Cryo-EM ট্রান্সক্রিপশন দীক্ষার সময় RNAP-DNA মিথস্ক্রিয়াগুলির কাঠামোগত গতিশীলতা প্রকাশ করে

প্রতিটি জীবন্ত কোষ ডিএনএকে আরএনএ-তে প্রতিলিপি করে। এই প্রক্রিয়াটি শুরু হয় যখন আরএনএ পলিমারেজ (আরএনএপি) নামক একটি এনজাইম ডিএনএ-তে আটকে যায়। কয়েকশ মিলিসেকেন্ডের মধ্যে, ডিএনএ ডাবল হেলিক্স ট্রান্সক্রিপশন বুদ্বুদ নামে একটি নোড তৈরি করতে খুলে দেয়, যাতে একটি উন্মুক্ত ডিএনএ স্ট্র্যান্ড একটি পরিপূরক আরএনএ স্ট্র্যান্ডে অনুলিপি করা যায়।

আরএনএপি কীভাবে এই কৃতিত্বটি সম্পন্ন করেছে তা স্পষ্ট নয়। আরএনএপি-এর স্ন্যাপশটগুলি যখন এটি বুদ্বুদটি খোলে তা প্রচুর পরিমাণে তথ্য সরবরাহ করবে, তবে বর্তমান প্রযুক্তির জন্য এই কাঠামোগুলির ভিজ্যুয়ালাইজেশন সহজেই ক্যাপচার করার জন্য প্রক্রিয়াটি খুব দ্রুত ঘটে। এখন, একটি নতুন গবেষণা প্রকৃতি কাঠামোগত এবং আণবিক জীববিদ্যা যে প্রক্রিয়ার মাধ্যমে E. coli RNAP ট্রান্সক্রিপশন বুদ্বুদ খোলে তা বর্ণনা করা হয়েছে।

DNA এর সাথে RNAP মিশ্রিত করার 500 মিলিসেকেন্ডের মধ্যে ক্যাপচার করা, এই ফলাফলগুলি ট্রান্সক্রিপশনের একটি মৌলিক প্রক্রিয়া প্রকাশ করে এবং দীক্ষা প্রক্রিয়া এবং এর পৃথক পদক্ষেপের গুরুত্ব সম্পর্কে দীর্ঘস্থায়ী প্রশ্নের উত্তর দেয়। রকফেলারের শেঠ ডাস্টার ল্যাবরেটরির গবেষণা বিশেষজ্ঞ প্রথম লেখক রুথ থ্যাকার বলেন, “এই প্রথম কেউ রিয়েল টাইমে ক্ষণস্থায়ী ট্রান্সক্রিপশন কমপ্লেক্সের গঠন ক্যাপচার করতে সক্ষম হয়েছে।” “এই প্রক্রিয়াটি বোঝা গুরুত্বপূর্ণ কারণ এটি জিনের অভিব্যক্তিতে একটি প্রধান নিয়ন্ত্রক পদক্ষেপ।”

অভূতপূর্ব দিগন্ত

ডার্স্ট ব্যাকটেরিয়া RNAP-এর গঠন বর্ণনা করেন এবং এর বিবরণ খুঁজে বের করা তার পরীক্ষাগারের প্রধান ফোকাস হিসেবে রয়ে গেছে। যদিও কয়েক দশকের গবেষণায় প্রমাণিত হয়েছে যে নির্দিষ্ট ডিএনএ সিকোয়েন্সের সাথে RNAP-এর আবদ্ধতা বুদবুদ খুলে দেয় এমন কয়েকটি ধাপকে ট্রিগার করে, RNAP কীভাবে স্ট্র্যান্ডগুলিকে আলাদা করে এবং তার সক্রিয় সাইটে অবস্থান করে তা নিয়ে বিতর্ক রয়েছে।

ক্ষেত্রের প্রাথমিক কাজ দেখিয়েছে যে বুদ্বুদ খোলার প্রক্রিয়ার একটি মূল মন্থরতা, RNAP কত দ্রুত RNA সংশ্লেষণে প্রবেশ করে তা নির্ধারণ করে। পরে ক্ষেত্রের ফলাফলগুলি এই দৃষ্টিভঙ্গিকে চ্যালেঞ্জ করেছিল, এবং এই হার-সীমিত পদক্ষেপের প্রকৃতি সম্পর্কিত একাধিক তত্ত্ব আবির্ভূত হয়েছিল। “আমরা অন্যান্য জৈবপ্রযুক্তি থেকে জানি যে যখন RNAP প্রথম DNA-এর মুখোমুখি হয়, তখন এটি মধ্যবর্তী কমপ্লেক্সগুলির একটি গুচ্ছ তৈরি করে যা অত্যন্ত নিয়ন্ত্রিত হয়,” সহ-লেখক আন্দ্রেয়াস মুলার বলেছেন, ল্যাবের একজন পোস্টডক। “কিন্তু প্রক্রিয়াটির এই অংশটি এক সেকেন্ডেরও কম সময়ে ঘটতে পারে এবং আমরা এত অল্প সময়ের মধ্যে কাঠামোটি ক্যাপচার করতে পারি না।”

এই মধ্যবর্তী কমপ্লেক্সগুলি আরও ভালভাবে বোঝার জন্য, দলটি নিউইয়র্কের সেন্টার ফর স্ট্রাকচারাল বায়োলজির সহকর্মীদের সাথে একটি ইঙ্কজেট-ভিত্তিক রোবোটিক সিস্টেম তৈরি করতে সহযোগিতা করেছে যা ক্রাইও-ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি বিশ্লেষণের জন্য দ্রুত জৈবিক নমুনা প্রস্তুত করতে পারে। এই অংশীদারিত্বের মাধ্যমে, দলটি আরএনএপি এবং ডিএনএর মধ্যে সংঘর্ষের প্রথম 100 থেকে 500 মিলিসেকেন্ডের মধ্যে তৈরি হওয়া কমপ্লেক্সগুলিকে ক্যাপচার করে, চারটি ভিন্ন মধ্যবর্তী কমপ্লেক্সের চিত্র তৈরি করে যা বিশ্লেষণের জন্য যথেষ্ট বিস্তারিত ছিল।

প্রথমবারের মতো, ডিএনএ-তে আরএনএ পলিমারেজ বাঁধার প্রাথমিক পর্যায়ে গঠিত কাঠামোগত পরিবর্তন এবং মধ্যবর্তীগুলি স্পষ্টভাবে বোঝা যায়।

এই প্রযুক্তি এই পরীক্ষার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। এই ফলাফলগুলি DNA এবং RNAP কে দ্রুত মিশ্রিত করার এবং বাস্তব সময়ে তাদের ছবি তোলার ক্ষমতা ছাড়া বিদ্যমান থাকবে না।

রুথ থ্যাকার, প্রথম লেখক

অবস্থান গ্রহণ করুন

চিত্রগুলি পরীক্ষা করার পরে, দলটি ইভেন্টগুলির একটি ক্রম রূপরেখা তৈরি করতে সক্ষম হয়েছিল যা দেখায় যে বিশদ স্তরে এমন একটি স্তরে যা আগে কখনও দেখা যায়নি, কীভাবে RNAP ডিএনএ স্ট্র্যান্ডগুলি আলাদা হওয়ার সাথে সাথে যোগাযোগ করে। ডিএনএ খুলে যাওয়ার সাথে সাথে, আরএনএপি ধীরে ধীরে ডিএনএ স্ট্র্যান্ডগুলির একটিকে ধরে ফেলে যাতে ডাবল হেলিক্স একসাথে ফিরে আসতে না পারে। প্রতিটি নতুন মিথস্ক্রিয়া RNAP আকৃতি পরিবর্তন করে, আরও প্রোটিন-ডিএনএ সংযোগ তৈরি করে। এর মধ্যে প্রোটিনের একটি অংশ বের করে দেওয়া জড়িত যা DNA কে RNAP সক্রিয় সাইটে প্রবেশ করতে বাধা দেয়। এর ফলে একটি স্থিতিশীল প্রতিলিপি বুদবুদ তৈরি হয়।

গবেষণা দলটি প্রস্তাব করেছে যে প্রতিলিপির হার-সীমিত পদক্ষেপটি RNAP এনজাইমের সক্রিয় সাইটের মধ্যে DNA টেমপ্লেট স্ট্র্যান্ডের অবস্থান হতে পারে। এই ধাপে গুরুত্বপূর্ণ শক্তির বাধা অতিক্রম করা এবং একাধিক উপাদান পুনর্বিন্যাস করা জড়িত। ভবিষ্যতের অধ্যয়নের লক্ষ্য হবে এই নতুন অনুমান নিশ্চিত করা এবং প্রতিলিপির অন্যান্য ধাপগুলি অন্বেষণ করা।

“আমরা শুধুমাত্র এই গবেষণার প্রথম দিকের পদক্ষেপগুলি দেখেছি,” মুলার বলেছেন। “পরবর্তীতে, আমরা অন্যান্য কমপ্লেক্স, পরবর্তী সময়ের পয়েন্ট এবং প্রতিলিপি চক্রের অন্যান্য পদক্ষেপগুলি অধ্যয়ন করার আশা করি।”

ডিএনএ স্ট্র্যান্ডগুলি কীভাবে ক্যাপচার করা হয় সে সম্পর্কে বিরোধপূর্ণ তত্ত্বগুলি সমাধান করার পাশাপাশি, এই ফলাফলগুলি মিলিসেকেন্ডের মধ্যে ঘটতে থাকা আণবিক ঘটনাগুলিকে তাত্ক্ষণিকভাবে ক্যাপচার করতে পারে এমন নতুন পদ্ধতির মান তুলে ধরে। এই প্রযুক্তি বিজ্ঞানীদের জৈবিক সিস্টেমে গতিশীল মিথস্ক্রিয়া কল্পনা করতে সাহায্য করে এই ধরনের আরও গবেষণা সম্ভব করে তুলবে।

“যদি আমরা জীবনের সবচেয়ে মৌলিক প্রক্রিয়াগুলির মধ্যে একটি বুঝতে চাই, এমন কিছু যা সমস্ত কোষ করে, আমাদের বুঝতে হবে কিভাবে এর অগ্রগতি এবং গতি নিয়ন্ত্রিত হয়,” ডাস্ট বলেন। “একবার আমরা এটি জানলে, কীভাবে প্রতিলিপি শুরু হয় সে সম্পর্কে আমাদের আরও পরিষ্কার ধারণা থাকবে।”