2023 लेखक: Bryan Walter | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-05-21 22:25
एक क्लैंप राइबोजाइम द्वारा आरएनए की प्रमोटर-निर्भर नकल
कनाडा के वैज्ञानिकों ने इन विट्रो इवोल्यूशन का उपयोग करते हुए एक आरएनए एंजाइम (राइबोजाइम) बनाया है जो अपने प्रमोटर की विशिष्ट पहचान के बाद आरएनए अणुओं को स्थिर रूप से पुन: उत्पन्न करने में सक्षम है। यह आरएनए पर आधारित पृथ्वी पर आधुनिक जीवन की उत्पत्ति की परिकल्पना का समर्थन करने में महत्वपूर्ण योगदान देता है। शोध रिपोर्ट साइंस जर्नल में प्रकाशित हुई है।
आरएनए दुनिया की अवधारणा पहली बार 1962 में अलेक्जेंडर रिच द्वारा तैयार की गई थी, यह शब्द 1986 में वाल्टर गिल्बर्ट द्वारा गढ़ा गया था। इस परिकल्पना का सार यह है कि विकास के भोर में, राइबोन्यूक्लिक एसिड (आरएनए) पहला जटिल जैव-अणु था जो स्व-प्रजनन और उत्प्रेरण में सक्षम था। इसके मोनोमर्स - न्यूक्लियोटाइड्स - जीवित प्रणालियों की भागीदारी के बिना रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान बन सकते हैं; 2020 में, टोमोनोरी तोतानी ने ब्रह्मांड में इसकी यादृच्छिक घटना का एक सांख्यिकीय मॉडल प्रस्तावित किया। बाद में, आरएनए डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड (डीएनए) में विकसित हुआ, जो आनुवंशिक जानकारी के भंडारण के लिए बेहतर अनुकूल है, और पेप्टाइड्स के साथ इसके यौगिकों - राइबोन्यूक्लियोप्रोटीन - प्रोटीन में जो बेहतर उत्प्रेरक, परिवहन, संरचनात्मक और संवेदी कार्य करते हैं। आधुनिक जीवों में आरएनए दुनिया के उत्तराधिकारी राइबोसोम हैं, जिनकी राइबोजाइम गतिविधि अनुवाद प्रक्रिया के लिए जिम्मेदार है, साथ ही एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) के रूप में ऊर्जा के सार्वभौमिक उत्पादन और भंडारण और कोएंजाइम और सिग्नलिंग के रूप में राइबोन्यूक्लियोटाइड्स के कामकाज के लिए जिम्मेदार है। अणु।
पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति के वैकल्पिक सिद्धांत प्रस्तावित किए गए हैं। यह भी संभव है कि आरएनए जीवन पहले नहीं था, लेकिन यह सबसे सफल निकला। फिर भी, आरएनए दुनिया की परिकल्पना वर्तमान में विज्ञान पर हावी है, हालांकि इसमें कई अंतराल हैं। उनमें से एक पोलीमरेज़ राइबोज़ाइम (एक आरएनए टेम्पलेट पर आरएनए को संश्लेषित करना) की उपस्थिति की व्याख्या करना है, जिसमें पर्याप्त प्रक्रियात्मकता है (परिणामी बहुलक को जारी किए बिना अनुक्रमिक मोनोमर्स को संलग्न करने की क्षमता)। इन विट्रो में उन्हें बनाने के मौजूदा प्रयास मैट्रिक्स के लिए ऐसे राइबोजाइम की कम आत्मीयता के कारण विशेष रूप से सफल नहीं रहे हैं।
साइमन फ्रेजर विश्वविद्यालय के पीटर अनराउ और रजवान कोजोकारू ने सुझाव दिया कि आरएनए पोलीमरेज़ राइबोजाइम एक विशिष्ट प्राइमर के साथ आंशिक रूप से संकरण कर सकता है जो जीवाणु प्रतिलेखन दीक्षा सिग्मा कारक जैसा दिखता है जो आरएनए पोलीमरेज़ को कुछ जीनों के प्रमोटरों से बांधता है। एक खुले विन्यास में एक स्लाइडिंग क्लिप का ऐसा एनालॉग टेम्पलेट एकल-फंसे आरएनए को ढूंढ सकता है और इसे ठीक करने के बाद, प्राइमर को इसके राइबोजाइम बाइंडिंग साइट से अलग कर सकता है, क्लिप को एक बंद रूप में परिवर्तित कर सकता है और प्रक्रियात्मकता प्रदान कर सकता है। बैक्टीरियल डीएनए पर निर्भर आरएनए पोलीमरेज़ एक समान सिद्धांत द्वारा काम करते हैं।
उनकी परिकल्पना का परीक्षण करने के लिए, काम के लेखकों ने प्रसिद्ध आरएनए पोलीमरेज़ राइबोजाइम बी 6.61 से शुरू किया, जिसमें एक उत्प्रेरक लिगेज कोर और एक अतिरिक्त डोमेन होता है जो न्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट (न्यूक्लिक एसिड मोनोमर्स) का लगाव प्रदान करता है। मूल अणु को इसमें एक प्राइमर-बाइंडिंग साइट जोड़कर संशोधित किया गया था, 1013 बायोमोलेक्यूल वेरिएंट प्राप्त करने के लिए यादृच्छिक अनुक्रम डालने और अतिरिक्त डोमेन से अतिरिक्त अनुक्रम को हटा दिया गया था। अणुओं के परिणामी पूल को लक्षित चयन के 30 चक्रों के अधीन किया गया था, गैर-मैट्रिक्स-विशिष्ट वेरिएंट को समाप्त करने और व्यावहारिक क्लैंप और उच्च प्रक्रियात्मकता को उजागर करने के लिए।
विभिन्न उत्परिवर्तजनों के प्रभाव में इन विट्रो में आगे विकास के माध्यम से, शोधकर्ताओं ने एक क्लैंप (क्लैंपिंग पोलीमरेज़, सीपी) के साथ एक कार्यात्मक आरएनए पोलीमरेज़ राइबोजाइम प्राप्त किया।कई प्रयोगों में, उन्होंने दिए गए आरएनए टेम्प्लेट के प्रमोटरों की सफलतापूर्वक पहचान की, उन्हें बांध दिया और कुशलता से उनकी प्रतियां तैयार कीं, जैसे कि प्रोकैरियोट्स के डीएनए-निर्भर आरएनए पोलीमरेज़ कैसे काम करते हैं।
क्लैम्प्ड पोलीमरेज़ राइबोज़ाइम (शीर्ष) और जीवाणु डीएनए-निर्भर आरएनए पोलीमरेज़ (केंद्र) द्वारा प्रतिलेखन दीक्षा। नीचे एक खुले और बंद क्लैंप की द्वितीयक संरचना है
"इस आरएनए पोलीमरेज़ में आधुनिक प्रोटीन पोलीमरेज़ की कई विशेषताएं हैं; यह आरएनए प्रमोटर को पहचानने और आरएनए की प्रक्रियात्मक रूप से प्रतिलिपि बनाने के लिए विकसित हुआ है। इन परिणामों का अर्थ है कि जीवन के विकास के शुरुआती चरणों में समान राइबोजाइम ने समान रूप से जटिल जैविक गुणों का अधिग्रहण किया हो सकता है,”उनरू ने समझाया।
सीपी प्रक्रियात्मक रूप से एक ही प्रमोटर प्रकार पर कई प्राइमरों का विस्तार करता है
CP. के प्राइमर-बाइंडिंग डोमेन के अनुक्रम के आधार पर एक विशिष्ट प्राइमर के संश्लेषण द्वारा प्रदान किए गए प्रमोटर की चयनात्मकता
"एक प्रयोगशाला सेटिंग में जीवन की मौलिक जटिलता की जांच करके, हम इस बात की संभावना का आकलन करना शुरू कर सकते हैं कि मंगल जैसे अन्य ग्रहों में जीवन का समर्थन करने की कितनी क्षमता थी या अभी भी है।"
पहले, शोधकर्ता आरएनए पोलीमरेज़ राइबोजाइम के संश्लेषण के लिए "इन विट्रो इवोल्यूशन" का उपयोग करने में सक्षम रहे हैं, लेकिन उनके पास क्लैंप नहीं है और संश्लेषण सटीकता में सीमित हैं। इसके अलावा, विभिन्न वैज्ञानिक टीमों ने दिखाया है कि जीवन के उद्भव के दौरान न्यूक्लियोटाइड के संश्लेषण को नमी में चक्रीय परिवर्तन द्वारा सुगम बनाया गया था, और मिट्टी उनसे आरएनए के संश्लेषण के लिए उपयुक्त सब्सट्रेट के रूप में काम कर सकती है।
