बेस पेयर

From LTRC

DNA

The chemical structure of DNA base-pairs

एक बेस पेयर (bp) दोहरे-फंसे (double-stranded) न्यूक्लिक एसिड की एक मूलभूत इकाई है, जिसमें दो न्यूक्लियोबेस हाइड्रोजन बॉन्ड द्वारा एक-दूसरे से बंधे होते हैं। ये DNA डबल हेलिक्स के निर्माण खंड (building blocks) बनाते हैं और DNA तथा RNA दोनों की मुड़ी हुई संरचना में योगदान करते हैं। विशिष्ट हाइड्रोजन बॉन्डिंग पैटर्न द्वारा निर्धारित, "वॉटसन–क्रिक" (या "वॉटसन–क्रिक–फ्रैंकलिन") बेस पेयर (गुआनीन–साइटोसिन और एडेनिन–थाइमिन/यूरेसिल)[1] DNA हेलिक्स को एक नियमित हेलिकल संरचना बनाए रखने की अनुमति देते हैं जो सूक्ष्म रूप से इसके न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम पर निर्भर करती है। इस बेस-पेयर्ड संरचना की पूरक प्रकृति DNA के प्रत्येक स्ट्रैंड के भीतर एन्कोड की गई आनुवंशिक जानकारी की एक अतिरेक (redundant) प्रतिलिपि प्रदान करती है। DNA डबल हेलिक्स द्वारा प्रदान की गई नियमित संरचना और डेटा अतिरेक DNA को आनुवंशिक जानकारी के भंडारण के लिए उपयुक्त बनाती है, जबकि DNA और आने वाले न्यूक्लियोटाइड्स के बीच बेस-पेयरिंग वह तंत्र प्रदान करती है जिसके माध्यम से DNA पॉलीमरेज़ DNA की प्रतिकृति बनाता है और RNA पॉलीमरेज़ DNA को RNA में ट्रांसक्राइब करता है। कई DNA-बाइंडिंग प्रोटीन विशिष्ट बेस-पेयरिंग पैटर्न को पहचान सकते हैं जो जीन के विशेष नियामक क्षेत्रों की पहचान करते हैं।

इंट्रामोल्युलर बेस पेयर सिंगल-स्ट्रैंडेड न्यूक्लिक एसिड के भीतर हो सकते हैं। यह विशेष रूप से RNA अणुओं (जैसे, ट्रांसफर RNA) में महत्वपूर्ण है, जहाँ वॉटसन-क्रिक बेस पेयर (गुआनीन-साइटोसिन और एडेनिन-यूरेसिल) छोटे डबल-स्ट्रैंडेड हेलिक्स के निर्माण की अनुमति देते हैं, और विभिन्न प्रकार की गैर-वॉटसन-क्रिक इंटरैक्शन (जैसे, G–U या A–A) RNA को विशिष्ट त्रि-आयामी संरचनाओं की एक विस्तृत श्रृंखला में मोड़ने की अनुमति देते हैं। इसके अलावा, ट्रांसफर RNA (tRNA) और मैसेंजर RNA (mRNA) के बीच बेस-पेयरिंग उन आणविक पहचान घटनाओं का आधार बनाती है, जिसके परिणामस्वरूप mRNA का न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम आनुवंशिक कोड के माध्यम से प्रोटीन के अमीनो एसिड अनुक्रम में अनुवादित हो जाता है।

किसी व्यक्तिगत जीन या किसी जीव के संपूर्ण जीनोम का आकार अक्सर बेस पेयर में मापा जाता है क्योंकि DNA आमतौर पर डबल-स्ट्रैंडेड होता है। इसलिए, कुल बेस पेयर की संख्या एक स्ट्रैंड में न्यूक्लियोटाइड्स की संख्या के बराबर होती है (सिवाय टेलोमेरेस के गैर-कोडिंग सिंगल-स्ट्रैंडेड क्षेत्रों के)। हप्लोइड मानव जीनोम (23 गुणसूत्र) के लगभग 3.2 बिलियन बेस पेयर लंबा होने और इसमें 20,000–25,000 अलग-अलग प्रोटीन-कोडिंग जीन होने का अनुमान है।[2] एक किलोबेस (kb) आणविक जीवविज्ञान में माप की एक इकाई है जो 1000 बेस पेयर DNA या RNA के बराबर होती है। पृथ्वी पर DNA बेस पेयर की कुल संख्या 5.037 अनुमानित है, जिसका वजन 50 बिलियन टन है। तुलनात्मक रूप से, जीवमंडल के कुल द्रव्यमान का अनुमान 4 TtC (ट्रिलियन टन कार्बन) तक लगाया गया है।

अंकन

यह लेख किसी भी गैर-सहसंयोजक (noncovalent) इंटरैक्शन का वर्णन करने में "•" वर्ण का उपयोग करता है, जिसमें IUPAC की 1970 की सिफारिश के अनुरूप सभी प्रकार के बेस पेयर शामिल हैं।[3]N3.4.2

IUPAC के अनुसार, "-" स्वीकार्य नहीं है क्योंकि यह सहसंयोजक बंधन का संकेत देता है और ":" तथा "/" भी नहीं क्योंकि उन्हें अनुपात के रूप में गलत समझा जा सकता है। किसी भी प्रतीक का उपयोग न करना भी अस्वीकार्य है क्योंकि इसे (सहसंयोजक) बहुलक अनुक्रम के साथ भ्रमित किया जा सकता है।[3]N3.4.2

IUPAC गैर-सहसंयोजक बंधनों के प्रकारों में अंतर करने के लिए कोई विशिष्ट सिफारिश नहीं करता है। जब अंतर करना आवश्यक होता है, तो यह लेख हॉगस्टीन पेयर के लिए "*" का उपयोग करता है।

हाइड्रोजन बॉन्डिंग और स्थिरता

ऊपर, तीन हाइड्रोजन बॉन्ड के साथ एक G•C बेस पेयर। नीचे, दो हाइड्रोजन बॉन्ड के साथ एक A•T बेस पेयर। बेस के बीच गैर-सहसंयोजक हाइड्रोजन बॉन्ड को डैश वाली रेखाओं के रूप में दिखाया गया है। टेढ़ी-मेढ़ी रेखाएं पेंटोज़ शुगर से संबंध को दर्शाती हैं और माइनर ग्रूव की दिशा में इंगित करती हैं।

हाइड्रोजन बॉन्डिंग वह रासायनिक इंटरैक्शन है जो ऊपर वर्णित बेस-पेयरिंग नियमों का आधार है। हाइड्रोजन बॉन्ड दाताओं और स्वीकारकर्ताओं का उचित ज्यामितीय पत्राचार केवल "सही" जोड़े को स्थिरता से बनने की अनुमति देता है। उच्च GC-कंटेंट वाला DNA कम GC-कंटेंट वाले DNA की तुलना में अधिक स्थिर होता है। हालांकि, महत्वपूर्ण रूप से, स्टैकिंग इंटरैक्शन मुख्य रूप से डबल-हेलिकल संरचना को स्थिर करने के लिए जिम्मेदार हैं; वैश्विक संरचनात्मक स्थिरता में वॉटसन-क्रिक बेस पेयरिंग का योगदान न्यूनतम है, लेकिन पूरकता के अंतर्निहित विशिष्टता में इसकी भूमिका, इसके विपरीत, अधिकतम महत्व की है क्योंकि यह केंद्रीय सिद्धांत (जैसे DNA प्रतिकृति) की टेम्पलेट-निर्भर प्रक्रियाओं को रेखांकित करती है।[4]

बड़े न्यूक्लियोबेस, एडेनिन और गुआनीन, प्यूरीन नामक दोहरे-रिंग वाली रासायनिक संरचनाओं के एक वर्ग के सदस्य हैं; छोटे न्यूक्लियोबेस, साइटोसिन और थाइमिन (और यूरेसिल), पिरिमिडीन नामक एकल-रिंग वाली रासायनिक संरचनाओं के एक वर्ग के सदस्य हैं। प्यूरीन केवल पिरिमिडीन के साथ पूरक होते हैं: पिरिमिडीन–पिरिमिडीन पेयरिंग ऊर्जा की दृष्टि से प्रतिकूल हैं क्योंकि अणु हाइड्रोजन बॉन्डिंग स्थापित करने के लिए बहुत दूर हैं; प्यूरीन–प्यूरीन पेयरिंग ऊर्जा की दृष्टि से प्रतिकूल हैं क्योंकि अणु बहुत करीब हैं, जिससे ओवरलैप प्रतिकर्षण होता है। AT या GC या UA (RNA में) की प्यूरीन–पिरिमिडीन बेस-पेयरिंग उचित डुप्लेक्स संरचना में परिणाम देती है। एकमात्र अन्य प्यूरीन–पिरिमिडीन पेयरिंग AC और GT और UG (RNA में) होगी; ये पेयरिंग बेमेल हैं क्योंकि हाइड्रोजन दाताओं और स्वीकारकर्ताओं के पैटर्न मेल नहीं खाते हैं। दो हाइड्रोजन बॉन्ड के साथ GU पेयरिंग, RNA में काफी बार होती है (देखें wobble base pair)।

युग्मित DNA और RNA अणु कमरे के तापमान पर तुलनात्मक रूप से स्थिर होते हैं, लेकिन दो न्यूक्लियोटाइड स्ट्रैंड एक मेल्टिंग पॉइंट से ऊपर अलग हो जाएंगे जो अणुओं की लंबाई, बेमेल की सीमा (यदि कोई हो), और GC कंटेंट द्वारा निर्धारित होता है। उच्च GC कंटेंट के परिणामस्वरूप उच्च मेल्टिंग तापमान होता है; इसलिए, यह आश्चर्य की बात नहीं है कि Thermus thermophilus जैसे चरमपसंदी (extremophile) जीवों के जीनोम विशेष रूप से GC-समृद्ध हैं। इसके विपरीत, जीनोम के वे क्षेत्र जिन्हें अक्सर अलग होने की आवश्यकता होती है—उदाहरण के लिए, अक्सर-ट्रांसक्राइब किए गए जीन के लिए प्रमोटर क्षेत्र—तुलनात्मक रूप से GC-गरीब होते हैं (उदाहरण के लिए, देखें TATA box)। PCR प्रतिक्रियाओं के लिए प्राइमर डिजाइन करते समय GC कंटेंट और मेल्टिंग तापमान को भी ध्यान में रखा जाना चाहिए।

उदाहरण

निम्नलिखित DNA अनुक्रम युग्मित डबल-स्ट्रैंडेड पैटर्न को दर्शाते हैं। परंपरा के अनुसार, शीर्ष स्ट्रैंड को 5′-end से 3′-end तक लिखा जाता है; इस प्रकार, नीचे का स्ट्रैंड (पूरक स्ट्रैंड) 3′ से 5′ तक लिखा जाता है।

एक बेस-पेयर्ड DNA अनुक्रम:
ATCGATTGAGCTCTAGCG
TAGCTAACTCGAGATCGC
संबंधित RNA अनुक्रम, जिसमें RNA स्ट्रैंड में थाइमिन के लिए यूरेसिल को प्रतिस्थापित किया गया है:
AUCGAUUGAGCUCUAGCG
UAGCUAACUCGAGAUCGC

नॉन-कैनोनिकल बेस पेयरिंग

মূল নিবন্ধ: Non-canonical base pairing

कैनोनिकल वॉटसन-क्रिक पेयरिंग (A•T/U G•C) के अलावा, कुछ स्थितियां वैकल्पिक बेस ओरिएंटेशन, और हाइड्रोजन बॉन्ड की संख्या और ज्यामिति के साथ बेस-पेयरिंग का पक्ष ले सकती हैं। ये पेयरिंग स्थानीय बैकबोन आकार में परिवर्तनों के साथ होती हैं।

इनमें सबसे सामान्य वबल बेस पेयरिंग (wobble base pairing) है जो ट्रांसक्रिप्शन के दौरान कई कोडॉन की तीसरी बेस स्थिति पर tRNA और mRNA के बीच होती है[5] और कुछ tRNA सिंथेटेस द्वारा tRNA की चार्जिंग के दौरान होती है। इन्हें कुछ RNA अनुक्रमों की द्वितीयक संरचनाओं में भी देखा गया है।

इसके अतिरिक्त, होगस्टीन बेस पेयरिंग (आमतौर पर A*U/T और G*C के रूप में लिखा जाता है) तब हो सकती है जब प्यूरीन बेस के एक अलग "फेस" का उपयोग पेयरिंग के लिए किया जाता है। यह कुछ DNA अनुक्रमों (जैसे CA और TA डाइन्यूक्लियोटाइड्स) में मानक वॉटसन-क्रिक पेयरिंग के साथ गतिशील संतुलन में होता है।[6] इन्हें कुछ प्रोटीन-DNA कॉम्प्लेक्स में भी देखा गया है। tRNA में एक प्रकार का रिवर्स होगस्टीन बेस पेयर भी होता है जहाँ प्यूरीन और पाइरीमिडीन दोनों एक अलग "फेस" का उपयोग करते हैं।

इन वैकल्पिक बेस पेयरिंग के अलावा, RNA की द्वितीयक और तृतीयक संरचना में बेस-बेस हाइड्रोजन बॉन्डिंग की एक विस्तृत श्रृंखला देखी जाती है।[7] ये बॉन्ड अक्सर RNA के सटीक, जटिल आकार के साथ-साथ इसके इंटरैक्शन पार्टनर्स के साथ बाइंडिंग के लिए आवश्यक होते हैं।

बेस पेयर और म्यूटेशन

मिसमैच रिपेयर

बेमेल (मिसमैच) बेस पेयर DNA प्रतिकृति (DNA replication) की त्रुटियों द्वारा और समजात पुनर्संयोजन (homologous recombination) के दौरान मध्यवर्ती के रूप में उत्पन्न हो सकते हैं। मिसमैच रिपेयर की प्रक्रिया को सामान्यतः सामान्य DNA बेस पेयर के एक लंबे अनुक्रम के भीतर बेस मिसपेयर की एक छोटी संख्या को पहचानना और सही ढंग से मरम्मत करना होता है। DNA प्रतिकृति के दौरान बनने वाले मिसमैच की मरम्मत के लिए, कई विशिष्ट मरम्मत प्रक्रियाएं विकसित हुई हैं जो टेम्पलेट स्ट्रैंड और नए बने स्ट्रैंड के बीच अंतर करती हैं ताकि केवल गलत तरीके से डाले गए न्यूक्लियोटाइड को ही हटाया जा सके (ताकि म्यूटेशन उत्पन्न होने से बचा जा सके)।[8] DNA प्रतिकृति के दौरान मिसमैच रिपेयर में नियोजित प्रोटीन, और इस प्रक्रिया में दोषों के नैदानिक महत्व का वर्णन DNA मिसमैच रिपेयर लेख में किया गया है। पुनर्संयोजन के दौरान मिसपेयर सुधार की प्रक्रिया का वर्णन जीन रूपांतरण (gene conversion) लेख में किया गया है।

बेस एनालॉग और इंटरकेलेटर

মূল নিবন্ধ: Nucleic acid analogue न्यूक्लियोटाइड्स के रासायनिक एनालॉग उचित न्यूक्लियोटाइड्स की जगह ले सकते हैं और नॉन-कैनोनिकल बेस-पेयरिंग स्थापित कर सकते हैं, जिससे DNA प्रतिकृति और DNA ट्रांसक्रिप्शन में त्रुटियां (मुख्य रूप से पॉइंट म्यूटेशन) हो सकती हैं। यह उनके आइसोस्टेरिक रसायन विज्ञान के कारण है। एक सामान्य उत्परिवर्तजन (mutagenic) बेस एनालॉग 5-ब्रोमोयूरेसिल है, जो थाइमिन जैसा दिखता है लेकिन अपने एनोल रूप में गुआनिन के साथ बेस-पेयर कर सकता है।[9]

अन्य रसायन, जिन्हें DNA इंटरकेलेशन कहा जाता है, एक एकल स्ट्रैंड पर आसन्न बेस के बीच के अंतर में फिट हो जाते हैं और एक बेस के रूप में "छद्मवेश" धारण करके फ्रेमशिफ्ट म्यूटेशन को प्रेरित करते हैं, जिससे DNA प्रतिकृति मशीनरी इंटरकेलेटेड साइट पर अतिरिक्त न्यूक्लियोटाइड्स को छोड़ देती है या सम्मिलित कर देती है। अधिकांश इंटरकेलेटर बड़े पॉलीएरोमैटिक यौगिक होते हैं और ज्ञात या संदिग्ध कार्सिनोजेन्स (कैंसरकारी) होते हैं। उदाहरणों में एथिडियम ब्रोमाइड और एक्रिडाइन शामिल हैं।[10]

लंबाई की एक इकाई के रूप में

Length measurements

मानव का योजनाबद्ध कैरियोग्राम। प्रत्येक परमाणु गुणसूत्र जोड़ी (साथ ही नीचे बाईं ओर माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम) के बाईं ओर नीला पैमाना मेगा-बेस-पेयर के संदर्भ में इसकी लंबाई दिखाता है।আরও দেখুন: Karyotype

D/RNA अणु की लंबाई का वर्णन करने के लिए आमतौर पर निम्नलिखित संक्षिप्ताक्षरों का उपयोग किया जाता है:

  • bp = बेस पेयर—एक bp स्ट्रैंड के साथ लंबाई में लगभग 3.4 Å (340 pm)[11] के अनुरूप है, और DNA और RNA के लिए क्रमशः लगभग 618 या 643 डाल्टन के बराबर है।
  • kb (= kbp) = किलो-बेस-पेयर = 1,000 bp
  • Mb (= Mbp) = मेगा-बेस-पेयर = 1,000,000 bp
  • Gb (= Gbp) = गीगा-बेस-पेयर = 1,000,000,000 bp

एकल-स्ट्रैंड DNA/RNA के लिए, न्यूक्लियोटाइड की इकाइयों का उपयोग किया जाता है—संक्षिप्त रूप nt (या knt, Mnt, Gnt)—क्योंकि वे पेयर नहीं होते हैं। कंप्यूटर स्टोरेज और बेस की इकाइयों के बीच अंतर करने के लिए, बेस पेयर के लिए kbp, Mbp, Gbp, आदि का उपयोग किया जा सकता है।

सेंटिमॉर्गन का उपयोग अक्सर गुणसूत्र के साथ दूरी को इंगित करने के लिए भी किया जाता है, लेकिन यह कितने बेस पेयर के अनुरूप है, यह गुणसूत्रीय क्रॉसओवर के पैटर्न के आधार पर व्यापक रूप से भिन्न होता है। मानव जीनोम में, सेंटिमॉर्गन लगभग 1 मिलियन बेस पेयर का होता है।[12]

अप्राकृतिक बेस पेयर (UBP)

আরও দেখুন: Artificial gene synthesis, Expanded genetic code, Nucleic acid analogue, Synthetic genomics एक अप्राकृतिक बेस पेयर (UBP) DNA का एक डिज़ाइन किया गया सबयूनिट (या न्यूक्लियोबेस) है जिसे प्रयोगशाला में बनाया जाता है और यह प्रकृति में नहीं पाया जाता है। ऐसे DNA अनुक्रमों का वर्णन किया गया है जो प्रकृति में पाए जाने वाले दो बेस पेयर, A•T (एडेनिन – थाइमिन) और G•C (गुआनिन – साइटोसिन) के अलावा, तीसरे बेस पेयर को बनाने के लिए नए बनाए गए न्यूक्लियोबेस का उपयोग करते हैं। कुछ शोध समूह DNA के लिए तीसरे बेस पेयर की खोज कर रहे हैं, जिनमें स्टीवन ए. बेनर, फिलिप मार्लियर, फ्लॉयड ई. रोमसबर्ग और इचिरो हिराओ के नेतृत्व वाली टीमें शामिल हैं।[13] वैकल्पिक हाइड्रोजन बॉन्डिंग, हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन और मेटल कोऑर्डिनेशन पर आधारित कुछ नए बेस पेयर की सूचना दी गई है।

1989 में स्टीवन बेनर (तब स्विस फेडरल इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में कार्यरत) और उनकी टीम ने DNA अणुओं में साइटोसिन और गुआनिन के संशोधित रूपों के साथ इन विट्रो (in vitro) नेतृत्व किया।[14] न्यूक्लियोटाइड्स, जो RNA और प्रोटीन को एनकोड करते थे, को सफलतापूर्वक इन विट्रो प्रतिकृति किया गया। तब से, बेनर की टीम ऐसी कोशिकाओं को इंजीनियर करने की कोशिश कर रही है जो फीडस्टॉक की आवश्यकता को समाप्त करते हुए, शून्य से विदेशी बेस बना सकें।

2002 में, जापान में इचिहिरो हिराओ के समूह ने 2-अमीनो-8-(2-थिएनिल)प्यूरीन (s) और पाइरीडीन-2-ओन (y) के बीच एक अप्राकृतिक बेस पेयर (क्षार युग्म) विकसित किया, जो प्रोटीन में गैर-मानक अमीनो एसिड के साइट-विशिष्ट समावेश के लिए प्रतिलेखन (transcription) और अनुवाद (translation) में कार्य करता है।[15] 2006 में, उन्होंने प्रतिकृति (replication) और प्रतिलेखन के लिए तीसरे बेस पेयर के रूप में 7-(2-थिएनिल)इमिडाज़ो[4,5-b]पाइरीडीन (Ds) और पाइरोल-2-कार्बाल्डिहाइड (Pa) का निर्माण किया। इसके बाद, PCR प्रवर्धन (amplification) में उच्च निष्ठा (high fidelity) वाले युग्म के रूप में Ds और 4-[3-(6-अमीनोहेक्सानामाइडो)-1-प्रोपाइनिल]-2-नाइट्रोपाइरोल (Px) की खोज की गई। 2013 में, उन्होंने इन विट्रो चयन (SELEX) द्वारा DNA एप्टामर निर्माण के लिए Ds-Px युग्म को लागू किया और प्रदर्शित किया कि आनुवंशिक वर्णमाला का विस्तार लक्षित प्रोटीन के प्रति DNA एप्टामर की आत्मीयता (affinities) को काफी बढ़ा देता है।

2012 में, सैन डिएगो, कैलिफोर्निया में स्क्रिप्स रिसर्च इंस्टीट्यूट के एक रासायनिक जीवविज्ञानी, फ्लॉयड रोमसबर्ग के नेतृत्व में अमेरिकी वैज्ञानिकों के एक समूह ने प्रकाशित किया कि उनकी टीम ने एक अप्राकृतिक बेस पेयर (UBP) डिजाइन किया है।[16] दो नए कृत्रिम न्यूक्लियोटाइड या अप्राकृतिक बेस पेयर (UBP) का नाम d5SICS और dNaM रखा गया। तकनीकी रूप से, हाइड्रोफोबिक न्यूक्लियोबेस वाले ये कृत्रिम न्यूक्लियोटाइड, दो संलयित एरोमैटिक रिंग की विशेषता रखते हैं जो DNA में एक (d5SICS–dNaM) कॉम्प्लेक्स या बेस पेयर बनाते हैं। उनकी टीम ने अप्राकृतिक बेस पेयर युक्त विभिन्न इन विट्रो या "टेस्ट ट्यूब" टेम्प्लेट डिजाइन किए और उन्होंने पुष्टि की कि आधुनिक मानक इन विट्रो तकनीकों, अर्थात् DNA का PCR प्रवर्धन और PCR-आधारित अनुप्रयोगों का उपयोग करके लगभग सभी अनुक्रम संदर्भों में उच्च निष्ठा के साथ इसकी कुशलतापूर्वक प्रतिकृति बनाई गई। उनके परिणाम बताते हैं कि PCR और PCR-आधारित अनुप्रयोगों के लिए, d5SICS–dNaM अप्राकृतिक बेस पेयर कार्यात्मक रूप से एक प्राकृतिक बेस पेयर के बराबर है, और जब इसे सभी जीवों द्वारा उपयोग किए जाने वाले अन्य दो प्राकृतिक बेस पेयर, A–T और G–C के साथ जोड़ा जाता है, तो वे एक पूर्णतः कार्यात्मक और विस्तारित छह-अक्षर वाली "आनुवंशिक वर्णमाला" प्रदान करते हैं।

2014 में स्क्रिप्स रिसर्च इंस्टीट्यूट की उसी टीम ने बताया कि उन्होंने प्लास्मिड के रूप में ज्ञात गोलाकार DNA का एक हिस्सा संश्लेषित किया, जिसमें प्राकृतिक T-A और C-G बेस पेयर के साथ-साथ रोमसबर्ग की प्रयोगशाला द्वारा डिजाइन किया गया सबसे अच्छा प्रदर्शन करने वाला UBP शामिल था, और इसे सामान्य जीवाणु ई. कोलाई की कोशिकाओं में डाला गया, जिसने कई पीढ़ियों तक अप्राकृतिक बेस पेयर की सफलतापूर्वक प्रतिकृति बनाई।[13] इस ट्रांसफेक्शन ने ई. कोलाई कोशिकाओं के विकास में बाधा नहीं डाली और इसकी प्राकृतिक DNA मरम्मत तंत्र द्वारा अपने अप्राकृतिक बेस पेयर को खोने का कोई संकेत नहीं मिला। यह किसी जीवित जीव द्वारा अगली पीढ़ियों तक विस्तारित आनुवंशिक कोड को पारित करने का पहला ज्ञात उदाहरण है। रोमसबर्ग ने कहा कि उन्होंने और उनके सहयोगियों ने न्यूक्लियोटाइड के डिजाइन को परिष्कृत करने के लिए 300 वेरिएंट बनाए, जो पर्याप्त स्थिर हों और कोशिकाओं के विभाजित होने पर प्राकृतिक न्यूक्लियोटाइड की तरह ही आसानी से प्रतिकृति बना सकें। यह आंशिक रूप से एक सहायक शैवाल जीन के अतिरिक्त द्वारा प्राप्त किया गया था जो एक न्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट ट्रांसपोर्टर को व्यक्त करता है, जो कुशलतापूर्वक d5SICSTP और dNaMTP दोनों के ट्राइफॉस्फेट को ई. कोलाई बैक्टीरिया में आयात करता है। फिर, प्राकृतिक जीवाणु प्रतिकृति मार्ग d5SICS–dNaM युक्त प्लास्मिड की सटीक प्रतिकृति बनाने के लिए उनका उपयोग करते हैं। अन्य शोधकर्ता यह देखकर हैरान थे कि बैक्टीरिया ने इन मानव-निर्मित DNA सबयूनिट्स की प्रतिकृति बनाई।

तीसरे बेस पेयर का सफल समावेश DNA द्वारा एन्कोड किए जा सकने वाले अमीनो एसिड की संख्या को मौजूदा 20 से सैद्धांतिक रूप से संभव 172 तक बढ़ाने के लक्ष्य की दिशा में एक महत्वपूर्ण सफलता है, जिससे जीवित जीवों के लिए नए प्रोटीन बनाने की क्षमता का विस्तार होता है।[13] DNA की कृत्रिम स्ट्रिंग्स अभी किसी चीज़ के लिए एन्कोड नहीं करती हैं, लेकिन वैज्ञानिक अनुमान लगाते हैं कि उन्हें नए प्रोटीन बनाने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है जिनके औद्योगिक या औषधीय उपयोग हो सकते हैं। विशेषज्ञों ने कहा कि अप्राकृतिक बेस पेयर को शामिल करने वाला सिंथेटिक DNA एक अलग DNA कोड पर आधारित जीवन रूपों की संभावना को बढ़ाता है।

बेस पेयर की मजबूती के लिए डेटा स्रोत

মূল নিবন্ধ: Nucleic acid thermodynamics निम्नलिखित स्रोतों में बेस पेयर की मुक्त ऊर्जा (मजबूती के ऊष्मप्रवैगिकी उपाय) पर जानकारी है:

  • Vendeix et al. 2009, तालिका 1। कैनोनिकल और संशोधित बेस सहित RNA के आणविक सिमुलेशन द्वारा प्राप्त। 300 K के लिए मुक्त ऊर्जा।[17]

हालाँकि, दो न्यूक्लियोबेस के बीच न्यूनतम-ऊर्जा हाइड्रोजन-बॉन्डेड अवस्था क्या है, यह जानना ही पर्याप्त नहीं है। एक न्यूक्लिक एसिड अणु की स्थिरता बेस स्टैकिंग से भी आती है, जिसकी मजबूती मूल संस्करण के संबंध में संशोधित बेस के साथ भिन्न हो सकती है। दो बेस के लिए इष्टतम हाइड्रोजन-बॉन्डेड अवस्था के लिए न्यूक्लिक एसिड बैकबोन के अप्राकृतिक रूप से मुड़ने की आवश्यकता भी हो सकती है। ये सभी न्यूक्लिक एसिड द्वितीयक संरचना के संदर्भ में एक बेस पेयर की "प्रभावी" मजबूती में योगदान करते हैं, यही कारण है कि ऐसी संरचनाओं की भविष्यवाणी करने के लिए "निकटतम पड़ोसी" (nearest neighbor) मॉडल की आवश्यकता होती है जो बेस पेयर को मुक्त ऊर्जा (37 °C पर) और एन्थैल्पी (विभिन्न तापमानों पर पुन: स्केलिंग के लिए) के संदर्भ में वर्णित करते हैं:[18]

  • हेलिक्स टुकड़े जैसे AA•UU और GGUC•CUGG (कोलन के बाईं ओर का अनुक्रम सामान्य 5'-से-3' दिशा में है, लेकिन दाईं ओर वाला 3'-से-5' दिशा में उल्टा लिखा गया है)
  • टर्मिनल मिसमैच (हेलिक्स के अंत में गैर-जोड़े, उदा. CA•GA)।

"निकटतम पड़ोसी" मॉडल की एक सूची Thermodynamic models पर पाई जा सकती है।

संदर्भ

  1. ↑ (10 January 1959). The stereochemistry of deoxyribonucleic acid. II. Hydrogen-bonded pairs of bases. Acta Crystallographica. 12 (1) 66–71. doi:10.1107/S0365110X59000160.
  2. ↑ (2011-03-24). The total size of the human genome is very likely to be ~3,200 Mb. Sandwalk.blogspot.com.
  3. ↑ 3.0 3.1 IUPAC-IUB Commission on Biochemical Nomenclature. (1970). Abbreviations and symbols for nucleic acids, polynucleotides, and their constituents. Biochemistry. 9 (20) 4022–4027. doi:10.1021/bi00822a023.
  4. ↑ (2006-01-30). "Base-stacking and base-pairing contributions into thermal stability of the DNA double helix". Nucleic Acids Research. 34 (2) 564–574. doi:10.1093/nar/gkj454.
  5. ↑ (December 2004). "Structure of a purine-purine wobble base pair in the decoding center of the ribosome". Nature Structural & Molecular Biology. 11 (12) 1251–1252. doi:10.1038/nsmb866.
  6. ↑ Cite error: Invalid <ref> tag; no text was provided for refs named Nikolova2
  7. ↑ (June 2003). "Analysis of RNA motifs". Current Opinion in Structural Biology. 13 (3) 300–308. doi:10.1016/S0959-440X(03)00076-9.
  8. ↑ (September 2021). "Strand discrimination in DNA mismatch repair". DNA Repair. 105. doi:10.1016/j.dnarep.2021.103161.
  9. ↑ (March 1962). "Enzymatic synthesis of deoxyribonucleic acid. X. Influence of bromouracil substitutions on replication". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 48 (3) 449–455. doi:10.1073/pnas.48.3.449.
  10. ↑ (2018). "Lewin's genes XII". 12. Jones & Bartlett Learning. ISBN 978-1-284-10449-3.
  11. ↑ (December 2014). "Molecular Biology of the Cell". 177. Garland Science, Taylor & Francis Group. ISBN 978-0-8153-4432-2.
  12. ↑ NIH ORDR – Glossary – C. Rarediseases.info.nih.gov.
  13. ↑ 13.0 13.1 13.2 (May 8, 2014). Life engineered with expanded genetic code. San Diego Union Tribune.
  14. ↑ (1989). "Enzymatic incorporation of a new base pair into DNA and RNA". J. Am. Chem. Soc.. 111 (21) 8322–8323. doi:10.1021/ja00203a067.
  15. ↑ (February 2002). "An unnatural base pair for incorporating amino acid analogs into proteins". Nature Biotechnology. 20 (2) 177–182. doi:10.1038/nbt0202-177.
  16. ↑ (July 2012). "Efficient and sequence-independent replication of DNA containing a third base pair establishes a functional six-letter genetic alphabet". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109 (30) 12005–12010. doi:10.1073/pnas.1205176109.
  17. ↑ (December 2009). "Free energy calculation of modified base-pair formation in explicit solvent: A predictive model.". RNA. 15 (12) 2278–87. doi:10.1261/rna.1734309.
  18. ↑ (4 May 2024). Nearest Neighbor Database.

स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के “Base pair” लेख का अनुवाद। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Base_pair यह अनुवाद स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।

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