जीन एक्सप्रेसन & रेगुलेशन | Gene expression & Regulation

जीन इक्सप्रेसन क्या है?

जीन प्रोटीन संश्लेषण द्वारा  स्वंय को इक्सप्रेस या प्रकट करते है। जीव शरीर की हर कोशिका खुद के लिये जरूरी प्रोटीन बनाती है । जीव कोशिका में सारे जीन प्रत्येक समय उपस्थित रहते है अत: कोशिका में ऐसे गुण पाये जाते है जो विभिन्न जीन के जरूरत के अनुसार कार्य करते है। जीन इक्सप्रेसन के रेगुलेशन क अध्ययन प्रोकैरियाटिक कोशिका में में ही किया गया है, बाद में यूकैरियाटिक कोशिका में यह अध्ययन किया गया।  यूकैरियाटिक कोशिका क जीन दो खन्डो से मिलकर बना रहता है एक एक्सोन(exon) तथा दूसरा इन्ट्रोन(intron) कहा जाता है।

प्रोकैरियाटिक में जीन प्रकटन (expression)  का नियमन (Regulation)कैसे होता है-

इसमे इस क्रिया के नियमन(regulation) का अध्ययन ईस्केरिशिया कोलाई (E. कोलाई) में किया जाता है। यह मुख्यत: निम्न दो प्रकार से होता है-

 

1. प्रेरण (Induction)- 

इसमे प्रेरण या इन्डक्सन द्वारा जीन को प्रोटीन संश्लेषण के लिये stimulate या प्रेरित करते है। जब वह पदार्थ प्रोकैरियाटिक कोशिका में प्रवेश करता है तो उसे उपापचय की जरुरत होती है जो जीन को क्रियाशील बना  देते है

2. पुनर्भरण संदमन (Feedback Repression)-

इस प्रक्रिया में  सक्रिय जीन की क्रियाशीलता को कम किया जाता है। इस प्रक्रिया में कोशिका में किसी पोषक पदार्थ के अन्दर आने पर जीनों की क्रियाशीलता खत्म हो जाती है, जो जीन उस पोषक पदार्थ का निर्माण करते है

 एफ़ जैकब और जे मोनाड ने 1961 में ई कोलाई जीवाणु में प्रेरक नियमन का सविस्तार में अध्ययन किया तथा एक  माडल प्रदान किया जिसे  "ओपेरान माडल कहा"  जाता है।

ओपेरान मॉडल (Operon Model) -

इस माडल को जैकब और मोनाड ने प्रस्तुत किया था। इसमे उपापचय की सारी क्रियाएं एक ईकाई की तरह नियंत्रित होती है, कुछ जीन साथ कार्य करते है  तथा कुछ नियामक जीन, संरचनात्मक जीन की क्रियाओ को नियंत्रित करते है

ओपेरान निम्न दो प्रकार के होते है-

1. प्रेरण ओपेरान ( Induction Operon) -

इसका अध्ययन ई. कोलाई में लैक्टोस के अपचयन (catabolism) के लिए किया गया था अत: इसे लैक ओपेरान कहा जाता है

ओपेरान (Operon) क्या होता है?

प्रोटीन संश्लेषण  के लिए समन्वित इकाई को ओपेरान कहते है। इसमें तीन तरह के जीन पाये जाते है-

1. संरचनात्मक जीन ( Structural gene) - 

ऐसे जीन जिनके द्वारा एन्जाइम या प्रोटीन का निर्माण होता है तथा उपापचय में भाग लेते है।

2. प्रचालक जीन (Operator gene)-

 ये संरचनात्मक जीनो की क्रियाओं को आपरेट या नियंत्रित करती है

3- नियामक जीन ( Regulator gene)-

इस जीन का उत्पाद आपरेटर जीन से मिलकर उसकी क्रिया का संदमन (Repress) करता है 

 

लैक्टोस के पाचन के लिए तीन एन्जाइम परमिएज (permease), ट्रान्सएसीटिलेज (transaceltylase), तथा बीटा गैलेक्टोज की जरूरत होती है। इन एन्जाइम क संश्लेषण तीन संरचनात्मक  जीन (structural gene) करते है। ये तीनो जीन तभी सक्रिय होते है जब कोशिका में लैक्टोस प्रवेश करता है तथा इन तीनो जीन को  नियंत्रित एक आपरेटर (Operator gene)  जीन करता है । आपरेटर जीन, संरचनात्मक जीन (structural gene) के पास स्थिति होकर यह  सुनिश्चित करता है कि संरचनात्मक जीन को t-RNA का अनुलेखन (transcription) करना चाहिए अथवा नहीं ।

सामान्य परिस्थिति में नियामक जीन ( regulator gene) एक  रिप्रेसर (दमनकारी) प्रोटीन बनाता है, यह प्रोटीन आपरेटर जीन से जुड़कर संरचनात्मक जीन की क्रिया को धीमा या बन्द कर देता है और संरचनात्मक जीन (structural gene) क्रियाशील नहीं रहते

किन्तु जब माध्यम में लैक्टोस को मिलाते है तो कुछ लैक्टोस रिप्रेसर प्रोटीन से जुड़ जाता है। अब रेप्रेसर प्रोटीन, आपरेटर जीन से जुड़ नहीं पाता इसके परिणामस्वरूप प्रचालक जीन (Operator gene) सक्रिय रहता है तथा संरचनात्मक जीन (structural gene) सक्रिय अवस्था में बना रहता है । इसी परिणामस्वरूप संरचनात्मक जीन (structural gene)  का  कार्य लगातार चलता रहता है।

इसप्रकार माध्यम द्वारा उत्प्रेरित होने के पश्चात सरचनात्मक जीन का संश्लेषण प्रारम्भ होता है । यही लैक ओपेरान या प्रेरण ओपेरान (induction operon)  होता है।

2. पुनर्भरण संदमनात्मक ओपेरान ( Feedback Repression Operon)-

इस माडल का अध्ययन ई. कोलाई में ट्रिप्टोफ़ान अमीनो अम्ल के संश्लेषण के लिए किया गया था, इसीलिये इसे ट्रिप्टोफ़ैन ओपेरान (tryptophan operon) भी  कहते है

 इसके संश्लेषण के लिये पांच एन्जाइमॊ की जरूरत पड़ती है। इसका निर्माण पांच संरचनात्मक जीन (structural gene)  के द्वारा किया जाता है। आपरेटर और रेगुलेटर जीन इस जीन्स की क्रियाशीलता को नियंत्रित करते है