डीऑक्सीराइबोजाइम

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डीऑक्सीराइबोजाइम, जिसे DNA एंजाइम, डीएनएजाइम या उत्प्रेरक DNA भी कहा जाता है, DNA ऑलिगोन्यूक्लिकयोटाइड होते हैं जो प्रायः एक विशिष्ट रासायनिक प्रतिक्रिया करने में निपुण हैं, लेकिन सदैव उत्प्रेरण नहीं होते है। यह अन्य जैविक एंजाइमों की क्रिया के समान है, जैसे कि प्रोटीन या राइबोजाइम (RNAसे बने एंजाइम)।[1]

हालांकि, जैविक प्रणालियों में प्रोटीन एंजाइमों की प्रचुरता और 1980 के दशक में जैविक राइबोजाइम की खोज के विपरीत,[2] ref>Kruger K, Grabowski PJ, Zaug AJ, Sands J, Gottschling DE, Cech TR (November 1982). "सेल्फ-स्प्लिसिंग आरएनए: राइबोसोमल आरएनए इंटरवेनिंग सीक्वेंस ऑफ टेट्राहिमेना का ऑटोएक्सिशन और ऑटोसाइक्लाइजेशन". Cell. 31 (1): 147–157. doi:10.1016/0092-8674(82)90414-7. PMID 6297745. S2CID 14787080. </ref> प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले डीऑक्सीराइबोजाइम के लिए बहुत कम प्रमाण हैं।[3][4] डीऑक्सीराइबोजाइम को DNA अप्टेमर के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए, वे ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड हैं जो चयनात्मक रूप से एक प्रयोजन लिगैंड को बांधते हैं, लेकिन बाद की रासायनिक प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित नहीं करते हैं।

राइबोजाइम के अपवाद के साथ, कोशिकाओं के अंदर न्यूक्लिक अम्ल अणु मुख्य रूप से अन्योन्याश्रित आधारित युग्म बनाने की क्षमता के कारण आनुवंशिक जानकारी के भंडारण के रूप में कार्य करते हैं, जो उच्च-गुणवत्ता वाले DNA प्रतिकृति और आनुवंशिक जानकारी के प्रतिलेखन(आनुवंशिकी) आनुवंशिक की अनुमति देता है। इसके विपरीत, न्यूक्लिक अम्ल के अणु प्रोटीन एंजाइम की तुलना में अपनी उत्प्रेरक क्षमता में केवल तीन प्रकार के हाइड्रोजन बंध, pi स्टैकिंग (राशि), और धातु-आयन समन्वय अन्तःक्रिया तक सीमित होते हैं। यह न्यूक्लिक अम्ल एकलक के कार्यात्मक समूहो की सीमित संख्या के कारण है: जबकि प्रोटीन विभिन्न कार्यात्मक समूहों के साथ बीस अलग-अलग एमिनो अम्ल से निर्मित होते हैं, न्यूक्लिक अम्ल सिर्फ चार रासायनिक रूप से समान न्यूक्लियोबेस से निर्मित होते हैं। इसके अतिरिक्त, DNA में RNA में पाए जाने वाले हाइड्रॉकसिल समूह की कमी होती है जो राइबोजाइम की तुलना में भी डीऑक्सीराइबोजाइम की उत्प्रेरक क्षमता को सीमित करता है।[5]

DNA उत्प्रेरक गतिविधि की अंतर्निहित न्यूनता के अतिरिक्त, प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले डीऑक्सीराइबोजाइम की स्पष्ट कमी मुख्य रूप से न्यूक्लिक अम्ल द्विक हेलिक्स के कारण भी हो सकती है। जैविक प्रणालियों में DNA की द्वि-तंतु संरचना जो इसके भौतिक लचीलेपन और तृतीयक संरचनाओ को बनाने की क्षमता को सीमित कर देगी, और इसलिए उत्प्रेरक के रूप में कार्य करने के लिए द्विक-तन्तु DNA की क्षमता को अत्यधिक सीमित कर देगी;[5]हालांकि जैविक एकल-तन्तु DNA के कुछ ज्ञात उदाहरण हैं जैसे कि मल्टीकॉपी एकल-तन्तु DNA (MSDNA), कुछ वायरस जीनोम, और DNA प्रतिकृति के समय निर्मित प्रतिकृति द्विशाख है। DNA और RNA के बीच और संरचनात्मक अंतर जैविक डीऑक्सीराइबोजाइम की कमी में एक भूमिका निभा सकते हैं, जैसे RNA आधारित यूरैसिल की तुलना में DNA आधारित थाइमिडीन का अतिरिक्त मिथाइल समूह या RNA के समय B-आकृति हेलिक्स को स्वीकार करने के लिए DNA की प्रवृत्ति A-आकृति हेलिक्स को स्वीकार करता है।[1]हालांकि, यह भी दिखाया गया है कि DNA संरचनाओ का निर्माण किया जा सकता है जो RNA नहीं कर सकता है, जो यह बताता है कि, हालांकि संरचनाओं में मतभेद हैं जो प्रत्येक आकृति को बना सकते हैं, न तो उनके संभावित संरचनात्मक रूपों के कारण प्राकृतिक रूप से कम या ज्यादा उत्प्रेरक है।[1]

2021 में, ज्ञात डीऑक्सीराइबोजाइम को सूचीबद्ध करने के लिए DNA moreDB डेटाबेस प्रदर्शित किया गया था।[6]


प्रकार

राइबोन्यूक्लाइजेस

17E DNAएंजाइम का ट्रांस-रूप (दो अलग-अलग तंतु )। अधिकांश राइबोन्यूक्लिअस डीएनएजाइम का एक समान रूप होता है, जिसमें एक अलग एंजाइम तंतु (blue/सियान) और कार्यद्रव्य तंतु (काला) होता है। ) पूरक आधारों की दो भुजाएं एंजाइम तंतु पर उत्प्रेरक अंतर्भाग (सियान) और एकल राइबोन्यूक्लियोटाइड (red) को फ़्लैंक करती हैं। कार्यद्रव्य तंतु । तीर राइबोन्यूक्लियोटाइड विभेद स्थल को दर्शाता है।

डीऑक्सीराइबोजाइम का सबसे प्रचुर वर्ग राइबोन्यूक्लाइज हैं, जो एक ट्रान्सएस्टरीफिकेशन प्रतिक्रिया के माध्यम से एक राइबोन्यूक्लियोटाइड्स फॉस्फोडाइस्टर बंध के बंधन विभेद को उत्प्रेरित करते हैं, जिससे 2'3'-चक्रीय फास्फेट अवसान और 5'-हाइड्रॉक्सिल अवसान बनता है।[5][7]

राइबोन्यूक्लिज डीऑक्सीराइबोजाइम सामान्यतः लंबे, एकल-फंसे ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड्स के रूप में चयन से गुजरते हैं जिनमें विभेद स्थल के रूप में कार्य करने के लिए एक एकल राइबोन्यूक्लियोटाइड आधार होता है। एक बार अनुक्रमित होने के बाद, डीऑक्सीराइबोजाइम के इस एकल-प्रजाति CIS-रूप को कार्यद्रव्य प्रभाव क्षेत्र (राइबोन्यूक्लियोटाइड विभेद स्थिति युक्त) और एंजाइम प्रभाव क्षेत्र (उत्प्रेरक अंतर्भाग युक्त) को विभिन्न तंतु में अलग करके दो-तंतु ट्रांस-प्रारूप में परिवर्तित किया जा सकता है जो अलग-अलग आधारित युग्म मे सम्मिलित होते है।

पहला ज्ञात डीऑक्सीराइबोजाइम एक राइबोन्यूक्लीज था, जिसे 1994 में रोनाल्ड ब्रेकर द्वारा खोजा गया था, जबकि स्क्रिप्स अनुसंधान संस्थान में गेराल्ड जॉयस की प्रयोगशाला में पोस्टडॉक्टोरल साथी थे।[8] यह डीऑक्सीराइबोजाइम, जिसे बाद में GR-5 नाम दिया गया,[9] एक राइबोन्यूक्लियोटाइड फ़ॉस्फ़ोएस्टर के Pb2+ - निर्भर विच्छेदन को उस दर पर जो उत्प्रेरित प्रतिक्रिया की तुलना में 100 गुना से अधिक है।[10] इसके बाद, अतिरिक्त RNA-विभेदन डीऑक्सीराइबोजाइम विकसित किए गए, जिसमे अलग-अलग धातु सहकारक सम्मिलित होते है, जिनमे Mg2+- निर्भर E2 डीऑक्सीराइबोजाइम और Ca2+-निर्भर Mg5 डीऑक्सीराइबोजाइम सम्मिलित है।[11] ये पहले डीऑक्सीराइबोजाइम एक पूर्ण RNA कार्यद्रव्य तंतु को उत्प्रेरित करने में असमर्थ थे, लेकिन चयन प्रक्रिया में पूर्ण RNA कार्यद्रव्य तंतु को सम्मिलित करके, डीऑक्सीराइबोजाइम जो पूर्ण RNA या पूर्ण DNA वाले कार्यद्रव्य के साथ कार्य करते थे, दोनों एक ही RNA आधार के साथ उपयोग करने में निपुण थे।[12] इन अधिक बहुमुखी डीऑक्सीराइबोजाइमों में से पहला, 8-17 और 10–23, वर्तमान में सबसे व्यापक रूप से अध्ययन किए जाने वाले डीऑक्सीराइबोजाइम हैं। वास्तव में, बाद में खोजे गए कई डीऑक्सीराइबोजाइम में 8-17 के समान उत्प्रेरक अंतर्भाग मूलभाव पाए गए थे, जिसमें पहले से खोजे गए Mg5 भी सम्मिलित थे, यह सुझाव देते हुए कि यह आकृति RNA विभेद समस्या के लिए सबसे सरल समाधान का प्रतिनिधित्व करती है।[7][13] 10-23 डीएनएजाइम में 15-न्यूक्लियोटाइड उत्प्रेरक अंतर्भाग होता है जो दो कार्यद्रव्य सामान्यतः प्रभाव क्षेत्र से घिरा होता है। यह डीएनएजाइम पूरक RNA को एक अयुग्मित प्यूरीन और एक युग्मित पाइरीमिडीन के बीच एक अनुक्रम विशिष्ट तरीके से कुशलतापूर्वक विभाजित करता है। AU या GU बनाम GC या AC को लक्षित करने वाले DNA एंजाइम अधिक प्रभावी होते हैं। इसके अतिरिक्त, RNA विभेद दरों को उत्प्रेरक लूप के संयोजन पर इंटरकेलेटर्स की प्रारम्भिक या डीओक्सीग्यूनिन के साथ डीऑक्सीइनोसिन के प्रतिस्थापन के बाद वृद्धि के लिए दिखाया गया है। विशेष रूप से, उत्प्रेरक के लिए 2'O-मिथाइल संशोधनों के अतिरिक्त कृत्रिम परिवेशीय और विवो दोनों में विभेद दर में काफी वृद्धि हुई है।

[14]</nowiki>

अन्य उल्लेखनीय डीऑक्सीराइबोजाइम राइबोन्यूक्लिज वे हैं जो एक निश्चित सहकारक के लिए अत्यधिक चयनात्मक होते हैं। इस समूह में Pb2+-विशिष्ट 17E ,UO22+-विशिष्ट 39E और Na+-विशिष्ट A43 जैसे धातु चयनात्मक डीऑक्सीराइबोजाइम हैं[15][16].[17] डीएनएजाइम की पहली क्रिस्टल संरचना 2016 में प्रकाशित की गई थी। ref>Ponce-Salvatierra A, Wawrzyniak-Turek K, Steuerwald U, Höbartner C, Pena V (January 2016). "डीएनए उत्प्रेरक की क्रिस्टल संरचना". Nature. 529 (7585): 231–234. Bibcode:2016Natur.529..231P. doi:10.1038/nature16471. PMID 26735012. S2CID 4461523.</ref>[18] 10-23 अंतर्भाग आधारित डीएनएजाइम और संबंधित MNA एंजाइम जो परिवेश के तापमान पर प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करते हैं, 2018 में वर्णित किए गए थे। [19] और हीटिंग की आवश्यकता के बिना कई अन्य अनुप्रयोगों के लिए इन न्यूक्लिक अम्ल आधारित एंजाइमों के उपयोग के लिए प्रारंभ किए गए।

यह लिंक और /101/1/65 यह लिंक DNA अणु 5'-GGAGAACGCGAGGCAAGGCTGGGAAATGTGGATCACGATT-3' का वर्णन करता है, जो एक डीऑक्सीराइबोजाइम के रूप में कार्य करता है जो एक थाइमिन डिमर की पुनर्निर्माण के लिए प्रकाश का उपयोग करता है, सेरोटोनिन को सहकारक (जैव रसायन) के रूप में उपयोग करता है।







RNA लिगेज

विशेष रुचि के DNA लिगैस हैं।[5] इन अणुओं ने RNA शाखाओं की प्रतिक्रियाओं में उल्लेखनीय रसायन-चयनात्मकता का प्रदर्शन किया है। हालांकि RNA तंतु में प्रत्येक दोहराई जाने वाली इकाई एक मुक्त हाइड्रॉक्सिल समूह को स्वीकार करती है, DNA लिगेज उनमें से सिर्फ एक को शाखा के प्रारम्भिक बिंदु के रूप में लेता है। यह पारंपरिक कार्बनिक रसायन के साथ नहीं किया जा सकता है।

अन्य प्रतिक्रियाएं

तब से कई अन्य डीऑक्सीराइबोजाइम विकसित किए गए हैं जो DNA फास्फोरिलीकरण, DNA एडिनाइलेशन, DNA डिग्लाइकोसाइलीकरण, पॉरफाइरिन धातुकरण, थाइमिन डिमर प्रकाश-प्रत्यावर्तन और DNA भेदन को उत्प्रेरित करते हैं।[20]

तरीके

Main article: घातांकीय संवर्धन द्वारा लिंगेड्स का व्यवस्थित विकास


कृत्रिम परिवेशीय चयन

क्योंकि प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले डीऑक्सीराइबोजाइम ज्ञात नहीं हैं, अधिकांश ज्ञात डीऑक्सीराइबोजाइम अनुक्रमों को कृत्रिम परिवेशीय चयन तकनीक में एक उच्च-प्रवाह कृत्रिम परिवेशीय तकनीक के माध्यम से खोजा गया है, जो घातीय संवर्धन द्वारा लिगैंड के व्यवस्थित विकास के समान है।[21][22] कृत्रिम परिवेशीय चयन बड़ी संख्या में यादृच्छिक DNA अनुक्रमों के एक निकाय का उपयोग करता है(सामान्यतः 1014-1015 अद्वितीय प्रजाति ) जिन्हें किसी विशिष्ट उत्प्रेरक गतिविधि के लिए जांचा जा सकता है। निकाय को ठोस चरण संश्लेषण के माध्यम से फॉस्फोरैमिडाइट विधि द्वारा संश्लेषित किया जाता है, जैसे कि प्रत्येक तंतु में दो स्थिर क्षेत्र होते हैं (PCR प्रवर्धन के लिए प्राथमिक (आणविक जीव विज्ञान) बाध्यकारी स्थिति) एक निश्चित लंबाई के यादृच्छिक क्षेत्र के किनारे, सामान्यतः 25-50 आधार लंबे होते हैं। इस प्रकार अद्वितीय प्रजाति की कुल संख्या, जिसे अनुक्रम स्थान कहा जाता है, जहां 4 N मे N यादृच्छिक क्षेत्र में आधारों की संख्या को दर्शाता है। क्योंकि 425 ≈1015, लंबाई में 25 से कम आधारों के यादृच्छिक क्षेत्रों को चुनने का कोई व्यावहारिक कारण नहीं है, जबकि आधारों की इस संख्या से ऊपर जाने का अर्थ है कि कुल अनुक्रम स्थान का सर्वेक्षण नहीं किया जा सकता है। हालांकि, अनुक्रम स्थान के अंदर दी गई उत्प्रेरक प्रतिक्रिया के लिए कई संभावित अनुबंधक हैं, 50 और उससे भी अधिक के यादृच्छिक क्षेत्रों ने सफलतापूर्वक उत्प्रेरक डीऑक्सीराइबोजाइम प्राप्त किए हैं।[22]

निकाय को पहले एक चयन चरण के अधीन किया जाता है, जिसके समय उत्प्रेरक प्रजाति गैर-उत्प्रेरक प्रजाति से अलग हो जाती हैं। यथावत पृथक्करण विधि उत्प्रेरित होने वाली प्रतिक्रिया पर निर्भर करेगी। एक उदाहरण के रूप में, राइबोन्यूक्लियोटाइड विभेद के लिए पृथक्करण चरण प्रायः आत्मीयता वर्णलेखन का उपयोग करता है, जिसमें प्रत्येक DNA तंतु से जुड़ा एक जैविक अंकितक राइबोन्यूक्लियोटाइड आधार के विभेद के माध्यम से किसी भी उत्प्रेरक सक्रिय तंतु से हटा दिया जाता है। यह उत्प्रेरक तंतु को एक आधार से अलग करने की अनुमति देता है जो विशेष रूप से अंकितक को बांधता है, क्योंकि गैर-सक्रिय तंतु आधार से बंधे रहेंगे, जबकि सक्रिय तंतु (जो अब अंकितक के पास नहीं हैं ) के माध्यम से प्रवाहित होंगे। इसके लिए एक सामान्य संरचना एक स्ट्रेप्टाविडिन संबंध आधारित बायोटिन अंकितक होता है।[21][22]न्यूक्लिक अम्ल आधारित पृथक्करण के जेल वैद्युतकणसंचलन का भी उपयोग किया जा सकता है जिसमें विभेद प्रतिक्रिया पर प्रजाति के आणविक भार में परिवर्तन जेल पर प्रतिक्रियाशील प्रजाति के स्थान में परिवर्तन का कारण बनने के लिए पर्याप्त है।[22] चयन चरण के बाद, प्रतिक्रियाशील निकाय को पुन: उत्पन्न करने और प्रतिक्रियाशील प्रजाति बढ़ाने के लिए पोलीमरेज़ चेन रिएक्शन (PCR) के माध्यम से प्रवर्धित किया जाता है, और प्रक्रिया को तब तक दोहराया जाता है जब तक कि पर्याप्त प्रतिक्रियाशीलता का एक निकाय प्राप्त न हो जाए। चयन के कई चक्रण की आवश्यकता होती है क्योंकि कुछ गैर-उत्प्रेरक प्रजाति अनिवार्य रूप से इसे किसी एकल चयन चरण के माध्यम से बनाती हैं। सामान्यतः स्पष्ट उत्प्रेरक गतिविधि के लिए 4-10 चक्रण की आवश्यकता होती है,[7]हालांकि अधिक कठोर उत्प्रेरक स्थितियों के लिए प्रायः अधिक चक्रण आवश्यक होते हैं। पर्याप्त संख्या में चक्कर लगाने के बाद, अंतिम निकाय को अनुक्रमित किया जाता है और उनकी उत्प्रेरक गतिविधि के लिए व्यक्तिगत प्रजाति का परीक्षण किया जाता है।[22]निकाय की गतिशीलता को गणितीय मॉडलिंग के माध्यम से वर्णित किया जा सकता है,[23] जो दर्शाता है कि कैसे ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड्स प्रयोजन के साथ प्रतिस्पर्धी बंधन से गुजरते हैं और कैसे मापदंडों के ठीक ट्यूनिंग के माध्यम से विकासवादी परिणाम में सुधार किया जा सकता है।

कृत्रिम परिवेशीय चयन के माध्यम से प्राप्त डीऑक्सीराइबोजाइम को चयन के समय स्थितियों के लिए अनुकूलित किया जाएगा, जैसे कि नमक(रसायन विज्ञान) की सघनता, PH, और कॉफ़ेक्टर(जैव रसायन) की उपस्थिति। इस कारण से, केवल विशिष्ट सह-कारकों या अन्य स्थितियों की उपस्थिति में उत्प्रेरक गतिविधि सकारात्मक चयन चरणों के साथ-साथ अन्य अवांछित स्थितियों के विरूद्ध नकारात्मक चयन चरणों का उपयोग करके प्राप्त की जा सकती है।

कृत्रिम परिवेशीय विकास

कृत्रिम परिवेशीय विकास के माध्यम से नए डीऑक्सीराइबोजाइम प्राप्त करने की एक समान विधि है। यद्यपि इस शब्द को प्रायः कृत्रिम परिवेशीय चयन के साथ एक दूसरे के स्थान पर प्रयोग किया जाता है, कृत्रिम परिवेशीय विकास में अधिक उचित रूप से एक अलग प्रक्रिया को संदर्भित करता है जिसमें प्रारंभिक ओलिगोन्यूक्लियोटाइड निकाय आनुवंशिक रूप से आनुवंशिक पुनर्संयोजन या बिंदु उत्परिवर्तन के माध्यम से बाद के क्रम में बदल जाता है।[21][22] बिंदु उत्परिवर्तन के लिए, विभिन्न यादृच्छिक, एकल उत्परिवर्तन के कई अलग-अलग प्रजाति उत्पन्न करने के लिए त्रुटि-प्रवण PCR का उपयोग करके निकाय को बढ़ाया जा सकता है। कृत्रिम परिवेशीय चयन के साथ, बढ़ी हुई गतिविधि के साथ विकसित प्रजाति कई चयन चरणों के बाद निकाय पर प्रवाहहीन हो जाएंगी, और एक बार पर्याप्त उत्प्रेरक गतिविधि तक पहुंचने के बाद, निकाय को सबसे सक्रिय प्रजाति की पहचान करने के लिए अनुक्रमित किया जा सकता है।

कृत्रिम परिवेशीय विकास के लिए प्रारंभिक निकाय अनुक्रम स्थान के एक संकुचित उपसमुच्चय से प्राप्त किया जा सकता है, जैसे कि कृत्रिम परिवेशीय चयन प्रयोग का एक निश्चित दौर, जिसे कभी-कभी कृत्रिम परिवेशीय पुनर्चयन भी कहा जाता है।[22]प्रारंभिक निकाय को एकल ओलिगोन्यूक्लियोटाइड तंतु के प्रवर्धन से भी प्राप्त किया जा सकता है। उत्तरार्द्ध के एक उदाहरण के रूप में, हाल के एक अध्ययन से पता चला है कि एक गैर-उत्प्रेरक ओलिगोन्यूक्लियोटाइड प्रणेता तंतु के कृत्रिम परिवेशीय विकास के माध्यम से एक कार्यात्मक डीऑक्सीराइबोजाइम का चयन किया जा सकता है। गोजातीय सीरम एल्ब्यूमिन के mRNA प्रतिलेख से प्राप्त एक अव्यवस्थित रूप से चुना गया DNA खंड चयन के 25 क्रम में यादृच्छिक बिंदु उत्परिवर्तन के माध्यम से विकसित किया गया था। विभिन्न निकाय संतति के गहन अनुक्रमण विश्लेषण के माध्यम से, प्रत्येक एकल उत्परिवर्तन के माध्यम से सबसे उत्प्रेरित डीऑक्सीराइबोजाइम तंतु के विकास को खोज निकाला जा सकता है।[24] एक गैर-उत्प्रेरक अग्रगामी से उत्प्रेरक DNA का यह पहला सफल विकास RNA विश्व परिकल्पना के लिए समर्थन प्रदान कर सकता है। एक अन्य हाल ही के अध्ययन में, राइबोजाइम के निष्क्रिय डीऑक्सीराइबो-एनालॉग के कृत्रिम परिवेशीय विकास के माध्यम से एक RNA लिगेज राइबोजाइम को डीऑक्सीराइबोजाइम में परिवर्तित किया गया था। नए RNA लिगेज डीऑक्सीराइबोजाइम में केवल बारह बिंदु उत्परिवर्तन सम्मिलित थे, जिनमें से दो का गतिविधि पर कोई प्रभाव नहीं पड़ा था, और मूल राइबोजाइम के लगभग 1/10 की विशिष्टता स्थिर थी, हालांकि शोधों ने अनुमान लगाया कि आगे के चयन के माध्यम से गतिविधि को अधिक बढ़ाया जा सकता है।[25] विभिन्न न्यूक्लिक अम्ल के बीच कार्य के हस्तांतरण के लिए यह पहला साक्ष्य विभिन्न पूर्व-RNA विश्व परिकल्पनाओ के लिए के लिए समर्थन प्रदान कर सकता है।

सही उत्प्रेरण?

क्योंकि अधिकांश डीऑक्सीराइबोजाइम उत्पाद निषेध से ग्रस्त हैं और इस प्रकार एकल-आवर्त व्यवहार प्रदर्शित करते हैं, कभी-कभी यह तर्क दिया जाता है कि डीऑक्सीराइबोजाइम सही उत्प्रेरक व्यवहार प्रदर्शित नहीं करते हैं क्योंकि वे अधिकांश जैविक एंजाइमों की तरह बहु-आवर्त उत्प्रेरण से नहीं गुजर सकते हैं। हालांकि, एक उप्रेरण की सामान्य परिभाषा के लिए केवल यह आवश्यक है कि पदार्थ किसी रासायनिक प्रतिक्रिया की दर को अभिक्रिया मे उपभुक्त किए बिना गति देता है (यानी यह स्थायी रूप से रासायनिक रूप से परिवर्तित नहीं होता है और इसे पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है)। इस प्रकार, इस परिभाषा के अनुसार, एकल-आवर्त डीऑक्सीराइबोजाइम वास्तव में उत्प्रेरक हैं।[5] इसके अतिरिक्त, कई अन्तः जनित (जीव विज्ञान) एंजाइम (प्रोटीन और राइबोजाइम दोनों) भी एकल-आवर्त व्यवहार प्रदर्शित करते हैं,[5] और इसलिए उत्प्रेरक के वर्ग से डीऑक्सीराइबोजाइम का व्यतिरेक सिर्फ इसलिए कि यह बहु-आवर्त व्यवहार को प्रदर्शित नहीं करता है, क्योंकि यह अनुपयुक्त लगता है।

प्रयोग

हालांकि DNA एंजाइम से पहले RNA एंजाइम की खोज की गई थी, बाद वाले के कुछ अलग फायदे हैं। DNA अधिक लागत प्रभावी है, और DNA को लंबी अनुक्रम लंबाई के साथ बनाया जा सकता है और ठोस-चरण संश्लेषण में उच्च शुद्धता के साथ बनाया जा सकता है।[26] कई अध्ययनों ने आयोजित कोशिकाओं में इन्फ्लूएंजा A और B वायरस प्रतिकृति को रोकने के लिए डीएनएजाइम के उपयोग को दिखाया है।[27][28][29][30][31][32] डीएनएजाइम को SARS कोरोनावायरस (SARS-CoV),[32] श्वसन सिंकाइटियल वायरस (RSV),[32] मानव राइनोवायरस 14 [33] और दवा चिकित्सीय परीक्षण (HCV) [34] प्रतिकृति को बाधित करने के लिए भी दिखाया गया है।


औषधि नैदानिक ​​परीक्षण

अस्थमा को टाइप 2 सहायक T कोशिका (Th2) द्वारा प्रेरित ईोसिनोफिल-उत्प्रेरित सूजन की विशेषता है। डीएनएजाइम के साथ Th2 मार्ग के प्रतिलेखन कारक, GATA3, को लक्षित करके सूजन को कम करना संभव हो सकता है। SB010 की सुरक्षा और प्रभावकारिता, एक नए 10-23 DNA एंजाइम का मूल्यांकन किया गया था, और चरण IIa नैदानिक ​​​​परीक्षणों में GATA3 घटक RNA को विभाजित करने और निष्क्रिय करने की क्षमता पाई गई। SB010 के साथ उपचार करने से एलर्जिक अस्थमा के पुरुष रोगियों में एलर्जेन के बढ़ने के बाद देर से और प्रारम्भिक दमा की प्रतिक्रिया दोनों में काफी कमी आती है।[35] प्रतिलेखन कारक GATA-3 भी नासूर के साथ बड़ी आंत में सूजन (UC) में एक नई चिकित्सीय विधि के लिए DNA एंजाइम सामयिक सूत्रीकरण SB012 का एक रोचक प्रयोजन है। UC एक सूजन-संबंधी आंत्र रोग है जो पाचन नलिका अन्ननाल की स्थायी सूजन से परिभाषित होता है, और एक सतही, निरंतर श्लैष्मिक सूजन की विशेषता होती है, जो मुख्य रूप से बड़ी आंत को प्रभावित करती है। जो रोगी वर्तमान UC उपचार विधिओ का प्रभावी ढंग से जवाब नहीं देते हैं, उनमें गंभीर कमियां दिखाई देती हैं, जिनमें से एक कोलोरेक्टल सर्जरी का कारण बन सकती है, और इसके परिणामस्वरूप जीवन की गुणवत्ता में गंभीर रूप से प्रभावित हो सकती है। इस प्रकार, मध्यम या गंभीर UC वाले रोगियों को नए चिकित्सीय विकल्पों से महत्वपूर्ण रूप से लाभान्वित हो सकते हैं, जिनमें से SB012 चरण I नैदानिक ​​​​परीक्षणों में है।[36] एटोपिक डार्माटाइटिस (AD) त्वचा मे जलन उत्पन्न करने वाला एक विकार है, जिसमें रोगी एक्जिमा से पीड़ित होते हैं, प्रभावित त्वचा पर प्रायः गंभीर खुजली होती है, साथ ही जटिलताएं और आनुषंगिक संक्रमण होते हैं। Th2-संशोधित प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं के उन्नयन से AD सतहे उत्पन्न होती हैं, इसलिए GATA-3 को लक्षित करने वाले DNA एंजाइमो का उपयोग करते हुए एक नए AD दृष्टिकोण एक संभाव्य उपचार विकल्प है। सामयिक DNA एंजाइम SB011 वर्तमान में द्वितीय चरण के नैदानिक ​​परीक्षणों में है।[37]

कैंसर के उपचार के लिए DNA एंजाइम अनुसंधान भी चल रहा है। एक 10-23 डीएनए एंजाइम का विकास जो अपने mRNA को लक्षित करके IGF-I (इंसुलिन जैसा विकास कारक I, सामान्य कोशिका वृद्धि के साथ-साथ ट्यूमरजन्यजनन में योगदानकर्ता) की अभिव्यक्ति को अवरुद्ध कर सकता है, IGF- के स्राव को अवरुद्ध करने के लिए उपयोगी हो सकता है। पौरूष ग्रन्थि उपद्रव प्राथमिक कोशिकाओं से अंततः पौरूष ग्रन्थि ट्यूमर के विकास को रोकता हूं। इसके अतिरिक्त, इस उपचार से यह अपेक्षा की जाती है कि यकृत में IGF-I के निषेध (सीरम IGF-I का प्रमुख स्रोत) के माध्यम से, यकृत उपापचय को भी रोक दिया जाएगा।[38]



संवेदक

डीएनएजाइम ने धातु जैव-संवेदक में व्यावहारिक उपयोग स्थापित करता है।[39][40] मिनेसोटा में सेंट पॉल पब्लिक स्कूलों में पानी में लेड आयन का पता लगाने के लिए लेड आयन के लिए डीएनएजाइम आधारित जैव-संवेदक का उपयोग किया गया था।[41] इसके अतिरिक्त, डीएनएजाइम का उपयोग बहुविध जैव-आमापन के विकास के लिए एप्टामर और न्यूक्लिक अम्ल जैव-अभिग्राही के संयोजन में किया गया है।[42]


असममित संश्लेषण

चिरायता (रसायन विज्ञान) एक अन्य गुण है जिसका डीएनएजाइम उपयोग कर सकता है। DNA प्रकृति में दक्षिणावर्ती के द्वि कुंडली के रूप में होता है और असममित संश्लेषण में एक चिरल उत्प्रेरक एक अचिरल स्रोत से चिरल अणुओं के संश्लेषण में एक मूल्यवान उपकरण है। एक प्रयोग में एक अंतरालक के माध्यम से तांबा आयन को जोड़कर एक कृत्रिम DNA उत्प्रेरक तैयार किया गया था।[43] कॉपर-DNAसम्मिश्रण ने साइक्लोपेंटैडीन और एज़ा चेल्कोन के बीच पानी में डायल्स-एल्डर प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित किया। प्रतिक्रिया उत्पाद (एंडो और एक्सो) को 50% की एनैन्टीओमेरिक अधिकता में सम्मिलित पाए गए बाद में यह पाया गया कि 99% की एक एनैन्टीओमेरिक अधिकता को प्रेरित किया जा सकता है, और यह दर और एनेंटिओसेक्लेक्टिविटी दोनों DNAअनुक्रम से संबंधित थे।

HGQ डीएनएजाइम के साथ जैवसंयुग्मन

हेमीन/G-चतुष्टय डीएनएजाइम में G-चतुष्टय बनाने वाला DNA होता है जो सह-कारक हेमिन (a.k.a. Fe (III) प्रोटोपोरफिरिन IX) को जोड़ सकता है, जिससे एक सम्मिश्रण बनता है जो हाइड्रोजन पेरोक्साइड की उपस्थिति में कुछ ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया कर सकता है।[44] यह डीएनएजाइम, डोपामाइन और एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट,जैसे छोटे अणुओ को ऑक्सीकृत कर सकता है,[45] लेकिन छोटे अणुओ को जोड़कर पेप्टाइड्स और प्रोटीन के संशोधन के लिए भी उपयोग किया जा सकता है।[46][47][48]

अन्य उपयोग

रसायन विज्ञान में DNA के अन्य उपयोग DNA-प्रतिरूप संश्लेषण, एनेंटियोसेलेक्टिव उत्प्रेरण,[49] DNA नैनोतंत्रिका और DNA अभिकलन मे है।[50]

यह भी देखें


संदर्भ

  1. ↑ 1.0 1.1 1.2 Breaker RR (May 1997). "डीएनए एंजाइम". Nature Biotechnology. 15 (5): 427–431. doi:10.1038/nbt0597-427. PMID 9131619. S2CID 1918660.
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बाहरी संबंध

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