प्रूफरीडिंग (जीवविज्ञान)
प्रूफरीडिंग (proofreading) शब्द का उपयोग आनुवंशिकी में उन त्रुटि-सुधार प्रक्रियाओं के लिए किया जाता है, जिन्हें पहली बार जॉन हॉपफील्ड[1] और जैक्स निनियो (Jacques Ninio) द्वारा प्रस्तावित किया गया था। ये प्रक्रियाएं DNA प्रतिकृति (DNA replication), प्रतिरक्षा प्रणाली की विशिष्टता, और एंजाइम-सब्सट्रेट पहचान सहित कई अन्य प्रक्रियाओं में शामिल होती हैं, जिनमें उच्च विशिष्टता की आवश्यकता होती है। हॉपफील्ड और निनियो की काइनेटिक प्रूफरीडिंग (kinetic proofreading) क्रियाविधि गैर-संतुलन सक्रिय प्रक्रियाएं हैं जो विभिन्न जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं की विशिष्टता को बढ़ाने के लिए ATP का उपभोग करती हैं।
बैक्टीरिया में, तीनों DNA पॉलीमरेज़ (I, II और III) में 3' → 5' एक्सोन्यूक्लिएज (exonuclease) गतिविधि का उपयोग करके प्रूफरीडिंग करने की क्षमता होती है। जब एक गलत बेस पेयर की पहचान होती है, तो DNA पॉलीमरेज़ अपनी दिशा को DNA के एक बेस पेयर द्वारा पीछे की ओर मोड़ता है और बेमेल बेस को बाहर निकाल देता है। बेस को बाहर निकालने के बाद, पॉलीमरेज़ सही बेस को फिर से डाल सकता है और प्रतिकृति जारी रह सकती है।
यूकेरियोट्स में, केवल वे पॉलीमरेज़ जो बढ़ाव (elongation) (डेल्टा और एप्सिलॉन) से निपटते हैं, उनमें प्रूफरीडिंग क्षमता (3' → 5' एक्सोन्यूक्लिएज गतिविधि) होती है।[2] प्रूफरीडिंग mRNA ट्रांसलेशन में भी होती है जो प्रोटीन संश्लेषण के लिए होता है। इस मामले में, एक क्रियाविधि पेप्टाइड बॉन्ड निर्माण से पहले किसी भी गलत अमीनोएसाइल-tRNA को मुक्त करना है।
DNA प्रतिकृति में प्रूफरीडिंग की सीमा उत्परिवर्तन दर (mutation rate) को निर्धारित करती है, और यह अलग-अलग प्रजातियों में अलग-अलग होती है।[3] उदाहरण के लिए, DNA पॉलीमरेज़ एप्सिलॉन जीन में उत्परिवर्तन के कारण प्रूफरीडिंग का नुकसान मानव कोलोरेक्टल कैंसर में DNA के प्रति मिलियन बेस पर 100 से अधिक उत्परिवर्तन वाले एक हाइपर-म्यूटेटेड जीनोटाइप का परिणाम देता है।
अन्य आणविक प्रक्रियाओं में प्रूफरीडिंग की सीमा प्रजातियों के प्रभावी जनसंख्या आकार (effective population size) और समान प्रूफरीडिंग तंत्र से प्रभावित जीनों की संख्या पर निर्भर कर सकती है।[4]
बैक्टीरियोफेज T4 DNA पॉलीमरेज़
बैक्टीरियोफेज (फेज) T4 जीन 43 फेज के DNA पॉलीमरेज़ प्रतिकृति एंजाइम को एनकोड करता है। तापमान-संवेदनशील (ts) जीन 43 उत्परिवर्ती की पहचान की गई है जिनमें एक एंटीम्यूटेटर फेनोटाइप होता है, यानी वाइल्ड टाइप की तुलना में सहज उत्परिवर्तन की दर कम होती है।[5] इनमें से एक उत्परिवर्ती, tsB120 के अध्ययन से पता चला है कि इस उत्परिवर्ती द्वारा निर्दिष्ट DNA पॉलीमरेज़ DNA टेम्प्लेट को वाइल्ड-टाइप पॉलीमरेज़ की तुलना में धीमी गति से कॉपी करता है। हालाँकि, 3' से 5' एक्सोन्यूक्लिएज गतिविधि वाइल्ड-टाइप से अधिक नहीं थी। DNA प्रतिकृति के दौरान, नए बने DNA में स्थिर रूप से शामिल होने वाले न्यूक्लियोटाइड का अनुपात वाइल्ड-टाइप की तुलना में tsB120 उत्परिवर्ती के मामले में 10 से 100 गुना अधिक है। यह प्रस्तावित किया गया था कि एंटीम्यूटेटर प्रभाव को न्यूक्लियोटाइड चयन में अधिक सटीकता और tsB120 पॉलीमरेज़ द्वारा गैर-पूरक न्यूक्लियोटाइड (प्रूफरीडिंग) को हटाने की बढ़ी हुई दक्षता दोनों द्वारा समझाया जा सकता है।
जब वाइल्ड-टाइप जीन 43 DNA पॉलीमरेज़ वाले फेज T4 विरियन को या तो पराबैंगनी प्रकाश, जो DNA में साइक्लोब्यूटेन पाइरीमिडीन डाइमर क्षति का परिचय देता है, या सोरलेन-प्लस-प्रकाश, जो पाइरीमिडीन एडक्ट्स का परिचय देता है, के संपर्क में लाया जाता है, तो उत्परिवर्तन की दर बढ़ जाती है। हालाँकि, ये उत्परिवर्तजन प्रभाव तब बाधित होते हैं जब फेज का DNA संश्लेषण tsCB120 एंटीम्यूटेटर पॉलीमरेज़, या किसी अन्य एंटीम्यूटेटर पॉलीमरेज़, tsCB87 द्वारा उत्प्रेरित होता है।[6] ये निष्कर्ष बताते हैं कि DNA क्षति द्वारा उत्परिवर्तन के प्रेरण का स्तर जीन 43 DNA पॉलीमरेज़ प्रूफरीडिंग फ़ंक्शन से दृढ़ता से प्रभावित हो सकता है।
SARS-CoV-2 प्रूफरीडिंग एंजाइम
सीवियर एक्यूट रेस्पिरेटरी सिंड्रोम कोरोनावायरस 2 (SARS-CoV-2) COVID-19 महामारी का कारण बनने वाला एजेंट है। SARS-CoV-2 RNA वायरस जीनोम एक प्रतिकृति-और-ट्रांसक्रिप्शन कॉम्प्लेक्स को एनकोड करता है, जो एक मल्टीसबयूनिट प्रोटीन मशीन है जो वायरल जीनोम प्रतिकृति और ट्रांसक्रिप्शन करती है, जो वायरस जीवन चक्र के लिए आवश्यक प्रक्रियाएं हैं। कोरोनावायरस जीनोम द्वारा निर्दिष्ट प्रोटीनों में से एक एक गैर-संरचनात्मक प्रोटीन, nsp14 है, जो एक 3'-से-5' एक्सोराइबोन्यूक्लिएज (ExoN) है। यह प्रोटीन प्रोटीन कॉम्प्लेक्स nsp10-nsp14 में रहता है जो RNA संश्लेषण की प्रूफरीडिंग करके प्रतिकृति निष्ठा को बढ़ाता है, जो वायरस जीवन चक्र के लिए एक महत्वपूर्ण गतिविधि है।[7] इसके अलावा, कोरोनावायरस प्रूफरीडिंग एक्सोराइबोन्यूक्लिएज nsp14-ExoN संक्रमण के दौरान उत्पन्न आनुवंशिक पुनर्संयोजन को बनाए रखने के लिए आवश्यक है।
संदर्भ
- ↑ Hopfield, J. J.. (October 1974). "Kinetic Proofreading: A New Mechanism for Reducing Errors in Biosynthetic Processes Requiring High Specificity". Proceedings of the National Academy of Sciences. 71 (10) 4135–4139. doi:10.1073/pnas.71.10.4135.
- ↑ (2007). "PCNA, the Maestro of the Replication Fork". Cell. 129 (4) 665–679. doi:10.1016/j.cell.2007.05.003.
- ↑ (1998). "Rates of spontaneous mutation". Genetics. 148 (4) 1667–86. doi:10.1093/genetics/148.4.1667.
- ↑ (2011). "Evolution of molecular error rates and the consequences for evolvability". PNAS. 108 (3) 1082–7. doi:10.1073/pnas.1012918108.
- ↑ (1968). "Antimutagenic DNA polymerases of bacteriophage T4". Cold Spring Harb Symp Quant Biol. 33 339–44. doi:10.1101/sqb.1968.033.01.039.
- ↑ (April 1980). "Inhibition of UV and psoralen-plus-light mutagenesis in phage T4 by gene 43 antimutator polymerase alleles". Photochem Photobiol. 31 (4) 341–350. doi:10.1111/j.1751-1097.1980.tb02551.x.
- ↑ (September 2021). "Structural basis of mismatch recognition by a SARS-CoV-2 proofreading enzyme". Science. 373 (6559) 1142–6. doi:10.1126/science.abi9310.
स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के “Proofreading (biology)” लेख का अनुवाद। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Proofreading_(biology) यह अनुवाद स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।
