Site-specific recombination
સ્થળ-વિશિષ્ટ પુનઃસંયોજન, જેને રૂઢિચુસ્ત સ્થળ-વિશિષ્ટ પુનઃસંયોજન તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે આનુવંશિક પુનઃસંયોજનનો એક પ્રકાર છે જેમાં ઓછામાં ઓછા ચોક્કસ પ્રમાણમાં અનુક્રમ સમરૂપતા ધરાવતા વિભાગો વચ્ચે ડીએનએ સ્ટ્રાન્ડનું વિનિમય થાય છે. સ્થળ-વિશિષ્ટ પુનઃસંયોજન (એસએસઆર) તરીકે ઓળખાતા ઉત્સેચકો ટૂંકા, ચોક્કસ ડીએનએ સિક્વન્સ (સાઇટ્સ) ને ઓળખીને અને બાંધીને ડીએનએ સેગમેન્ટ્સની પુનઃગોઠવણી કરે છે, જેના પર તેઓ ડીએનએ બેકબોનને વિભાજીત કરે છે, તેમાં સામેલ બે ડીએનએ હેલિસીસની અદલાબદલી કરે છે અને ડીએનએ સ્ટ્રાન્ડ્સમાં ફરીથી જોડાય છે. કેટલાક કિસ્સાઓમાં પ્રતિક્રિયા આગળ વધવા માટે પુનઃસંયોજન ઉત્સેચક અને પુનઃસંયોજન સ્થળોની હાજરી પૂરતી હોય છે; અન્ય પ્રણાલીઓમાં સંખ્યાબંધ સહાયક પ્રોટીન અને/અથવા સહાયક સ્થળોની જરૂર પડે છે. આ રિકમ્બિનેઝ-મધ્યસ્થ કેસેટ એક્સચેન્જ (આર. એમ. સી. ઈ.), પૂર્વનિર્ધારિત જીનોમિક લોકીમાં ટ્રાન્સક્રિપ્શન એકમોની લક્ષિત રજૂઆત માટેનો અદ્યતન અભિગમ, ઘણી જુદી જુદી જિનોમ ફેરફાર વ્યૂહરચનાઓ, એસ. એસ. આર. પર આધાર રાખે છે. જટિલ યુકેરીયોટિક જીનોમનો સામનો કરતી વખતે પણ સ્થળ-વિશિષ્ટ પુનઃસંયોજન પ્રણાલીઓ અત્યંત ચોક્કસ, ઝડપી અને કાર્યક્ષમ હોય છે. તેઓ કુદરતી રીતે વિવિધ સેલ્યુલર પ્રક્રિયાઓમાં કાર્યરત છે, જેમાં બેક્ટેરિયલ જીનોમ પ્રતિકૃતિ, તફાવત અને પેથોજેનેસિસ અને ગતિશીલ આનુવંશિક તત્વોની હિલચાલનો સમાવેશ થાય છે. આ જ કારણોસર, તેઓ આનુવંશિક ઇજનેરી સાધનોના વિકાસ માટે સંભવિત આધાર રજૂ કરે છે. પુનઃસંયોજન સ્થળો સામાન્ય રીતે લંબાઈમાં 30 અને 200 ન્યુક્લિયોટાઇડ્સની વચ્ચે હોય છે અને તેમાં આંશિક ઊંધી-પુનરાવર્તિત સમપ્રમાણતા સાથે બે રૂપાંકનો સમાવેશ થાય છે, જેની સાથે પુનઃસંયોજન જોડાય છે, અને જે કેન્દ્રીય ક્રોસઓવર ક્રમની બાજુએ હોય છે જેના પર પુનઃસંયોજન થાય છે. સ્થળોની જોડી કે જેની વચ્ચે પુનઃસંયોજન થાય છે તે સામાન્ય રીતે સમાન હોય છે, પરંતુ તેમાં અપવાદો છે (દા. ત. λ સંકલનનું એ. ટી. પી. અને એ. ટી. બી.). વર્ગીકરણઃ ટાયરોસિન-વિ. સેરીન-પુનઃસંયોજન [[છબીઃ SUrot.png |thumb |right |450px |Fig. 2. સેર-રિકમ્બિનેઝીસઃ ટાયર-રિકમ્બિનેઝીસ માટે (અનિવાર્યપણે ઉલટાવી ન શકાય તેવું) સબયૂનિટ-પરિભ્રમણ pathway.Contrary, ભાગ લેનારા ચાર ડીએનએ સ્ટ્રેન્ડ્સને માત્ર 2 બી. પી. દ્વારા અચંબિત બિંદુઓ પર સુમેળમાં કાપવામાં આવે છે (પ્રૂફરીડિંગ માટે બહુ ઓછી જગ્યા છોડે છે). સબયૂનિટ-પરિભ્રમણ (180°) પ્રોટીન ભાગીદાર સાથે સહસંયોજક રીતે જોડાયેલા હોય ત્યારે સેરના વિનિમયને મંજૂરી આપે છે. ડબલ-સ્ટ્રાન્ડ વિરામનો મધ્યવર્તી સંપર્ક ગેરકાયદેસર પુનઃસંયોજનને ટ્રિગર કરવાના જોખમો ધરાવે છે અને તેથી ગૌણ reactions.Here, સિનેપ્ટિક સંકુલ સંબંધિત લક્ષ્ય સાઇટ્સ (સીટીડી/એનટીડી, સી-/ એન-ટર્મિનલ ડોમેન) સાથે પૂર્વ-રચાયેલ પુનઃસંયોજન ડાયમર્સના જોડાણથી ઉદભવે છે. ટાયર-રીકોમ્બીનેસિસની જેમ, દરેક સાઇટમાં બે હાથ હોય છે, જેમાં દરેકમાં એક પ્રોટોમર હોય છે. બંને હાથની રચના થોડી અલગ હોવાથી, પેટા એકમો રચનાત્મક રીતે ટ્યુન થાય છે અને તેથી પુનઃસંયોજન ચક્રમાં તેમની સંબંધિત ભૂમિકા માટે તૈયાર થાય છે. ટાયર-વર્ગના સભ્યોથી વિપરીત પુનઃસંયોજન માર્ગ બે અલગ અલગ સબસ્ટ્રેટ સાઇટ્સ (એટીપી અને એટીબી) ને સાઇટ-હાઇબ્રિડ (એટીએલ અને એટીઆર) માં રૂપાંતરિત કરે છે. આ આ ચોક્કસ પુનઃસંયોજન માર્ગની અપરિવર્તનીય પ્રકૃતિને સમજાવે છે, જેને માત્ર સહાયક "પુનઃસંયોજન દિશા પરિબળો" (આર. ડી. એફ.) દ્વારા દૂર કરી શકાય છે.] એમિનો એસિડ અનુક્રમ સમરૂપતા અને યાંત્રિક સંબંધિતતાના આધારે, મોટાભાગના સ્થળ-વિશિષ્ટ પુનઃસંયોજનને બે પરિવારોમાંથી એકમાં જૂથબદ્ધ કરવામાં આવે છેઃ ટાયરોસિન (ટાયર) પુનઃસંયોજન કુટુંબ અથવા સેરીન (સેર) પુનઃસંયોજન કુટુંબ. આ નામો રિકમ્બિનેઝના દરેક વર્ગમાં હાજર સંરક્ષિત ન્યુક્લિયોફિલિક એમિનો એસિડ અવશેષોમાંથી ઉદ્ભવે છે જેનો ઉપયોગ ડીએનએ પર હુમલો કરવા માટે થાય છે અને જે સ્ટ્રાન્ડ એક્સચેન્જ દરમિયાન તેની સાથે સહસંયોજક રીતે જોડાય છે. સેરીન રિકોમ્બિનેઝ પરિવારના સૌથી પહેલા ઓળખાયેલા સભ્યોને રિઝોલ્વેઝ અથવા ડીએનએ ઇન્વર્ટેઝ તરીકે ઓળખવામાં આવતા હતા, જ્યારે ટાયરોસિન રિકોમ્બિનેઝના સ્થાપક સભ્ય, લેમ્બડા ફેજ ઇન્ટિગ્રેઝ (એટીપી/બી ઓળખ સાઇટ્સનો ઉપયોગ કરીને), હવે જાણીતા ઉત્સેચકો જેવા કે ક્રી (પી1 ફેજમાંથી) અને એફએલપી (યીસ્ટ સૅકરોમાઇસીસ સેરેવિસિયાથી) થી અલગ છે. પ્રખ્યાત સેરીન પુનઃસંયોજનમાં ગામા-ડેલ્ટા રિઝોલ્વેઝ (Tn1000 ટ્રાન્સપોસનમાંથી), Tn3 રિઝોલ્વેઝ (Tn3 ટ્રાન્સપોસનમાંથી) અને φC31 ઇન્ટિગ્રેઝ (φ "C31 ફેજમાંથી) જેવા ઉત્સેચકોનો સમાવેશ થાય છે. જો કે બે પુનઃસંયોજન પરિવારોના વ્યક્તિગત સભ્યો સમાન વ્યવહારુ પરિણામો સાથે પ્રતિક્રિયાઓ કરી શકે છે, તેમ છતાં પરિવારો એકબીજા સાથે અસંબંધિત છે, જેમાં વિવિધ પ્રોટીન માળખાં અને પ્રતિક્રિયા પદ્ધતિઓ છે. ટાયરોસિન પુનઃસંયોજનથી વિપરીત, સેરીન પુનઃસંયોજન અત્યંત મોડ્યુલર હોય છે, જેમ કે પહેલા બાયોકેમિકલ અભ્યાસો દ્વારા સંકેત આપવામાં આવ્યો હતો અને બાદમાં સ્ફટિકીય રચનાઓ દ્વારા દર્શાવવામાં આવ્યો હતો. આનુવંશિક હેરફેર માટેના સાધનો તરીકે પ્રોટીનને ફરીથી સંયોજિત કરવાનો પ્રયાસ કરતી વખતે આ પ્રોટીન માળખાઓનું જ્ઞાન ઉપયોગી સાબિત થઈ શકે છે. બે ડીએનએ સાઇટ્સ વચ્ચેનું મિકેનિઝમ રિકમ્બિનેઝ એન્ઝાઇમ દ્વારા આ સાઇટ્સની ઓળખ અને બંધન દ્વારા શરૂ થાય છે-બે અલગ-અલગ ડબલ-સ્ટ્રેન્ડેડ ડીએનએ અણુઓમાંથી દરેક પર એક સાઇટ, અથવા સમાન પરમાણુના ઓછામાં ઓછા બે દૂરના સેગમેન્ટ્સ. આ સિનેપ્સિસ દ્વારા અનુસરવામાં આવે છે, એટલે કે. સિનેપ્ટિક સંકુલ બનાવવા માટે સાઇટ્સને એકસાથે લાવવી. તે આ સિનેપ્ટિક સંકુલની અંદર છે કે જે સ્ટ્રાન્ડ એક્સચેન્જ થાય છે, કારણ કે ડીએનએ વિભાજિત થાય છે અને નિયંત્રિત ટ્રાન્સએસ્ટરિફિકેશન પ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા ફરીથી જોડાય છે. સ્ટ્રાન્ડ એક્સચેન્જ દરમિયાન, દરેક ડબલ-સ્ટ્રેન્ડેડ ડીએનએ પરમાણુને ઓળખ સ્થળના ક્રોસઓવર ક્ષેત્રની અંદર એક નિશ્ચિત બિંદુ પર કાપવામાં આવે છે, જે ડીઓક્સિરાઇબોઝ હાઇડ્રોક્સિલ જૂથને મુક્ત કરે છે, જ્યારે રિકોમ્બિનેઝ એન્ઝાઇમ ડીએનએ બેકબોન ફોસ્ફેટ સાથે ક્ષણિક સહસંયોજક બંધન બનાવે છે. ન્યુક્લિયોફિલિક સેરીન અથવા ટાયરોસિન અવશેષોના હાઇડ્રોક્સિલ જૂથ વચ્ચેનું આ ફોસ્ફોડીસ્ટર બંધન ડીએનએને તોડવામાં ખર્ચવામાં આવેલી ઊર્જાને સાચવે છે. આ બંધમાં સંગ્રહિત ઊર્જાનો ઉપયોગ પછીથી અન્ય ડીએનએ પરમાણુ પર અનુરૂપ ડીઓક્સિરાઇબોઝ હાઇડ્રોક્સિલ જૂથમાં ડીએનએના ફરીથી જોડાવા માટે થાય છે. તેથી સમગ્ર પ્રતિક્રિયા એ. ટી. પી. જેવા બાહ્ય ઊર્જા-સમૃદ્ધ સહઘટકોની જરૂરિયાત વિના આગળ વધે છે. જો કે ટાયરોસિન અને સેરીન પુનઃસંયોજન બંને માટે મૂળભૂત રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા સમાન છે, તેમ છતાં તેમની વચ્ચે કેટલાક તફાવતો છે. ક્રી અથવા એફએલપી જેવા ટાયરોસિન પુનઃસંયોજન, એક સમયે એક ડીએનએ સ્ટ્રાન્ડને 6-8બીપી દ્વારા અસ્થિર હોય તેવા બિંદુઓ પર વિભાજીત કરે છે, જે સ્ટ્રાન્ડના 3 'અંતને ટાયરોસિન ન્યુક્લિયોફાઇલના હાઇડ્રોક્સિલ જૂથ સાથે જોડે છે (આકૃતિ. 1). સ્ટ્રાન્ડ એક્સચેન્જ પછી હોલીડે જંક્શનની સમાન ક્રોસ સ્ટ્રાન્ડ મધ્યવર્તી દ્વારા આગળ વધે છે જેમાં માત્ર એક જોડી સ્ટ્રાન્ડની આપ-લે કરવામાં આવી છે. સેરીન પુનઃસંયોજનની પદ્ધતિ અને નિયંત્રણ ઘણી ઓછી સારી રીતે સમજી શકાય છે. ઉત્સેચકોનું આ જૂથ માત્ર 1990 ના દાયકાના મધ્યમાં શોધાયું હતું અને તે હજુ પણ પ્રમાણમાં નાનું છે. હવે શાસ્ત્રીય સભ્યો ગામા-ડેલ્ટા અને ટીએન3 રિઝોલ્વેઝ, પણ φC31-, Bxb1-, અને R4 ઇન્ટિગ્રેઝ જેવા નવા ઉમેરાઓ, તમામ ચાર ડીએનએ સ્ટ્રેન્ડ્સને એક સાથે 2 બી. પી. (આકૃતિ. 2). ક્લેવેજ દરમિયાન, પ્રોટીન-ડીએનએ બોન્ડ ટ્રાન્સએસ્ટરિફિકેશન પ્રતિક્રિયા દ્વારા રચાય છે, જેમાં ફોસ્ફોડીસ્ટર બોન્ડને ક્લેવેજ સાઇટ પર 5 'ફોસ્ફેટ અને સંરક્ષિત સેરીન અવશેષોના હાઇડ્રોક્સિલ જૂથ (રિઝોલ્વેઝમાં S10) વચ્ચેના ફોસ્ફોસેરિન બોન્ડ દ્વારા બદલવામાં આવે છે. ડીએનએ ફાટી ગયા પછી સ્ટ્રાન્ડ એક્સચેન્જ કેવી રીતે થાય છે તે હજુ પણ સંપૂર્ણપણે સ્પષ્ટ નથી. જો કે, એવું દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે પ્રોટીન સાથે સહસંયોજક રીતે જોડાયેલા હોય ત્યારે સેરની અદલાબદલી થાય છે, પરિણામે 180°નું ચોખ્ખું પરિભ્રમણ થાય છે. આ હકીકતો માટે સૌથી વધુ ટાંકવામાં આવેલું (પરંતુ એકમાત્ર નહીં) મોડેલ "સબયૂનિટ રોટેશન મોડેલ" (આકૃતિ. 2). મોડેલથી સ્વતંત્ર, ડીએનએ ડુપ્લેક્સિસ પ્રોટીન સંકુલની બહાર સ્થિત છે, અને સ્ટ્રાન્ડ એક્સચેન્જ હાંસલ કરવા માટે પ્રોટીનની મોટી હિલચાલ જરૂરી છે. આ કિસ્સામાં પુનઃસંયોજન સ્થળો સહેજ અસમપ્રમાણ હોય છે, જે ઉત્સેચકને સ્થળના ડાબા અને જમણા છેડાઓને અલગ પાડવાની મંજૂરી આપે છે. ઉત્પાદનો ઉત્પન્ન કરતી વખતે, ડાબા છેડા હંમેશા તેમની ભાગીદાર સાઇટ્સના જમણા છેડા સાથે જોડાયેલા હોય છે, અને તેનાથી ઊલટું. આના કારણે પુનઃસંયોજન ઉત્પાદનોમાં વિવિધ પુનઃસંયોજન સંકર સ્થળોનું પુનર્ગઠન થાય છે. ડાબી બાજુથી ડાબી બાજુ અથવા જમણી બાજુથી જમણી બાજુ જોડાવાનું ટાળવામાં આવે છે કારણ કે ઉપર અને નીચે સ્ટ્રાન્ડ એક્સચેન્જના અસ્થિર બિંદુઓ વચ્ચે અસમપ્રમાણતાવાળા "ઓવરલેપ" ક્રમ છે, જે ટાયરોસિન પુનઃસંયોજન દ્વારા કાર્યરત પદ્ધતિથી તદ્દન વિપરીત છે. દાખલા તરીકે, ક્રે-રિકોમ્બીનેઝ દ્વારા ઉત્પ્રેરિત પ્રતિક્રિયા, બે સાઇટ્સ દ્વારા ફરતી ડીએનએ સેગમેન્ટના ઉચ્છેદન તરફ દોરી શકે છે (આકૃતિ. 3એ), પરંતુ તે બાજુવાળા ડીએનએ સેગમેન્ટની દિશાના એકીકરણ અથવા વ્યુત્ક્રમ તરફ પણ દોરી શકે છે (આકૃતિ. 3 બી). પ્રતિક્રિયાનું પરિણામ શું હશે તે મુખ્યત્વે સંબંધિત સ્થાનો અને સાઇટ્સની દિશાઓ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે જેને ફરીથી જોડવાની છે, પણ પ્રશ્નમાં સાઇટ-વિશિષ્ટ સિસ્ટમની જન્મજાત વિશિષ્ટતા દ્વારા પણ નક્કી કરવામાં આવે છે. જો એક જ અણુ (ઇન્ટ્રામોલેક્યુલર પુનઃસંયોજન) પર જોવા મળતી બે સાઇટ્સ વચ્ચે પુનઃસંયોજન થાય અને જો સાઇટ્સ અનુક્રમે સમાન (સીધા પુનરાવર્તન) અથવા વિરુદ્ધ દિશામાં (ઊંધી પુનરાવર્તન) હોય તો એક્સસિશન અને વ્યુત્ક્રમ થાય છે. બીજી બાજુ, જો બે અલગ-અલગ ડીએનએ અણુઓ (આંતરઆણ્વિક પુનઃસંયોજન) પર સ્થિત સ્થળો પર પુનઃસંયોજન થાય છે, તો દાખલ કરવામાં આવે છે, જો કે આમાંથી ઓછામાં ઓછો એક અણુ ગોળાકાર હોય. મોટાભાગની સ્થળ-વિશિષ્ટ પ્રણાલીઓ અત્યંત વિશિષ્ટ હોય છે, જે આ વિવિધ પ્રકારની પ્રતિક્રિયાઓમાંથી માત્ર એકને જ ઉત્પ્રેરિત કરે છે, અને "ખોટી" દિશામાં હોય તેવી સાઇટ્સને અવગણવા માટે વિકસિત થઈ છે. આ પણ જુઓ ક્રી રિકોમ્બિનેઝ ક્રી-લોક્સ રિકોમ્બિનેશન એફએલપી-એફઆરટી રિકોમ્બિનેશન આનુવંશિક રિકોમ્બિનેશન હોમોલોગસ રિકોમ્બિનેશન રિકોમ્બિનેઝ-મધ્યસ્થ કેસેટ એક્સચેન્જ સાઇટ-વિશિષ્ટ રિકોમ્બિનેઝ ટેકનોલોજી સંદર્ભો બાયોટેકનોલોજી સેલ્યુલર પ્રક્રિયાઓ આનુવંશિક તકનીકો મોલેક્યુલર બાયોલોજી મોલેક્યુલર જિનેટિક્સ