மரபணு எழுத்தாக்கம் (Transcription)
ஏன் இது முக்கியம்? DNA ஐ நேரடியாக ரைபோசோம் படிக்க முடியாது — mRNA தூதர் மட்டுமே கருவிலிருந்து குழியவுருவிற்கு தகவலை கொண்டு செல்கிறது. படிமாற்றம் ஒழுங்குபாடே மரபணு வெளிப்பாட்டின் முதல் படி.
ப்ரோமோட்டர் = மரபணு ஆரம்ப சமிக்ஞை; TATA box = RNA பாலிமரேஸ் கட்டமைப்பு தளம்; டெம்ப்லேட் சரடு 3′→5′ திசையில் படிக்கப்படுகிறது; mRNA 5′→3′ திசையில் தொகுக்கப்படுகிறது.
- எழுத்தாக்கம் (transcription) என்பது DNA ஆல் இயக்கப்படும் RNA தொகுப்பு என விளக்குதல்.
- தொடக்கம், நீளல், முடிவுபெறல் ஆகிய மூன்று படிகளையும் RNA பொலிமரேசின் (RNA polymerase) பங்கையும் விபரித்தல்.
- யூகரியோட்டுகளில் முன் mRNA (pre-mRNA) எவ்வாறு RNA செயன்முறையாக்கத்திற்கு (RNA processing) உட்படுகிறது என்பதைக் கூறுதல்.
எழுத்தாக்கம் (transcription) என்பது DNA ஆல் இயக்கப்படும் RNA தொகுப்பு (DNA-directed RNA synthesis) ஆகும். இது பல்பாத்துச் சேர்க்கையை (replication) ஒத்தது; ஏனெனில் ஒரு DNA பட்டிகை படித்தகடாகச் (template) செயற்பட்டு நிரப்பு mRNA பட்டிகையை உருவாக்குகிறது. ஆயினும் இங்கு உருவாகும் பிரதி ஒரு mRNA மூலக்கூறு; மேலும் ஒரே ஒரு DNA பட்டிகை மட்டுமே படியெடுக்கப்படுகிறது. பல்பாத்துச் சேர்க்கையை வினையூக்கும் முக்கிய நொதியம் RNA பொலிமரேஸ் (RNA polymerase) ஆகும். மரபணுவில் சேமிக்கப்பட்ட தகவலை, பல்பெப்ரைட்டுச் சங்கிலி உண்மையில் தொகுக்கப்படும் இடத்திற்கு (குழியவுரு) கடத்துவதால் இம்மூலக்கூறு mRNA எனப்படுகிறது.
எழுத்தாக்கம் மூன்று படிகளில் முழுமையாக்கப்படுகிறது.
1. தொடக்கம் (Initiation)
RNA polymerase structure
Wikipedia → · CC
எழுத்தாக்கச் செயன்முறை, தூண்டி (promoter) எனப்படும் ஒரு தனித்துவமான தானத்தில் தொடக்கிவைக்கப்படுகிறது. தூண்டித் தானம் ஒரு எழுத்தாக்கத் தொடக்கத் தானத்தையும் (transcription initiation site) பல்வேறு நியூக்கிளியோரைட்டுகளையும் உள்ளடக்கியது. இரட்டைப் பட்டிகை கொண்ட DNA இன் ஒரு பட்டிகை மட்டுமே எழுத்தாக்கத்திற்கான படித்தகட்டுப் பட்டிகையாக (template strand) தொழிற்படுகிறது; ஏனெனில் அப்பட்டிகை மட்டுமே தூண்டித் தொடரியைச் சரியான திசைகோட்டுச் சேர்க்கையில் (orientation) கொண்டிருப்பதால், அது RNA பொலிமரேஸ் பிணைதலை எளிதாக்குகிறது. RNA ஐப் பல்பாத்துச் சேர்க்கும் நொதியம் RNA பொலிமரேஸ் ஆகும். இந்நொதியம் சரியான திசைகோட்டில் தூண்டித் தானத்தில் பிணைந்து, இரண்டு DNA பட்டிகைகளின் சுருளைக் குலைத்து, தொடக்கத் தானத்தில் எழுத்தாக்கத்தை ஆரம்பிக்கிறது.
2. நீளல் (Elongation)
mRNA interaction during elongation
Wikipedia → · CC
RNA பொலிமரேஸ் நொதியம், DNA படித்தகட்டிற்கு எதிராக நிரப்பு றைபோநியூக்கிளியோரைட்டுகளைச் (ribonucleotides) சேர்க்க ஆரம்பிக்கிறது. எழுத்தாக்கம் முடிவுபெறும் தானத்தை அடையும்வரை, நியூக்கிளியோரைட்டுகளை 5'→3' திசையில் தொடர்ந்து சேர்க்கிறது. RNA பொலிமரேஸ் முன்னோக்கி நகரும்போது DNA பட்டிகைகளின் சுருள் குலைந்து படித்தகடு வெளிக்காட்டப்படுகிறது; இது றைபோநியூக்கிளியோரைட்டுடன் சோடியாக (base pairing) அனுமதிக்கிறது. மறுமுனையில் இரண்டு பட்டிகைகளும் மீளச் சுருளடைகின்றன.
3. முடிவுபெறல் (Termination)
புரோகரியோட்டுகளில், DNA இன் முடிவுபெறும் தொடரியைக் (terminator sequence) கடந்த பின்னரும் பல்பாத்துச் சேர்க்கை சிறிது தொடர்ந்து, பின்னர் RNA பொலிமரேஸ் நொதியம் விழுந்துவிடுவதுடன் எழுத்தாக்கம் முடிவுக்குக் கொண்டுவரப்படுகிறது. முடிவுபெறலின் பின்னர், யூகரியோட்டுகளில் புதிதாகத் தொகுக்கப்பட்ட முன் mRNA (pre-mRNA) RNA செயன்முறையாக்கத்திற்கு உட்படுகிறது; முதிர்ந்த RNA (mature RNA) கருவிலிருந்து வெளியேறுகிறது.
4. யூகரியோட்டுகளில் RNA செயன்முறையாக்கம் (RNA Processing)
RNA splicing — intron removal
Wikipedia → · CC
யூகரியோட்டு மரபணுக்களில், எழுத்தாக்கப்பட்டாலும் பல்பெப்ரைட்டாக மொழிபெயர்க்கப்படாத தொடரிகள் உள்ளன. மரபணுக்களுக்குள் காணப்படும் இக்குறியீடிடாத (noncoding) தொடரிகள் உட்புரிகள் (introns) எனப்படும்; பல்பெப்ரைட்டுக்குக் குறியீடிடும் தொடரிகள் வெளிப்புரிகள் (exons) எனப்படும். எனவே ஆரம்பப் பிரதியான முன் mRNA இல் வெளிப்புரிகளும் உட்புரிகளும் இருக்கும். இம்முன் mRNA செயன்முறையாக்கத்திற்கு உட்படும்போது உட்புரிகள் வெட்டி நீக்கப்பட்டு (excised), வெளிப்புரிகள் ஒன்றாக இணைக்கப்பட்டு (joined) முதிர்ந்த mRNA உருவாகிறது.
எழுத்தாக்கமும் பல்பாத்துச் சேர்க்கையும் (ஒப்பீடு)
| அம்சம் / Feature | எழுத்தாக்கம் / Transcription | பல்பாத்துச் சேர்க்கை / Replication |
|---|---|---|
| பொருள் / Product | RNA (mRNA) | DNA |
| படியெடுக்கப்படும் பட்டிகை | ஒரு பட்டிகை மட்டுமே | இரண்டு பட்டிகைகளும் |
| நொதியம் / Enzyme | RNA பொலிமரேஸ் | DNA பொலிமரேஸ் |
| திசை / Direction | 5'→3' | 5'→3' |
Protein Synthesis — Transcription & Translation
Amoeba Sisters
- DNA ஆல் இயக்கப்படும் RNA தொகுப்பு / DNA-directed RNA synthesis
- RNA ஆல் இயக்கப்படும் DNA தொகுப்பு / RNA-directed DNA synthesis
- புரதத் தொகுப்பு / Protein synthesis
- DNA இரட்டிப்பாக்கம் / DNA replication
- லிப்பிட் தொகுப்பு / Lipid synthesis
பதில் / Answer
- DNA பொலிமரேஸ் / DNA polymerase
- RNA பொலிமரேஸ் / RNA polymerase
- லிகேஸ் / Ligase
- றைபோசோம் / Ribosome
- பிறைமேஸ் / Primase
பதில் / Answer
- இரண்டு / Two
- மூன்று / Three
- நான்கு / Four
- ஐந்து / Five
- ஆறு / Six
பதில் / Answer
- முடிவுபெறும் தொடரி / Terminator
- தூண்டி (promoter) / Promoter
- வெளிப்புரி / Exon
- உட்புரி / Intron
- மையப்பாம் / Centromere
பதில் / Answer
- இரண்டும் / Both strands
- ஒரு பட்டிகை மட்டுமே / Only one strand
- ஒன்றும் இல்லை / Neither
- மூன்று பட்டிகைகள் / Three strands
- மாறி மாறி / Alternating
பதில் / Answer
- குறியீட்டுப் பட்டிகை / Coding strand
- படித்தகட்டுப் பட்டிகை (template strand) / Template strand
- இரண்டு பட்டிகைகளும் / Both strands
- mRNA பட்டிகை / mRNA strand
- -
பதில் / Answer
- அதில் அதிக அடினீன் உள்ளது / It has more adenine
- தூண்டித் தொடரியைச் சரியான திசைகோட்டில் கொண்டுள்ளது / It carries the promoter in correct orientation
- அது குறுகியது / It is shorter
- அதில் உட்புரி இல்லை / It lacks introns
- -
பதில் / Answer
- தனியான DNA கெலிக்கேஸ் / A separate DNA helicase
- RNA பொலிமரேசின் கெலிக்கேஸ் கூறு / The helicase component of RNA polymerase
- DNA லிகேஸ் / DNA ligase
- றைபோசோம் / Ribosome
- பிறைமேஸ் / Primase
பதில் / Answer
- DNA ஏற்கனவே குலைந்துள்ளது / DNA is already unwound
- RNA பொலிமரேசின் ஒரு கூறு கெலிக்கேஸ் செயற்பாடு கொண்டது / A component of RNA polymerase has helicase activity
- கெலிக்கேஸ் DNA ஐ உடைக்கும் / Helicase would degrade DNA
- கெலிக்கேஸ் இல்லை / Helicase does not exist
- -
பதில் / Answer
- 3'→5'
- 5'→3'
- இரு திசையிலும் / Both directions
- மாறி மாறி / Alternating
- திசை இல்லை / No fixed direction
பதில் / Answer
- டியோக்சிறைபோநியூக்கிளியோரைட்டுகள் / Deoxyribonucleotides
- நிரப்பு றைபோநியூக்கிளியோரைட்டுகள் / Complementary ribonucleotides
- அமினோ அமிலங்கள் / Amino acids
- tRNA / tRNA
- -
பதில் / Answer
- நிரந்தரமாகக் குலைந்துவிடும் / Stays permanently unwound
- முன்னால் குலைந்து, பின்னால் மீளச் சுருளும் / Unwinds ahead and rewinds behind
- முழுவதும் உடைந்துவிடும் / Breaks completely
- மாறாது / Remains unchanged
- -
பதில் / Answer
- RNA பொலிமரேஸ் முடிவுத் தொடரியைக் கடந்து விழுந்துவிடுகிறது / RNA polymerase passes the terminator and falls off
- றைபோசோம் இணைகிறது / A ribosome attaches
- லிகேஸ் சேர்கிறது / Ligase joins ends
- DNA இரட்டிப்பாகிறது / DNA replicates
- -
பதில் / Answer
- முதிர்ந்த mRNA / Mature mRNA
- முன் mRNA (pre-mRNA) / Pre-mRNA
- tRNA / tRNA
- புரதம் / Protein
- -
பதில் / Answer
- மொழிபெயர்ப்பு / Translation
- RNA செயன்முறையாக்கம் / RNA processing
- பல்பாத்துச் சேர்க்கை / Replication
- குறுக்குமாற்றம் / Crossing over
- -
பதில் / Answer
- வெளிப்புரிகள் (exons) / Exons
- உட்புரிகள் (introns) / Introns
- தூண்டிகள் / Promoters
- கோடோன்கள் / Codons
- -
பதில் / Answer
- உட்புரிகள் / Introns
- வெளிப்புரிகள் (exons) / Exons
- தூண்டிகள் / Promoters
- மரபணுவிடை DNA / Intergenic DNA
- -
பதில் / Answer
- ஒன்றாக இணைக்கப்படும் / They are joined together
- வெட்டி நீக்கப்படும் (excised) / They are excised
- இரட்டிப்பாகும் / They replicate
- மொழிபெயர்க்கப்படும் / They are translated
- -
பதில் / Answer
- முன் mRNA / Pre-mRNA
- முதிர்ந்த mRNA / Mature mRNA
- tRNA / tRNA
- rRNA / rRNA
- -
பதில் / Answer
- குழியவுருவிலிருந்து கருவிற்கு / Cytoplasm to nucleus
- கருவிலிருந்து வெளியே (குழியவுருவிற்கு) / Out of the nucleus (to cytoplasm)
- இழைமணிக்குள் / Into mitochondria
- கோல்கிக்கு / To the Golgi
- -
பதில் / Answer
- இரண்டும் புரதம் தொகுக்கின்றன / Both make protein
- ஒரு DNA பட்டிகை படித்தகடாகச் செயற்படுகிறது / A DNA strand acts as template
- இரண்டும் DNA ஐ உருவாக்குகின்றன / Both make DNA
- நொதியம் தேவையில்லை / No enzyme needed
- -
பதில் / Answer
- பிரதி mRNA; ஒரே பட்டிகை மட்டும் படியெடுக்கப்படுகிறது / Copy is mRNA; only one strand copied
- பிரதி DNA; இரு பட்டிகையும் / Copy is DNA; both strands
- நொதியம் இல்லை / No enzyme
- 3'→5' திசை / 3'→5' direction
- -
பதில் / Answer
- அது இழைமணியில் இருக்கிறது / It is in mitochondria
- மரபணுவில் சேமிக்கப்பட்ட செய்தியை (message) கடத்துகிறது / It transmits the message stored in the gene
- அது பெரியது / It is large
- அது இரட்டைப் பட்டிகை / It is double-stranded
- -
பதில் / Answer
- பெரும்பகுதி தொழிலற்றது / Most are nonfunctional
- எல்லாமே தொழிற்படக்கூடியவை / All are functional
- மரபணுவிடை DNA மிகுதி / Mostly intergenic DNA
- உட்புரிகள் நிறைந்தவை / Rich in introns
- -
பதில் / Answer
- வெளிப்புரி DNA / Exonic DNA
- மரபணுவிடை DNA (intergenic) / Intergenic DNA
- தூண்டி DNA / Promoter DNA
- படித்தகட்டு DNA / Template DNA
- -
பதில் / Answer
- DNA
- RNA (mRNA)
- புரதம் / Protein
- லிப்பிட் / Lipid
- -
பதில் / Answer
- எந்தத் திசையிலும் / In any orientation
- சரியான திசைகோட்டுச் சேர்க்கையில் / In the correct orientation
- தலைகீழாக / Inverted
- பிணையாது / It does not bind
- -
பதில் / Answer
- வெளிப்புரிகள் மட்டும் / Only exons
- வெளிப்புரிகளும் உட்புரிகளும் / Both exons and introns
- உட்புரிகள் மட்டும் / Only introns
- தூண்டிகள் மட்டும் / Only promoters
- -
பதில் / Answer
- DNA உடன் நிரந்தரமாகப் பிணைகிறது / Binds DNA permanently
- DNA இலிருந்து விழுந்துவிடுகிறது / Falls off the DNA
- றைபோசோமாக மாறுகிறது / Becomes a ribosome
- mRNA ஐ உடைக்கிறது / Degrades the mRNA
- -
பதில் / Answer
- நீளல் → தொடக்கம் → முடிவுபெறல் / Elongation → Initiation → Termination
- தொடக்கம் → நீளல் → முடிவுபெறல் / Initiation → Elongation → Termination
- முடிவுபெறல் → நீளல் → தொடக்கம் / Termination → Elongation → Initiation
- தொடக்கம் → முடிவுபெறல் → நீளல் / Initiation → Termination → Elongation
- -
பதில் / Answer
- எழுத்தாக்கத்தின் தொடக்கப் படியில் (initiation) தூண்டியின் (promoter) பங்கை விபரிக்க. / Describe the role of the promoter in the initiation of transcription. (3)
- எழுத்தாக்கத்தில் தனியான DNA கெலிக்கேஸ் தேவையில்லாதது ஏன்? / Why is a separate DNA helicase not needed in transcription? (2)
- உட்புரி, வெளிப்புரி ஆகியவற்றை வேறுபடுத்தி, RNA செயன்முறையாக்கத்தை விளக்குக. / Distinguish introns and exons, and explain RNA processing. (3)
- எழுத்தாக்கமும் பல்பாத்துச் சேர்க்கையும் வேறுபடும் இரு வழிகளைக் கூறுக. / Give two ways transcription differs from replication. (2)
மாதிரி விடை / Model answer
(ஆ) RNA பொலிமரேசின் ஒரு கூறு கெலிக்கேஸ் செயற்பாட்டைக் கொண்டிருப்பதால், அதுவே DNA சுருளைக் குலைக்கிறது; எனவே தனியான DNA கெலிக்கேஸ் தேவையில்லை. (2)
(இ) உட்புரி = குறியீடிடாத தொடரி; வெளிப்புரி = குறியீடிடும் தொடரி. முன் mRNA இல் இரண்டும் உண்டு; செயன்முறையாக்கத்தில் உட்புரிகள் வெட்டி நீக்கப்பட்டு, வெளிப்புரிகள் இணைக்கப்பட்டு முதிர்ந்த mRNA உருவாகி கருவிலிருந்து வெளியேறும். (3)
(ஈ) எழுத்தாக்கம் — பிரதி mRNA, ஒரு பட்டிகை மட்டும், RNA பொலிமரேஸ்; பல்பாத்துச் சேர்க்கை — பிரதி DNA, இரு பட்டிகையும், DNA பொலிமரேஸ். (2)
எழுத்தாக்கத்தின் மூன்று படிகளையும் (தொடக்கம், நீளல், முடிவுபெறல்) விபரித்து, யூகரியோட்டுகளில் முன் mRNA இன் செயன்முறையாக்கத்தை விளக்குக. / Describe the three steps of transcription (initiation, elongation, termination) and explain the processing of pre-mRNA in eukaryotes.
விடைக் குறிப்புகள் / Answer outline
• தொடக்கம் — தூண்டித் தானத்தில் RNA பொலிமரேஸ் பிணைதல்; படித்தகட்டுப் பட்டிகை மட்டும்; DNA சுருள் குலைதல் (கெலிக்கேஸ் கூறு).
• நீளல் — நிரப்பு றைபோநியூக்கிளியோரைட்டுகள் 5'→3' திசையில் சேர்க்கப்படல்; DNA முன்னால் குலைந்து பின்னால் மீளச் சுருளல்.
• முடிவுபெறல் — முடிவுத் தொடரியைக் கடந்து RNA பொலிமரேஸ் விழுதல்; முன் mRNA விடுவிப்பு.
• செயன்முறையாக்கம் — உட்புரி நீக்கம் + வெளிப்புரி இணைப்பு → முதிர்ந்த mRNA → கருவிலிருந்து வெளியேற்றம்.
பதில் / Show answer
- DNA → mRNA; RNA பாலிமரேஸ்.
- ஊக்கியில் (promoter) தொடங்கும்; ஒரு சரடே வார்ப்புரு.
- யூக்கேரியாவில் இணைப்பு (splicing) — இன்ட்ரான் நீக்கம்.