gene এর বাম দিকের অংশ যেখান থেকে Transcription শুরু হয়৷
=> RNA polymerase ও sigma factor (σ) দৃড় ভাবে যুক্ত হয় গঠন করে Closed Complex |
••• Stretching of RNA polymerase towards the start site :-
=> RNA পলিমারেজ উৎসেচকটি প্রসারিত হয় start site পর্যন্ত ৷ এটি DNA Strand এর 60-80 Base pair পর্যন্ত ঢেকে রাখে।
•••• Unwinding and separation of DNA strand & Open complex fromation :-
=> RNA Polymerase উৎসেচক DNA strand এর 10 - 14 টি base pair কে ভেঙ্গে আলাদা করতে শুরু করে। ফলে open complex তৈরী হয়।
••••• Tertiary complex formation :-
=> RNA পলিমারেজ নিউক্লিওটাইড সংশ্লেষণ শুরু করে। এর জন্য primase সাহায্যের প্রয়োজন নেই।
=> যদি এনজাইমটি 10 bp এর কম ছোট RNA অণু সংশ্লেষিত করে, তবে এটি আর দীর্ঘায়িত হয় না যাকে abortive initiation বলা হয়। এর কারণ হল sigma (σ) 3.2 RNA এর অনুকরণ হিসাবে কাজ করে এবং এটি open complex এর RNA exit চ্যানেলের মাঝখানে অবস্থিত।
=> যখন RNA পলিমারেজ 10 bp এর বেশি লম্বা RNA সংশ্লেষণ করতে পারে , তখন এটি sigma (σ) 3.2 অংশকে RNA exit channel থেকে বের করে দেয় এবং RNA আরও দীর্ঘ হয় । এটি Tertiary complex গঠন।
2. ELONGATION :-
(i) RNA polymerase-DNA elongation complex হলো স্থিতিশীল এবং প্রক্রিয়াশীল। এটি 30 - 100 নিউক্লিওটাইড/সেকেন্ডের গড় হারে ট্রান্সক্রিপশন করে।
(ii) RNA polymerase হল মূল প্রোটিন, যা নিউক্লিওটাইড যোগ করে।
(iii) RNA polymerase , টেমপ্লেট হিসাবে DNA ব্যবহার করে রাইবো-নিউক্লিওসাইড ট্রাইফসফেটস গুলির (RNTPs) এর পলিমারাইজেশন ঘটায় । এক একটি রাইবো-নিউক্লিওসাইড ট্রাইফসফেট কে (RNTPs) নতুন RNA খন্ডের 3′-OH প্রান্তে যোগ করতে সাহায্য করে Protein Bridge , এইভাবে mRNA সংশ্লেষণ 5′ থেকে 3′ দিকে সঞ্চালিত হয় ।
3. TERMINATION:-
(i) Rho Independent ( Intrinsic Termination)
RNA ভিত্তিক Termination হল অভ্যন্তরীণ (RNA এর গঠন কাঠামোতে নিজেই) । টার্মিনেটরে দুটি কাঠামোগত বৈশিষ্ট্য রয়েছে --------
=> GC-সমৃদ্ধ উল্টানো পুনরাবৃত্তি nitrogen base গঠিত হয়, কয়েকটি মধ্যবর্তী নিউক্লিওটাইডের সাথে => যখন GC-সমৃদ্ধ উল্টানো পুনরাবৃত্তি nitrogen base অঞ্চলগুলি একে অপরের সাথে বেস-পেয়ার করে এবং একটি hair pin এর মতো loop গঠন করে (চিত্র 5)। এই স্টেম-লুপ গঠনটি RNA পলিমারেজের সাথে মিথস্ক্রিয়া (interect) করে এবং এটি transcription বন্ধ করে ।
=> ট্রান্সক্রিপ্টের ( নতুন RNA) 3′ প্রান্তে অনেক Uracile (U) থাকে , যা টেমপ্লেট DNA-এর Adenine (A) এর সাথে দুর্বলভাবে বেস-পেয়ারের সঙ্গে যুক্ত থাকে (A=U), একটি খুব অস্থির অঞ্চল তৈরি করে। => এই দুর্বল base pair (A=U) এর H bond গুলি ভেঙ্গে আলাদা হয়ে যায়, ফলে RNA DNA এর Transcription Unit থেকে আলাদা হয়।
 |
| Rho Independent |
(ii) Rho Dependent Termination:-
এই প্রক্রিয়াটি প্রথম λ-ফাজ DNA-তে আবিষ্কৃত হয়েছিল। এতে Rho ফ্যাক্টর নামে একটি প্রোটিন জড়িত , যা একটি হেক্সামেরিক প্রোটিন । Rho হল একটি RNA/DNA হেলিকেস বা ট্রান্সলোকেস , যা DNA টেমপ্লেট থেকে RNA pol-এর বিচ্ছিন্নতা ঘটায় এবং RNA প্রকাশ করে। এটিতে ATPase অঞ্চলও রয়েছে।
Rho-নির্ভর পরিসমাপ্তিতে, নির্দিষ্ট সাইট আছে, যাকে rho- নির্ভর টার্মিনেটর বলা হয়। এর দুটি পৃথক সাইট রয়েছে; একটি Rho Utilization Site যাকে বলা হয় ' Rut site ' এবং একটি ডাউনস্ট্রিম ট্রান্সক্রিপশন স্টপ পয়েন্ট (transcription stop point) যাকে 'tsp সাইট'ও বলা হয় (চিত্র 7 দেখুন)।
 |
| Rho Dependent Termination |
Rho factor 'Rut site' অঞ্চলে RNA এর সঙ্গে যুক্ত হয়। এই বাঁধাই Rho-এর RNA-নির্ভর ATPase এর কার্যকলাপকে সক্রিয় করে। Rho , RNA বরাবর চলে যতক্ষণ না এটি RNA polymerase উৎসেচকের কাছে পৌঁছায়।
ATP এর হাইড্রোলাইসিস থেকে প্রাপ্ত শক্তি ও rho দ্বারা হেলিকেজ কার্যকলাপ , এই দুই RNA polymerase থেকে RNA-DNA হাইব্রিডকে মুক্ত করে এবং Termination সমাপ্ত হয়।