डीएनए-डीएनए संकरण

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This article is about जीनोमिक्स में विशिष्ट उपयोग. For सामान्य घटना, see न्यूक्लिक एसिड थर्मोडायनामिक्स या संकरण.

जीनोमिक्स में, डीएनए-डीएनए संकरण एक आणविक जीवविज्ञान तकनीक है जो डीएनए अनुक्रमों के पूल के बीच आनुवंशिक समानता की डिग्री को मापती है। इसका उपयोग समानयत: दो जीवों के बीच आनुवंशिक दूरी निर्धारित करने के लिए किया जाता है और फिलोजेनी और टैक्सोनॉमी (जीव विज्ञान) में इसका बड़े मापदंड पर उपयोग किया गया है।[1]


विधि

एक जीव के डीएनए को लेबल किया जाता है, फिर तुलना करने के लिए बिना लेबल वाले डीएनए के साथ मिलाया जाता है। मिश्रण को डीएनए स्ट्रैंड को अलग करने की अनुमति देने के लिए ऊष्मायन किया जाता है और फिर नवीनीकृत हाइब्रिड डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए बनाने के लिए ठंडा किया जाता है। उच्च स्तर की समानता वाले हाइब्रिड अनुक्रम अधिक शक्ति से बंधेंगे, और उन्हें अलग करने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होगी: अथार्त असमान अनुक्रमों की तुलना में उच्च तापमान पर गर्म करने पर वह अलग हो जाते हैं, इस प्रक्रिया को डीएनए पिघलने के रूप में जाना जाता है।[2][3][4]

संकरित डीएनए के पिघलने की प्रोफ़ाइल का आकलन करने के लिए, डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए को एक स्तम्भ या फ़िल्टर से बांधा जाता है और मिश्रण को छोटे चरणों में गर्म किया जाता है। प्रत्येक चरण में, स्तम्भ या फ़िल्टर धोया जाता है; जो अनुक्रम पिघल जाते हैं वे एकल-फंसे हो जाते हैं और धुल जाते हैं। जिस तापमान पर लेबल वाला डीएनए निकलता है वह अनुक्रमों के बीच समानता की मात्रा को दर्शाता है (और स्व-संकरण नमूना नियंत्रण के रूप में कार्य करता है)। जीवों के बीच आनुवंशिक समानता की डिग्री निर्धारित करने के लिए इन परिणामों को जोड़ा जाता है।[5]

एक ही झिल्ली पर बड़ी संख्या में डीएनए जांच के विरुद्ध बड़ी संख्या में डीएनए नमूनों को संकरण करने के लिए एक विधि प्रारंभ की गई थी। इन नमूनों को झिल्लियों के अंदर अपनी-अपनी गलियों में अलग करना होगा और फिर झिल्ली को एक अलग कोण पर घुमाना होगा जहां इसके परिणामस्वरूप अनेक अलग-अलग डीएनए जांचों के साथ एक साथ संकरण होगा।[6]


उपयोग

जब अनेक प्रजातियों की तुलना की जाती है, तो समानता मूल्य जीवों को एक फ़ाइलोजेनेटिक वृक्ष में व्यवस्थित करने की अनुमति देते हैं; इसलिए यह आणविक प्रणाली विज्ञान को क्रियान्वित करने का एक संभावित दृष्टिकोण है।

सूक्ष्मजीव विज्ञान में

डीएनए-डीएनए संकरण (डीडीएच) का उपयोग जीवाणु प्रजातियों को अलग करने के लिए प्राथमिक विधि के रूप में किया जाता है क्योंकि उन्हें दृष्टिगत रूप से स्पष्ट रूप से वर्गीकृत करना कठिन है।[7] इस तकनीक का व्यापक रूप से बड़े जीवों पर उपयोग नहीं किया जाता है जहां प्रजातियों में अंतर की पहचान करना सरल होता है। 1900 के दशक के उत्तरार्ध में उपभेदों को एक ही प्रजाति से संबंधित माना जाता था यदि उनका डीएनए-डीएनए समानता मूल्य 70% से अधिक था और उनके पिघलने का तापमान एक दूसरे के 5 डिग्री सेल्सियस के अंदर था।[8][9][10] जो 2014 में जीवाणु उप-प्रजातियों को अलग करने के लिए 79% समानता की सीमा का सुझाव दिया गया है।[11]

डीएनए-डीएनए संकरण (डीडीएच) का उपयोग जीवाणु प्रजातियों को अलग करने के लिए प्राथमिक विधि के रूप में किया जाता है क्योंकि उन्हें दृष्टिगत रूप से स्पष्ट रूप से वर्गीकृत करना कठिन है। इस तकनीक का व्यापक रूप से बड़े जीवों पर उपयोग नहीं किया जाता है जहां प्रजातियों में अंतर की पहचान करना सरल होता है। 1900 के दशक के उत्तरार्ध में उपभेदों को एक ही प्रजाति से संबंधित माना जाता था यदि उनका डीएनए-डीएनए समानता मूल्य 70% से अधिक था और उनके पिघलने का तापमान एक दूसरे के 5 डिग्री सेल्सियस के अंदर था। 2014 में जीवाणु उप-प्रजातियों को अलग करने के लिए 79% समानता की सीमा का सुझाव दिया गया है।

डीडीएच बैक्टीरिया के लिए एक सामान्य तकनीक है, किंतु यह श्रम गहन, त्रुटि-प्रवण और तकनीकी रूप से चुनौतीपूर्ण है। 2004 में, एक नई डीडीएच तकनीक का वर्णन किया गया था। इस तकनीक में आवश्यक समय को कम करने और संसाधित किए जा सकने वाले नमूनों की मात्रा को बढ़ाने के लिए माइक्रोप्लेट्स और वर्णमिति लेबल वाले डीएनए का उपयोग किया गया। <रेफरी>Mehlen, André; Goeldner, Marcia; Ried, Sabine; Stindl, Sibylle; Ludwig, Wolfgang; Schleifer, Karl-Heinz (November 2004). "माइक्रोप्लेट्स में पिघलने वाली प्रोफाइल के आधार पर एक तेज़ डीएनए-डीएनए संकरण विधि का विकास". Systematic and Applied Microbiology. 27 (6): 689–695. doi:10.1078/0723202042369875. ISSN 0723-2020. PMID 15612626.</ref> यह नई डीडीएच तकनीक जीवाणु वर्गीकरण के लिए मानक बन गई। रेफरी>Huang, Chien-Hsun; Li, Shiao-Wen; Huang, Lina; Watanabe, Koichi (2018). "लैक्टोबैसिलस कैसी समूह की पहचान और वर्गीकरण". Frontiers in Microbiology. 9: 1974. doi:10.3389/fmicb.2018.01974. ISSN 1664-302X. PMC 6113361. PMID 30186277.</ref>

जीव विज्ञानं

तकनीक के अग्रदूत चार्ल्स सिबली और जॉन अहलक्विस्ट ने एवियन (पक्षियों की सिबली-अहलक्विस्ट वर्गीकरण|सिबली-अहलक्विस्ट वर्गीकरण) और प्राइमेट्स के फ़ाइलोजेनेटिक संबंधों की जांच करने के लिए डीएनए-डीएनए संकरण का उपयोग किया।[12][13]


रेडियोधर्मिता में

1969 में, ऐसी ही एक विधि रेडियोधर्मिता के माध्यम से येल विश्वविद्यालय में मैरी लू पार्ड्यू और जोसेफ जी. गैल द्वारा प्रदर्शित की गई थी, जहां इसमें एक साइटोलॉजिकल तैयारी के स्थिर डीएनए के समाधान में एक रेडियोधर्मी परीक्षण डीएनए का संकरण सम्मिलित था जिसे ऑटोरैडियोग्राफी के रूप में पहचाना जाता है।[14]

जीनोम अनुक्रमण द्वारा प्रतिस्थापन

आलोचकों का तर्क है कि निकट संबंधी प्रजातियों की तुलना के लिए यह तकनीक गलत है, क्योंकि जीवों के बीच तर्कसंगत अनुक्रमों के बीच अंतर को मापने का कोई भी प्रयास किसी जीव के जीनोम के अंदर निरर्थक अनुक्रमों के संकरण से अभिभूत हो जाता है।[15] डीएनए अनुक्रमण और अनुक्रमों की कम्प्यूटेशनल तुलना अब समान्यत: आनुवंशिक दूरी निर्धारित करने की विधि है चूँकि तकनीक का उपयोग अभी भी बैक्टीरिया की पहचान करने में सहायता करने के लिए माइक्रोबायोलॉजी में किया जाता है।[16]

सिलिको विधियों में

Meier-Kolthoff JP, Auch AF, Klenk HP, Goeker M (2013). "आत्मविश्वास अंतराल और बेहतर दूरी कार्यों के साथ जीनोम अनुक्रम-आधारित प्रजातियों का परिसीमन". BMC Bioinformatics. 14: 60. doi:10.1186/1471-2105-14-60. PMC 3665452. PMID 23432962.</ref> रेफरी>Riojas, Marco A.; McGough, Katya J.; Rider-Riojas, Cristin J.; Rastogi, Nalin; Hazbón, Manzour Hernando (1 January 2018). "माइकोबैक्टीरियम ट्यूबरकुलोसिस कॉम्प्लेक्स की प्रजातियों के फाइलोजेनोमिक विश्लेषण से पता चलता है कि माइकोबैक्टीरियम अफ़्रीकैनम, माइकोबैक्टीरियम बोविस, माइकोबैक्टीरियम कैप्रे, माइकोबैक्टीरियम माइक्रोटी और माइकोबैक्टीरियम पिन्नीपेडी बाद में माइकोबैक्टीरियम ट्यूबरकुलोसिस के हेटरोटाइपिक पर्यायवाची हैं।". International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 68 (1): 324–332. doi:10.1099/ijsem.0.002507. PMID 29205127.</ref>


आधुनिक दृष्टिकोण सिलिको में डीएनए-डीएनए संकरण को पूर्ण या आंशिक रूप से अनुक्रमित जीनोम का उपयोग करना है।Cite error: The opening <ref> tag is malformed or has a bad name डीएसएमजेड में विकसित जीजीडीसी और टीवाईजीएस डीडीएच-एनालॉगस मानों की गणना के लिए सबसे स्पष्ट ज्ञात उपकरण हैं। अन्य एल्गोरिथम सुधारों के बीच, यह दो जीनोम अनुक्रमों के बीच मिलान से सावधानीपूर्वक फ़िल्टर करके पैरालॉगस अनुक्रमों की समस्या को हल करता है। इस पद्धति का उपयोग एस्चेरिचिया कोली, बैसिलस सेरेस समूह और एरोमोनस जैसे कठिन टैक्सा को हल करने के लिए किया गया है।

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Erko Stackebrandt (8 September 2010). प्रोकैरियोट्स की आणविक पहचान, व्यवस्थितता और जनसंख्या संरचना. Springer Science & Business Media. ISBN 978-3-540-31292-5.
  2. ↑ Sinden, Richard R. (1994). डीएनए संरचना और कार्य. San Diego: Academic Press. pp. 37–45. ISBN 0-12-645750-6. OCLC 30109829.
  3. ↑ जैव-आणविक विज्ञान में उपकरण और तकनीकें. Aysha Divan, Janice Royds. Oxford: Oxford University Press. 2013. ISBN 978-0-19-969556-0. OCLC 818450218.{{cite book}}: CS1 maint: others (link)
  4. ↑ Forster, A. C.; McInnes, J. L.; Skingle, D. C.; Symons, R. H. (1985-02-11). "एक नवीन अभिकर्मक, फोटोबायोटिन के साथ डीएनए और आरएनए के रासायनिक लेबलिंग द्वारा तैयार गैर-रेडियोधर्मी संकरण जांच". Nucleic Acids Research. 13 (3): 745–761. doi:10.1093/nar/13.3.745. ISSN 0305-1048. PMC 341032. PMID 2582358.
  5. ↑ Hood, D. W.; Dow, C. S.; Green, P. N. (1987). "DNA:DNA hybridization studies on the pink-pigmented facultative methylotrophs". Journal of General Microbiology. 133 (3): 709–720. doi:10.1099/00221287-133-3-709. ISSN 0022-1287. PMID 3655730.
  6. ↑ Socransky, S. S.; Smith, C.; Martin, L.; Paster, B. J.; Dewhirst, F. E.; Levin, A. E. (October 1994). ""चेकरबोर्ड" डीएनए-डीएनए संकरण". BioTechniques. 17 (4): 788–792. ISSN 0736-6205. PMID 7833043.
  7. ↑ Auch, Alexander F.; von Jan, Mathias; Klenk, Hans-Peter; Göker, Markus (2010). "जीनोम-टू-जीनोम अनुक्रम तुलना के माध्यम से माइक्रोबियल प्रजातियों के चित्रण के लिए डिजिटल डीएनए-डीएनए संकरण". Standards in Genomic Sciences (in English). 2 (1): 117–134. doi:10.4056/sigs.531120. ISSN 1944-3277. PMC 3035253. PMID 21304684.
  8. ↑ Brenner DJ (1973). "एंटरिक बैक्टीरिया के वर्गीकरण में डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड का पुनर्संयोजन". International Journal of Systematic Bacteriology. 23 (4): 298–307. doi:10.1099/00207713-23-4-298.
  9. ↑ Wayne LG, Brenner DJ, Colwell RR, Grimont PD, Kandler O, Krichevsky MI, Moore LH, Moore WEC, Murray RGE, Stackebrandt E, Starr MP, Trüper HG (1987). "बैक्टीरियल सिस्टमैटिक्स के दृष्टिकोण के समाधान पर तदर्थ समिति की रिपोर्ट". International Journal of Systematic Bacteriology. 37 (4): 463–464. doi:10.1099/00207713-37-4-463.
  10. ↑ Tindall BJ, Rossello-Mora R, Busse H-J, Ludwig W, Kampfer P (2010). "वर्गीकरण संबंधी उद्देश्यों के लिए प्रोकैरियोट उपभेदों के लक्षण वर्णन पर नोट्स". International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 60 (Pt 1): 249–266. doi:10.1099/ijs.0.016949-0. PMID 19700448.
  11. ↑ Meier-Kolthoff JP, Hahnke RL, Petersen JP, Scheuner CS, Michael VM, Fiebig AF, Rohde CR, Rohde MR, Fartmann BF, Goodwin LA, Chertkov OC, Reddy TR, Pati AP, Ivanova NN, Markowitz VM, Kyrpides NC, Woyke TW, Klenk HP, Göker M (2013). "DSM 30083T का पूर्ण जीनोम अनुक्रम, एस्चेरिचिया कोली का प्रकार तनाव (U5/41T), और माइक्रोबियल वर्गीकरण में उप-प्रजातियों को चित्रित करने का प्रस्ताव". Standards in Genomic Sciences. 9: 2. doi:10.1186/1944-3277-9-2. PMC 4334874. PMID 25780495.
  12. ↑ Genetic Similarities: Wilson, Sarich, Sibley, and Ahlquist
  13. ↑ C.G. Sibley & J.E. Ahlquist (1984). "The Phylogeny of the Hominoid Primates, as Indicated by DNA–DNA Hybridization". Journal of Molecular Evolution. 20 (1): 2–15. Bibcode:1984JMolE..20....2S. doi:10.1007/BF02101980. PMID 6429338. S2CID 6658046.
  14. ↑ Pardue, Mary Lou, and Joseph G Hall. “Molecular Hybridization of Radioactive DNA to the DNA of Cytological Preparations.” Kline Biology Tower, Yale University, 13 Aug. 1969.
  15. ↑ Marks, Jonathan (2007-05-09). "DNA hybridization in the apes—Technical issues". Archived from the original on 2007-05-09. Retrieved 2019-06-02.
  16. ↑ S.S. Socransky; A.D. Haffajee; C. Smith; L. Martin; J.A. Haffajee; N.G. Uzel; J. M. Goodson (2004). "Use of checkerboard DNA–DNA hybridization to study complex microbial ecosystems". Oral Microbiology and Immunology. 19 (6): 352–362. doi:10.1111/j.1399-302x.2004.00168.x. PMID 15491460.


अग्रिम पठन

  • Graur, D. & Li, W-H. 1991 (2nd ed. 1999). Fundamentals of Molecular Evolution.
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