कैलिफ़ोर्निया: आनुवंशिक वर्णमाला केवल चार अक्षरों से बनी है, जो चार न्यूक्लियोटाइड्स, आणविक निर्माण इकाइयों का प्रतिनिधित्व करती है जो सभी डीएनए बनाती हैं। वैज्ञानिक लंबे समय से सोच रहे हैं कि क्या प्रयोगशाला में नए न्यूक्लियोटाइड को संश्लेषित करके वर्णमाला में नए अक्षर जोड़ना संभव है, लेकिन इस आविष्कार की उपयोगिता इस बात पर निर्भर है कि कोशिकाएं प्रोटीन का उत्पादन करने के लिए कृत्रिम न्यूक्लियोटाइड को पहचान सकती हैं और उनका उपयोग कर सकती हैं या नहीं।
कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सैन डिएगो के स्कैग्स स्कूल ऑफ फार्मेसी एंड फार्मास्युटिकल साइंसेज के शोधकर्ता सिंथेटिक डीएनए की क्षमता को समझने की दिशा में एक कदम आगे बढ़ गए हैं।
नेचर कम्युनिकेशंस में प्रकाशित निष्कर्ष वैज्ञानिकों को कस्टम प्रोटीन डिजाइन करके नई दवाएं बनाने में मदद कर सकते हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि आरएनए पोलीमरेज़, प्रोटीन संश्लेषण में शामिल सबसे महत्वपूर्ण एंजाइमों में से एक, एक कृत्रिम आधार जोड़ी को ठीक उसी तरह से पहचानने और स्थानांतरित करने में सक्षम था जैसा कि यह प्राकृतिक आधार जोड़े के साथ करता है। यूसी सैन डिएगो में स्कैग्स स्कूल ऑफ फार्मेसी एंड फार्मास्युटिकल साइंसेज के प्रोफेसर, वरिष्ठ लेखक डोंग वांग, पीएचडी, ने कहा, “केवल चार न्यूक्लियोटाइड के साथ पृथ्वी पर जीवन कितना विविध है, इस पर विचार करते हुए, अगर हम और जोड़ सकते हैं तो क्या हो सकता है इसकी संभावनाएं आकर्षक हैं।” .
“आनुवंशिक कोड का विस्तार उन अणुओं की सीमा में काफी विविधता ला सकता है जिन्हें हम प्रयोगशाला में संश्लेषित कर सकते हैं और हम डिज़ाइनर प्रोटीन को चिकित्सीय के रूप में कैसे देखते हैं, इसमें क्रांतिकारी बदलाव आएगा।” वांग ने फाउंडेशन फॉर एप्लाइड मॉलिक्यूलर इवोल्यूशन में स्टीवन ए. बेनर, पीएचडी, और साल्क इंस्टीट्यूट फॉर बायोलॉजिकल स्टडीज में दिमित्री ल्यूमकिस, पीएचडी के साथ अध्ययन का सह-नेतृत्व किया। डीएनए बनाने वाले चार न्यूक्लियोटाइड्स को एडेनिन (ए), थाइमिन (टी), गुआनिन (जी) और साइटोसिन (सी) कहा जाता है।
डीएनए के एक अणु में, न्यूक्लियोटाइड एक अद्वितीय आणविक ज्यामिति के साथ आधार जोड़े बनाते हैं जिन्हें वॉटसन और क्रिक ज्यामिति कहा जाता है, जिसका नाम उन वैज्ञानिकों के नाम पर रखा गया है जिन्होंने 1953 में डीएनए की डबल-हेलिक्स संरचना की खोज की थी। ये वॉटसन और क्रिक जोड़े हमेशा एक ही विन्यास में बनते हैं: ए-टी और सी-जी. डीएनए की डबल-हेलिक्स संरचना तब बनती है जब कई वॉटसन और क्रिक बेस जोड़े एक साथ आते हैं।
वांग ने कहा, “यह जैविक जानकारी को एन्कोड करने के लिए एक उल्लेखनीय प्रभावी प्रणाली है, यही कारण है कि प्रतिलेखन और अनुवाद में गंभीर गलतियाँ अपेक्षाकृत दुर्लभ हैं।” “जैसा कि हमने भी सीखा है, हम समान ज्यामिति प्रदर्शित करने वाले सिंथेटिक आधार जोड़े का उपयोग करके इस प्रणाली का फायदा उठाने में सक्षम हो सकते हैं।” अध्ययन मानक आनुवंशिक वर्णमाला के एक नए संस्करण का उपयोग करता है, जिसे कृत्रिम रूप से विस्तारित आनुवंशिक सूचना प्रणाली (एईजीआईएस) कहा जाता है, जिसमें दो नए आधार जोड़े शामिल हैं।
मूल रूप से बेनर द्वारा विकसित, एईजीआईएस एक नासा-समर्थित पहल के रूप में शुरू हुआ ताकि यह समझने की कोशिश की जा सके कि अलौकिक जीवन कैसे विकसित हो सकता है। बैक्टीरिया से आरएनए पोलीमरेज़ एंजाइमों को अलग करके और सिंथेटिक बेस जोड़े के साथ उनकी बातचीत का परीक्षण करके, उन्होंने पाया कि एईजीआईएस से सिंथेटिक बेस जोड़े एक ज्यामितीय संरचना बनाते हैं जो प्राकृतिक आधार जोड़े के वॉटसन और क्रिक ज्यामिति जैसा दिखता है। परिणाम: डीएनए का प्रतिलेखन करने वाले एंजाइम इन सिंथेटिक आधार युग्मों और प्रकृति में पाए जाने वाले युग्मों के बीच अंतर नहीं बता सकते हैं। वांग ने कहा, “जीव विज्ञान में, संरचना कार्य निर्धारित करती है।”
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“मानक आधार जोड़े के समान संरचना के अनुरूप, हमारे सिंथेटिक आधार जोड़े रडार के नीचे फिसल सकते हैं और सामान्य प्रतिलेखन प्रक्रिया में शामिल हो सकते हैं।” सिंथेटिक जीव विज्ञान की संभावनाओं का विस्तार करने के अलावा, निष्कर्ष एक परिकल्पना का भी समर्थन करते हैं जो वॉटसन और क्रिक की मूल खोज से जुड़ी है। यह परिकल्पना, जिसे टॉटोमर परिकल्पना कहा जाता है, कहती है कि मानक चार न्यूक्लियोटाइड्स टॉटोमेराइजेशन, या एक ही संरचना वाले कई संरचनात्मक वेरिएंट के बीच न्यूक्लियोटाइड्स की प्रवृत्ति के कारण बेमेल जोड़े बना सकते हैं। इस घटना को बिंदु उत्परिवर्तन, या आनुवंशिक उत्परिवर्तन का एक स्रोत माना जाता है जो डीएनए अनुक्रम में केवल एक आधार जोड़ी को प्रभावित करता है। वांग ने कहा, “टॉटोमेराइजेशन न्यूक्लियोटाइड्स को जोड़े में एक साथ आने की अनुमति देता है, जबकि आमतौर पर ऐसा नहीं होता है।”
“दुर्घटनाओं का टॉटोमेराइजेशन प्रतिकृति और अनुवाद प्रक्रियाओं में देखा गया है, लेकिन यहां हम पहला प्रत्यक्ष संरचनात्मक प्रमाण प्रदान करते हैं कि टॉटोमेराइजेशन प्रतिलेखन के दौरान भी होता है।” शोधकर्ता अब यह परीक्षण करने में रुचि रखते हैं कि क्या उन्होंने यहां जो प्रभाव देखा है वह सिंथेटिक बेस जोड़े और सेलुलर एंजाइमों के अन्य संयोजनों में सुसंगत है या नहीं। वांग ने कहा, “हम स्टीव और दिमित्री के साथ एक बहु-विषयक सहयोगी टीम को इकट्ठा करने के लिए उत्साहित हैं जो हमें विस्तारित वर्णमाला पर प्रतिलेखन के आणविक आधार से निपटने की अनुमति देती है।”
