একটি 'লবি' যেখানে একটি মলিকিউল মব জিনকে কী করতে হবে তা বলে | কোয়ান্টা ম্যাগাজিন

2000-এর দশকের গোড়ার দিকে হিউম্যান জিনোম প্রজেক্টের সময় যে আবিষ্কার হয়েছিল যে আমাদের মানুষের মধ্যে প্রায় 20,000 প্রোটিন-কোডিং জিন রয়েছে - প্রায় অনেকগুলি ক্ষুদ্র মাটিতে বসবাসকারী নেমাটোড কৃমি, এবং ধান গাছের অর্ধেকেরও কম - একটি ধাক্কা দিয়েছিল। . আমাদের গর্বের সেই ধাক্কাটি নরম হয়েছিল, যদিও, এই ধারণার দ্বারা যে মানব জিনোম নিয়ন্ত্রক সংযোগে সমৃদ্ধ। আমাদের জিনগুলি একটি ঘন নেটওয়ার্কে মিথস্ক্রিয়া করে, যেখানে ডিএনএর টুকরো এবং তারা এনকোড করা অণুগুলি (আরএনএ এবং প্রোটিন) অন্যান্য জিনের "অভিব্যক্তি" নিয়ন্ত্রণ করে, তারা তাদের নিজ নিজ আরএনএ এবং প্রোটিন তৈরি করে কিনা তা প্রভাবিত করে। মানুষের জিনোম বোঝার জন্য, আমাদের জিন নিয়ন্ত্রণের এই প্রক্রিয়াটি বুঝতে হবে।

সেই কাজটি অবশ্য জিনোমের ক্রম ডিকোড করার চেয়ে অনেক কঠিন বলে প্রমাণিত হচ্ছে।

প্রাথমিকভাবে, এটি সন্দেহ করা হয়েছিল যে জিন নিয়ন্ত্রণ একটি জিন পণ্যের একটি সাধারণ বিষয় যা ডিজিটাল ফ্যাশনে অন্য জিনের জন্য চালু/বন্ধ সুইচ হিসাবে কাজ করে। 1960 এর দশকে, ফরাসি জীববিজ্ঞানী ফ্রাঁসোয়া জ্যাকব এবং জ্যাক মনোড প্রথম ব্যাখ্যা করেছিলেন একটি জিন নিয়ন্ত্রক প্রক্রিয়া যান্ত্রিক বিস্তারিত: ইন Escherichia কোলি ব্যাকটেরিয়া, যখন একটি দমনকারী প্রোটিন ডিএনএর একটি নির্দিষ্ট অংশের সাথে আবদ্ধ হয়, তখন এটি জিনের সংলগ্ন স্যুটের প্রতিলিপি এবং অনুবাদকে ব্লক করে যা চিনির ল্যাকটোজ হজম করার জন্য এনজাইমগুলিকে এনকোড করে। এই নিয়ন্ত্রক সার্কিট, যা মনোদ এবং জ্যাকব ডাব করেছেন লক্ষ operon, একটি ঝরঝরে, স্বচ্ছ যুক্তি আছে.

কিন্তু জটিল মেটাজোয়ানগুলিতে জিন নিয়ন্ত্রণ - মানুষের মতো প্রাণী, জটিল ইউক্যারিওটিক কোষ সহ - সাধারণত এইভাবে কাজ করে বলে মনে হয় না। পরিবর্তে, এটি একটি ক্রোমোজোম জুড়ে প্রোটিন, আরএনএ এবং ডিএনএর টুকরো সহ অণুগুলির একটি দলকে জড়িত করে, যা কোনওভাবে একটি জিনের অভিব্যক্তি নিয়ন্ত্রণ করতে সহযোগিতা করে।

এটা শুধু নয় যে ইউক্যারিওটে এই নিয়ন্ত্রক প্রক্রিয়ায় ব্যাকটেরিয়া এবং অন্যান্য সাধারণ, প্রোক্যারিওটিক কোষের চেয়ে বেশি খেলোয়াড় রয়েছে; এটি একটি স্পষ্টতই ভিন্ন প্রক্রিয়া বলে মনে হচ্ছে, এবং একটি আরও জটিল।

স্ট্যানফোর্ড ইউনিভার্সিটির একটি দল, বায়োফিজিসিস্ট এবং বায়োইঞ্জিনিয়ারের নেতৃত্বে পলি ফোরডিস, এখন মনে হচ্ছে জিন নিয়ন্ত্রণের এই অস্পষ্ট মোডের একটি উপাদান উন্মোচিত হয়েছে। তাদের কাজ, গত সেপ্টেম্বরে প্রকাশিত বিজ্ঞান, পরামর্শ দেয় যে একটি জিনের কাছাকাছি ডিএনএ বিভিন্ন নিয়ন্ত্রক অণুকে আটকে রাখার জন্য এক ধরণের অগভীর কূপ হিসাবে কাজ করে, তাদের কর্মের জন্য প্রস্তুত রাখে যাতে, যখন প্রয়োজন হয়, তারা জিনটিকে সক্রিয় করতে হবে কিনা সে বিষয়ে সিদ্ধান্তে তাদের কণ্ঠস্বর যোগ করতে পারে।

এই নিয়ন্ত্রক কূপগুলি ডিএনএ-এর নির্দিষ্টভাবে বিজোড় প্রসারিত থেকে তৈরি। এগুলি এমন ক্রমগুলি নিয়ে গঠিত যেখানে ডিএনএর একটি ছোট প্রসারিত, এক থেকে ছয়টি বেস জোড়া পর্যন্ত, বহুবার পুনরাবৃত্তি হয়। এই "শর্ট টেন্ডেম রিপিটস" (এসটিআর) এর দশটি অনুলিপি এই ক্রমগুলিতে একসাথে স্ট্রং করা যেতে পারে, যেমন একই ছোট "শব্দ" বারবার লেখা হয়।

মানব জিনোমে এসটিআর প্রচুর পরিমাণে রয়েছে: তারা আমাদের সমস্ত ডিএনএর প্রায় 5% নিয়ে গঠিত। এগুলিকে একসময় "জাঙ্ক" ডিএনএর ক্লাসিক উদাহরণ বলে মনে করা হত কারণ শুধুমাত্র এসটিআর দ্বারা গঠিত একটি পুনরাবৃত্তিমূলক ডিএনএ "টেক্সট" প্রায় ততটা অর্থপূর্ণ তথ্য ধারণ করতে পারে না, বলুন, অক্ষরগুলির অনিয়মিত ক্রম যা এতে একটি বাক্য তৈরি করে। নিবন্ধ

এবং এখনও, এসটিআরগুলি স্পষ্টতই তুচ্ছ নয়: এগুলি হান্টিংটন ডিজিজ, স্পিনোবুলবার পেশী অ্যাট্রোফি, ক্রোনের রোগ এবং কিছু ক্যান্সারের মতো অসুস্থতার সাথে যুক্ত। গত কয়েক দশক ধরে, প্রমাণ জমেছে যে তারা কোনওভাবে জিন নিয়ন্ত্রণকে বাড়াতে বা বাধা দিতে পারে। রহস্য ছিল কিভাবে তারা এত কম তথ্য সামগ্রী দিয়ে এত শক্তিশালী হতে পারে।

জটিল কোষের জন্য জটিল নিয়ন্ত্রণ

জিন নিয়ন্ত্রণের বড় চিত্রের সাথে STRগুলি কীভাবে ফিট করে তা বোঝার জন্য, আসুন এক ধাপ পিছিয়ে নেওয়া যাক। জিনগুলি নিয়মিতভাবে ডিএনএ-এর টুকরো দ্বারা সংলগ্ন থাকে যেগুলি আরএনএ বা প্রোটিনকে এনকোড করে না কিন্তু নিয়ন্ত্রক কাজ করে। ব্যাকটেরিয়াল জিনগুলির "প্রবর্তক" অঞ্চল রয়েছে যেখানে পলিমারেজ এনজাইমগুলি RNA তে সংলগ্ন ডিএনএর প্রতিলিপি শুরু করতে আবদ্ধ হতে পারে। তাদের নিয়মিতভাবে "অপারেটর" অঞ্চলও রয়েছে, যেখানে দমনকারী প্রোটিনগুলি ট্রান্সক্রিপশন ব্লক করতে আবদ্ধ হতে পারে, একটি জিন বন্ধ করে দেয়, যেমন লক্ষ অপেরন

মানুষ এবং অন্যান্য ইউক্যারিওটে, নিয়ন্ত্রক ক্রমগুলি আরও অসংখ্য, বিভিন্ন - এবং বিভ্রান্তিকর হতে পারে। বর্ধক নামক অঞ্চলগুলি, উদাহরণস্বরূপ, একটি জিন প্রতিলিপি হওয়ার সম্ভাবনাকে প্রভাবিত করে। বর্ধনকারীরা প্রায়শই ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টর নামক প্রোটিনের লক্ষ্যবস্তু হয়, যা জিনের প্রকাশকে বৃদ্ধি করতে বা বাধা দিতে পারে। অদ্ভুতভাবে, কিছু বর্ধক তাদের নিয়ন্ত্রিত জিন থেকে কয়েক হাজার বেস জোড়া দূরে থাকে এবং একটি প্যাকড ক্রোমোসোমে DNA এর লুপগুলির শারীরিক পুনর্বিন্যাসের মাধ্যমে তাদের কাছাকাছি আনা হয়।

ইউক্যারিওটিক জিন নিয়ন্ত্রণে সাধারণত এক বা একাধিক ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টর এবং অন্যান্য অণু সহ ডিএনএ-র এই বহু বৈচিত্র্যময় নিয়ন্ত্রক ব্লকগুলিকে জড়িত করে, সমস্ত একটি জিনের চারপাশে জড়ো হয়, যেমন একটি কমিটির সিদ্ধান্ত নেওয়ার জন্য এটি কী করা উচিত। তারা একটি আলগা, ঘন ক্লাস্টারে একত্রিত হয়।

প্রায়শই, আণবিক অংশগ্রহণকারীরা আণবিক জীববিজ্ঞানে সাধারণ উচ্চ নির্বাচনী "লক এবং কী" জোড়ার মাধ্যমে যোগাযোগ করে বলে মনে হয় না। তারা পরিবর্তে অনেক কম পছন্দসই, বরং দুর্বলভাবে এবং অনির্বাচিতভাবে যোগাযোগ করে, যেন ঘুরে বেড়ায় এবং একে অপরের সাথে সংক্ষিপ্ত কথোপকথন শুরু করে।

আসলে, ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টরগুলি কীভাবে ইউক্যারিওটে ডিএনএর সাথে আবদ্ধ হয় তা একটি রহস্যের বিষয়। এটি দীর্ঘদিন ধরে ধরে নেওয়া হয়েছিল যে একটি ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টরের কিছু অংশ অবশ্যই একটি জিগস পাজলের টুকরোগুলির মতো ডিএনএ-তে একটি বাঁধাই করা "মোটিফ" ক্রমের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে মেলে। কিন্তু যদিও এই ধরনের কিছু মোটিফ সনাক্ত করা হয়েছে, তাদের উপস্থিতি সর্বদা যেখানে বিজ্ঞানীরা কোষের ডিএনএ-তে ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টরগুলি খুঁজে পান তার সাথে খুব ভালভাবে সম্পর্কযুক্ত নয়। কখনও কখনও ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টরগুলি কোনও মোটিফ ছাড়াই অঞ্চলগুলিতে দীর্ঘস্থায়ী হয়, যখন কিছু মোটিফ যা মনে হয় যেন তারা ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টরগুলিকে দৃঢ়ভাবে আবদ্ধ করে দেয় খালি থাকে৷

"ঐতিহ্যগতভাবে জিনোমিক্সে, লক্ষ্য হল জিনোমিক সাইটগুলিকে একটি [বাইনারী] উপায়ে 'বাউন্ড' বা 'আনবাউন্ড' হিসাবে ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টর দ্বারা শ্রেণীবদ্ধ করা, ফোর্ডিস বলেন। "কিন্তু ছবিটি তার চেয়ে অনেক বেশি সূক্ষ্ম।" এই জিন নিয়ন্ত্রক "কমিটি" এর স্বতন্ত্র সদস্যরা তাদের মিটিংয়ে উপস্থিত বা অনুপস্থিত বলে মনে হয় না, বরং সেখানে থাকা বা না থাকার বিভিন্ন সম্ভাবনা রয়েছে।

ইউক্যারিওটে জিন নিয়ন্ত্রণের প্রবণতা বৃহৎ আণবিক কমপ্লেক্সগুলির মধ্যে অনেক বৈচিত্র্যময় দুর্বল মিথস্ক্রিয়াগুলির উপর নির্ভর করার প্রবণতা "একটি জিনিস যা তাত্ত্বিকভাবে পরিচালনা করা কুখ্যাতভাবে কঠিন করে তোলে," বলেছেন জীবপদার্থবিদ টমাস কুহলম্যান ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের, রিভারসাইড, যিনি লিখেছেন একটি ভাষ্য Fordyce ল্যাবের কাগজে বিজ্ঞান. এটি একটি গভীর ধাঁধা কিভাবে, এই আপাতদৃষ্টিতে বিশৃঙ্খল প্রক্রিয়ার বাইরে, জিন চালু এবং বন্ধ করার বিষয়ে সুনির্দিষ্ট সিদ্ধান্তগুলি আবির্ভূত হয়।

সেই সিদ্ধান্ত প্রক্রিয়ার রহস্যময় অস্পষ্ট যুক্তির বাইরে, কমিটির সমস্ত সদস্যরা কীভাবে সঠিক ঘরে তাদের পথ খুঁজে পায় - এবং তারপরে সেখানে থাকে সে বিষয়েও প্রশ্ন রয়েছে। অণুগুলি সাধারণত কোষের চারপাশে ছড়িয়ে পড়ে, অন্যান্য সমস্ত আশেপাশের অণুগুলি যেমন জল দ্বারা ধাক্কা খায় এবং এলোমেলো দিকে ঘুরে বেড়ায়। আমরা আশা করতে পারি যে এই আলগা কমিটিগুলি তাদের নিয়ন্ত্রক কাজ করার জন্য খুব দ্রুত আলাদা হয়ে যাবে।

এটি, ফোরডিস এবং তার সহকর্মীরা মনে করেন, যেখানে STR আসে। DNA-তে বর্ধক সাইটগুলির মধ্যে STRগুলি খুব সাধারণ। তাদের গবেষণাপত্রে, গবেষকরা যুক্তি দেন যে STRগুলি স্টিকি প্যাচ হিসাবে কাজ করে যা ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টরগুলিকে একত্রিত করে এবং তাদের বিপথগামী হওয়া থেকে বিরত রাখে।

ফাইন-টিউনিং দ্য স্টিকিনেস

Fordyce এর গ্রুপ পদ্ধতিগতভাবে তদন্ত করে কিভাবে STR ক্রম-এর পার্থক্যগুলি ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টরগুলির একটি বাঁধাই মোটিফের সাথে লেগে থাকাকে প্রভাবিত করে। তারা দুটি কারণের দিকে তাকিয়েছিল - একটি খামির থেকে, একটি মানুষের থেকে - যা একটি নির্দিষ্ট ছয়-বেস মোটিফের সাথে লেগে থাকে। গবেষকরা সেই বাঁধাইয়ের শক্তি (বা সম্বন্ধ) এবং যে হারে ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টরগুলি আটকে যায় এবং আটকে যায় (কাইনেটিক্স) উভয়ই পরিমাপ করে যখন মোটিফটি এলোমেলো সিকোয়েন্সের পরিবর্তে একটি STR দ্বারা ফ্ল্যাঙ্ক করা হয়। তুলনা করার জন্য, তারা দেখেছিল যে ফ্যাক্টরগুলি একা STR এবং সম্পূর্ণ এলোমেলো ডিএনএ সিকোয়েন্সের সাথে কতটা সহজে আবদ্ধ হয়।

"এই ক্ষেত্রের সবচেয়ে বড় চ্যালেঞ্জগুলির মধ্যে একটি হল জিনোমের একটি নির্দিষ্ট অবস্থানে [ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টর] বাইন্ডিংকে প্রভাবিত করে এমন অসংখ্য ভেরিয়েবলগুলিকে বিচ্ছিন্ন করা," বলেন ডেভিড সুটার, সুইজারল্যান্ডের সুইস ফেডারেল ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজি লুসানের আণবিক জীববিজ্ঞানী। ডিএনএ আকৃতি, অন্যান্য ডিএনএ সেগমেন্টের নৈকট্য এবং ডিএনএ অণুতে শারীরিক উত্তেজনা সবই ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টর বাইন্ডিংয়ে ভূমিকা রাখতে পারে। এই পরামিতিগুলির মান সম্ভবত জিনোমের প্রতিটি অবস্থানে পৃথক হতে পারে, এবং হতে পারে কোষের প্রকারের মধ্যে এবং একটি নির্দিষ্ট অবস্থানে সময়ের সাথে সাথে একটি একক কোষের মধ্যেও। "এটি অজানা ভেরিয়েবলের একটি বিশাল স্থান যা পরিমাপ করা খুব কঠিন," সুটার বলেছেন।

এই কারণেই স্ট্যানফোর্ড দলের মতো সুনিয়ন্ত্রিত পরীক্ষাগুলি এত দরকারী, কুহলম্যান যোগ করেছেন। সাধারণত, যখন গবেষকদের এই ধরনের দুর্বল মিথস্ক্রিয়া পরিমাপ করতে হয়, তখন তাদের দুটি পছন্দ থাকে: তারা কয়েকটি খুব বিস্তারিত, অত্যন্ত সুনির্দিষ্ট পরিমাপ করতে পারে এবং সেগুলি থেকে সাধারণীকরণ করতে পারে, অথবা তারা অনেক দ্রুত এবং নোংরা পরিমাপ নিতে পারে এবং গাণিতিকভাবে জটিল ব্যবহার করতে পারে। ফলাফল বের করার জন্য পরিসংখ্যানগত পদ্ধতি। কিন্তু ফোরডিস এবং তার সহকর্মীরা, কুহলম্যান বলেন, উচ্চ-থ্রুপুট পরীক্ষার সময় সুনির্দিষ্ট পরিমাপ করার জন্য একটি স্বয়ংক্রিয়, মাইক্রোফ্লুইডিক চিপ-ভিত্তিক পদ্ধতি ব্যবহার করেছেন "উভয় জগতের সেরা পেতে।"

স্ট্যানফোর্ড টিম দেখতে পেয়েছে যে বিভিন্ন STR ক্রম ডিএনএ-তে ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টরের বাঁধাইকারী সম্পর্ককে 70 ফ্যাক্টরের মতো পরিবর্তন করতে পারে; তারা কখনও কখনও বাঁধাই মোটিফের ক্রম পরিবর্তন করার চেয়ে ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টর বাঁধাইয়ের উপর বেশি প্রভাব ফেলে। এবং তারা যে দুটি ভিন্ন ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টরের দিকে তাকিয়েছিল তার জন্য প্রভাবগুলি ভিন্ন ছিল।

সুতরাং এসটিআরগুলি একটি ডিএনএ সাইটে ডক করার এবং এইভাবে একটি জিন নিয়ন্ত্রণ করতে ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টরগুলির ক্ষমতাকে সূক্ষ্ম সুর করতে সক্ষম বলে মনে হয়। কিন্তু কিভাবে, ঠিক?

একটি জিনের কাছে একটি ওয়েটিং রুম

গবেষকরা মনে করেছেন যে একটি ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টরের অংশ যা ডিএনএকে আবদ্ধ করে তা একটি STR এর সাথে দুর্বলভাবে যোগাযোগ করতে পারে, STR অনুক্রমের উপর নির্ভর করে সেই সম্বন্ধের সঠিক শক্তি সহ। কারণ এই ধরনের বাঁধাই দুর্বল, এটির খুব বেশি নির্দিষ্টতা থাকবে না। কিন্তু যদি একটি ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টর আলগাভাবে আঁকড়ে ধরে এবং একটি STR বার বার ছেড়ে দেয়, তাহলে ক্রমবর্ধমান প্রভাব হল ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টরটিকে জিনের আশেপাশে রাখা যাতে প্রয়োজনে মোটিফ অঞ্চলে এটি সুরক্ষিতভাবে আবদ্ধ হওয়ার সম্ভাবনা বেশি থাকে।

Fordyce এবং তার সহকর্মীরা ভবিষ্যদ্বাণী করেছিলেন যে STRs এইভাবে একটি "লবি" বা ভাল যেখানে ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টরগুলি একত্রিত হতে পারে, যদিও ক্ষণস্থায়ীভাবে, একটি নিয়ন্ত্রক বাইন্ডিং সাইটের কাছাকাছি। "একটি STR এর পুনরাবৃত্তিমূলক প্রকৃতি এটি তৈরি করা যেকোন একক বাঁধাই সাইটের দুর্বল প্রভাবকে বাড়িয়ে তোলে," বলেন কনর হর্টন, অধ্যয়নের প্রথম লেখক, যিনি এখন ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের একজন ডক্টরেট ছাত্র, বার্কলে।

বিপরীতভাবে, তিনি যোগ করেছেন, কিছু STR ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টরগুলিকে নিয়ন্ত্রক সিকোয়েন্স থেকে দূরে টেনে আনতে কাজ করতে পারে, স্পঞ্জের মতো অন্য কোথাও ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টরগুলিকে ভিজিয়ে রাখে। এইভাবে, তারা জিনের প্রকাশকে বাধা দিতে পারে।

কাজ, সুটার বলেছেন, "বিশ্বাসের সাথে দেখায় যে STRগুলি সরাসরি ভিট্রোতে ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টরগুলির বাঁধনকে প্রভাবিত করে।" আরও কী, স্ট্যানফোর্ড দল একটি মেশিন লার্নিং অ্যালগরিদম ব্যবহার করে দেখায় যে তাদের ইন ভিট্রো পরীক্ষায় দেখা প্রভাবগুলি জীবন্ত কোষে (অর্থাৎ, ভিভোতে) ঘটছে বলে মনে হচ্ছে।

কিন্তু রবার্ট তজিয়ান, বার্কলে-এর একজন বায়োকেমিস্ট এবং হাওয়ার্ড হিউজেস মেডিক্যাল ইনস্টিটিউটের একজন তদন্তকারী, মনে করেন যে প্রদত্ত STR-ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টর সংমিশ্রণ বাস্তব কোষে জিনের অভিব্যক্তিতে কী প্রভাব ফেলে তা নিশ্চিত হওয়া খুব তাড়াতাড়ি হবে।

তজিয়ান, জেভিয়ার দারজাক এবং বার্কলেতে তারা একসাথে চালানো ল্যাবে তাদের সহকর্মীরা একমত যে STRগুলি জিন নিয়ন্ত্রক সাইটগুলির কাছাকাছি ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টরগুলিকে কেন্দ্রীভূত করার একটি উপায় অফার করে বলে মনে হচ্ছে৷ তবুও ট্রান্সক্রিপশন সক্রিয় করার জন্য ফ্যাক্টরগুলি কতটা কাছাকাছি হওয়া দরকার তা না জেনে, সেই ফলাফলের কার্যকরী তাত্পর্য বোঝা কঠিন। Tjian বলেছেন যে তিনি দেখতে চান যে একটি জীবন্ত কোষে একটি STR প্রবর্তন অনুমানযোগ্যভাবে একটি লক্ষ্য জিনের অভিব্যক্তিকে প্রভাবিত করে কিনা। বর্তমানে, তিনি বলেন, তিনি "প্রত্যাশিত নন যে এসটিআরগুলি অবশ্যই ভিভোতে [নিয়ন্ত্রক] প্রক্রিয়াগুলির একটি প্রধান দিক হতে চলেছে।"

একটি সম্মিলিত ব্যাকরণ

একটি দীর্ঘস্থায়ী ধাঁধা হল কিভাবে এই ধরনের একটি প্রক্রিয়া নির্ভরযোগ্যভাবে কোষের প্রয়োজনীয় সুনির্দিষ্ট জিন নিয়ন্ত্রণের ধরন প্রদান করে, যেহেতু STR কূপের মধ্যে ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টর বাঁধাই করার শক্তি এবং নির্বাচন উভয়ই দুর্বল। ফোরডিস মনে করেন যে প্রভাবের এই ধরনের নির্দিষ্টতা অনেক উত্স থেকে আসতে পারে - শুধুমাত্র STR ক্রমগুলির পার্থক্য থেকে নয় বরং ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টর এবং নিয়ন্ত্রণের সাথে জড়িত অন্যান্য প্রোটিনের মধ্যে সহযোগিতামূলক মিথস্ক্রিয়া থেকেও।

হর্টন বলেছিলেন যে সমস্ত কিছুর পরিপ্রেক্ষিতে, এটি স্পষ্ট নয় যে একটি জিনের অভিব্যক্তিতে প্রদত্ত এসটিআর-ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টরের সংমিশ্রণের প্রভাব ভবিষ্যদ্বাণী করা সহজ হবে। প্রক্রিয়াটির যুক্তিটি আসলেই অস্পষ্ট। এবং প্রভাবের "ব্যাকরণ" সম্ভবত সমন্বিত, হর্টন যোগ করেছেন: ফলাফল ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টর এবং অন্যান্য অণুর বিভিন্ন সমন্বয়ের উপর নির্ভর করে।

স্ট্যানফোর্ড টিম মনে করে যে সম্ভবত 90% ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টর STR-এর জন্য সংবেদনশীল, কিন্তু মানব জিনোমে STR-এর ধরণের তুলনায় আরও অনেক ধরনের ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টর রয়েছে। "একটি STR ক্রম পরিবর্তন করা সেই কোষের প্রকারের 20 টি ভিন্ন ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টরের বাঁধাইকে প্রভাবিত করতে পারে, যার ফলে কোনো নির্দিষ্ট ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টরকে জড়িত না করেই সেই কাছাকাছি জিনের প্রতিলিপিতে সামগ্রিকভাবে হ্রাস পেতে পারে," হর্টন বলেন।

সুতরাং বাস্তবে, স্ট্যানফোর্ড দল টিজিয়ানের সাথে একমত যে জীবন্ত কোষে জিন নিয়ন্ত্রণ একটি একক, সাধারণ প্রক্রিয়া দ্বারা চালিত হবে না। বরং, ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টর, তাদের ডিএনএ বাইন্ডিং সাইট এবং অন্যান্য নিয়ন্ত্রক অণুগুলি ঘন সমাবেশে একত্রিত হতে পারে যা সম্মিলিতভাবে তাদের প্রভাব প্রয়োগ করে।

"এখন একাধিক উদাহরণ রয়েছে যা এই ধারণাটিকে সমর্থন করে যে ডিএনএ উপাদানগুলি ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টরগুলিকে এমন জায়গায় ভিড় করতে পারে যেখানে তারা কোফ্যাক্টরগুলির সাথে ঘনীভূত করে" রিচার্ড ইয়ং, ম্যাসাচুসেটস ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজির হোয়াইটহেড ইনস্টিটিউটের কোষ জীববিজ্ঞানী। বর্ধনকারীরা সেই ভিড় তৈরি করতে অনেক ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টরকে আবদ্ধ করে। এসটিআর এমন একটি উপাদান হতে পারে যা একটি জিনের কাছাকাছি ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টরগুলিকে একত্রিত করতে সাহায্য করে, তবে সেগুলি পুরো গল্প হবে না।

নিয়ন্ত্রক প্রোটিন এবং ডিএনএ সাইটগুলির মধ্যে যে ধরনের শক্তিশালী এবং নির্দিষ্ট মিথস্ক্রিয়া প্রোক্যারিওটগুলিতে আধিপত্য বিস্তার করে তার উপর নির্ভর না করে কেন এই জটিল পদ্ধতিতে জিনগুলিকে নিয়ন্ত্রণ করে? এটা সম্ভব যে এই ধরনের অস্পষ্টতাই বড় জটিল মেটাজোয়ানকে আদৌ সম্ভব করে তুলেছে।

কার্যকর প্রজাতি হতে, জীবগুলিকে পরিবর্তিত পরিস্থিতিতে বিকশিত হতে এবং মানিয়ে নিতে সক্ষম হতে হবে। যদি আমাদের কোষগুলি জিন নিয়ন্ত্রক মিথস্ক্রিয়াগুলির কিছু বিশাল কিন্তু দৃঢ়ভাবে নির্ধারিত নেটওয়ার্কের উপর নির্ভর করে, তবে পুরো কনট্রাপশন ব্যাহত না করে এটিতে কোনও পরিবর্তন করা কঠিন হবে, ঠিক যেমন একটি সুইস ঘড়ি আটকে যাবে যদি আমরা কোনও সরিয়ে ফেলি (বা এমনকি সামান্য স্থানচ্যুত) এর অগণিত cogwheels. যদি নিয়ন্ত্রক আণবিক মিথস্ক্রিয়াগুলি শিথিল এবং বরং অনির্দিষ্ট হয়, তবে, সিস্টেমে দরকারী শিথিলতা রয়েছে - ঠিক যেমন একটি কমিটি সাধারণত একটি ভাল সিদ্ধান্তে আসতে পারে এমনকি তার সদস্যদের মধ্যে একজন অসুস্থ থাকলেও।

ফোরডিস নোট করেছেন যে ব্যাকটেরিয়ার মতো প্রোক্যারিওটে, ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টরগুলির জন্য তাদের বাঁধাই সাইটগুলি খুঁজে পাওয়া তুলনামূলকভাবে সহজ হতে পারে কারণ অনুসন্ধান করা জিনোমটি ছোট। কিন্তু জিনোম বড় হওয়ার সাথে সাথে এটি কঠিন হয়ে যায়। ইউক্যারিওটসের বড় জিনোমে, "আপনি আর ঝুঁকি সহ্য করতে পারবেন না যে আপনি একটি 'ভুল' বাঁধাই সাইটে ক্ষণস্থায়ীভাবে আটকে যাবেন," ফোর্ডিস বলেছেন, কারণ এটি পরিবর্তনশীল পরিবেশগত অবস্থার সাথে দ্রুত প্রতিক্রিয়া জানাতে সক্ষম হবে।

অধিকন্তু, এসটিআরগুলি নিজেরাই অত্যন্ত বিকাশযোগ্য। তাদের ক্রমকে দীর্ঘায়িত বা সংক্ষিপ্ত করা, বা "ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টর ওয়েল" এর আকার এবং গভীরতার পরিবর্তন ডিএনএ প্রতিলিপি বা মেরামতের দুর্ঘটনার মাধ্যমে বা ক্রোমোজোমের যৌন পুনর্মিলনের মাধ্যমে সহজেই ঘটতে পারে। ফোরডিসের কাছে, এটি পরামর্শ দেয় যে এসটিআরগুলি "অতএব নতুন নিয়ন্ত্রক উপাদানগুলির বিকাশের কাঁচামাল হিসাবে কাজ করতে পারে এবং সংবেদনশীল ট্রান্সক্রিপশনাল প্রোগ্রামগুলির জন্য বিদ্যমান নিয়ন্ত্রক মডিউলগুলিকে সূক্ষ্ম-টিউনিং করতে পারে," যেমন প্রাণী এবং উদ্ভিদের বিকাশকে নিয়ন্ত্রণ করে৷

দুর্বল মিথস্ক্রিয়া শক্তি

এই ধরনের বিবেচনাগুলি আণবিক জীববিজ্ঞানীদের জিনোমের দুর্বল এবং তুলনামূলকভাবে অনির্বাচিত মিথস্ক্রিয়াগুলিতে আরও বেশি মনোযোগ দেওয়ার জন্য নেতৃত্ব দিচ্ছে। এর মধ্যে অনেক প্রোটিন জড়িত যেগুলি একটি স্থির এবং সুনির্দিষ্ট গঠনের পরিবর্তে, আলগা এবং ফ্লপি - "অভ্যন্তরীণভাবে বিশৃঙ্খল", যেমনটি জৈব রসায়নবিদরা বলেছেন। যদি প্রোটিনগুলি শুধুমাত্র কঠোর কাঠামোগত ডোমেনগুলির মাধ্যমে কাজ করে, ইয়াং ব্যাখ্যা করেছিলেন, এটি কেবল নিয়ন্ত্রক সিস্টেমগুলি কতটা ভালভাবে বিকশিত হতে পারে তা নয় বরং জীবনের গতিশীল নিয়ন্ত্রণের ধরনগুলিকেও সীমাবদ্ধ করবে। "আপনি একটি জীবন্ত প্রাণী খুঁজে পাবেন না - এমনকি একটি ভাইরাস - শুধুমাত্র একটি সুইস ঘড়ির মত স্থিতিশীল কাঠামোগত উপাদানগুলির সাথে কাজ করে," ইয়াং বলেছিলেন।

সম্ভবত বিবর্তন কেবলমাত্র এসটিআর-এর উপর হোঁচট খেয়েছে যেমন একটি জটিল কিন্তু শেষ পর্যন্ত ইউক্যারিওটে জিন নিয়ন্ত্রণের আরও কার্যকর সমাধানের একটি উপাদান। এসটিআর নিজেরাই বিভিন্ন উপায়ে উত্থিত হতে পারে - উদাহরণস্বরূপ, ডিএনএ প্রতিলিপিতে ত্রুটির মাধ্যমে বা ট্রান্সপোজেবল এলিমেন্ট নামক ডিএনএ সেগমেন্টের কার্যকলাপ যা সমগ্র জিনোম জুড়ে নিজেদের কপি তৈরি করে।

"এটি ঠিক তাই ঘটেছে যে প্রোটিন এবং পুনরাবৃত্তিমূলক ক্রমগুলির মধ্যে উদ্ভূত দুর্বল মিথস্ক্রিয়াটি এমন কিছু ছিল যা ... যে কোষগুলিতে এটি ঘটেছে সেখানে নির্বাচনী সুবিধা প্রদান করতে পারে," কুহলম্যান বলেছিলেন। তার অনুমান হল যে এই অস্পষ্টতা সম্ভবত ইউক্যারিওটদের উপর জোর করা হয়েছিল, কিন্তু "তারা পরবর্তীতে তাদের নিজেদের সুবিধার জন্য [এটি] কাজে লাগাতে সক্ষম হয়েছিল।" ব্যাকটেরিয়া এবং অন্যান্য প্রোক্যারিওটগুলি ভালভাবে সংজ্ঞায়িত "ডিজিটাল" নিয়ন্ত্রক যুক্তির উপর নির্ভর করতে পারে কারণ তাদের কোষগুলি কেবল কয়েকটি সরল, স্বতন্ত্র অবস্থায় থাকে, যেমন ঘুরে বেড়ানো এবং প্রতিলিপি করা।

কিন্তু মেটাজোয়ানগুলির জন্য বিভিন্ন কোষের অবস্থা "অনেক বেশি জটিল এবং কখনও কখনও একটি ধারাবাহিকতার কাছাকাছি," সুটার বলেন, তাই এগুলি অস্পষ্ট "অ্যানালগ" নিয়ন্ত্রণ দ্বারা আরও ভাল পরিবেশন করা হয়।

"ব্যাকটেরিয়া এবং ইউক্যারিওটে জিন নিয়ন্ত্রক সিস্টেমগুলি যথেষ্ট পরিবর্তিত হয়েছে বলে মনে হচ্ছে," Tjian সম্মত হন। যদিও মনোদ একবার মন্তব্য করেছিলেন বলে বলা হয় যে "কিসের জন্য সত্য ই কোলাই হাতির জন্য সত্য,” মনে হয় যে সবসময় তাই হয় না।