Complementarity (molecular biology)
મોલેક્યુલર બાયોલોજીમાં, પૂરકતા લોક-એન્ડ-કી સિદ્ધાંતને અનુસરીને બે રચનાઓ વચ્ચેના સંબંધનું વર્ણન કરે છે. પ્રકૃતિમાં પૂરકતા એ ડીએનએ પ્રતિકૃતિ અને અનુલેખનનો મૂળભૂત સિદ્ધાંત છે કારણ કે તે બે ડીએનએ અથવા આરએનએ સિક્વન્સ વચ્ચે વહેંચાયેલો ગુણધર્મ છે, જેમ કે જ્યારે તેઓ એકબીજા સાથે સમાંતર ગોઠવાયેલા હોય, ત્યારે સિક્વન્સમાં દરેક સ્થાન પર ન્યુક્લિયોટાઇડ બેઝ પૂરક હશે, જે અરીસામાં જોવા અને વસ્તુઓની વિપરીત જોવાની જેમ છે. આ પૂરક આધાર જોડી કોષોને એક પેઢીથી બીજી પેઢીમાં માહિતીની નકલ કરવાની અને અનુક્રમમાં સંગ્રહિત માહિતીને નુકસાન શોધવા અને તેને સુધારવાની પણ મંજૂરી આપે છે. બે ન્યુક્લિક એસિડ સ્ટ્રાન્ડ્સ વચ્ચેની પૂરકતાની માત્રા સંપૂર્ણ પૂરકતાથી (દરેક ન્યુક્લિયોટાઇડ તેની વિરુદ્ધની બાજુએ હોય છે) થી લઈને કોઈ પૂરકતા (દરેક ન્યુક્લિયોટાઇડ તેની વિરુદ્ધની બાજુએ નથી) સુધી બદલાઈ શકે છે અને એકસાથે રહેવાની શ્રેણીની સ્થિરતા નક્કી કરે છે. વધુમાં, વિવિધ ડીએનએ રિપેર કાર્યો તેમજ નિયમનકારી કાર્યો આધાર જોડી પૂરકતા પર આધારિત છે. બાયોટેકનોલોજીમાં, આધાર જોડી પૂરકતાનો સિદ્ધાંત આર. એન. એ. અને ડી. એન. એ. વચ્ચે ડી. એન. એ. સંકર પેદા કરવાની મંજૂરી આપે છે, અને સી. ડી. એન. એ. પુસ્તકાલયો જેવા આધુનિક સાધનો માટે દ્વાર ખોલે છે. જ્યારે મોટાભાગની પૂરકતા ડીએનએ અથવા આરએનએના બે અલગ અલગ તાર વચ્ચે જોવા મળે છે, ત્યારે ક્રમમાં આંતરિક પૂરકતા હોવી પણ શક્ય છે, જેના પરિણામે ક્રમ ફોલ્ડેડ રૂપરેખાંકનમાં પોતાની સાથે જોડાય છે. ડીએનએ અને આરએનએ બેઝ જોડી પૂરકતા પૂરકતા ન્યુક્લિયોબેઝ વચ્ચેની અલગ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છેઃ એડેનિન, થાઇમિન (આરએનએમાં યુરેસિલ), ગુઆનિન અને સાયટોસિન. એડેનિન અને ગુઆનિન પ્યુરિન છે, જ્યારે થાઇમિન, સાયટોસિન અને યુરાસિલ પાયરિમિડીન છે. પ્યુરિન પાયરિમિડીન કરતા મોટા હોય છે. બંને પ્રકારના અણુઓ એકબીજાના પૂરક છે અને માત્ર વિરોધી પ્રકારના ન્યુક્લિયોબેઝ સાથે આધાર જોડી બનાવી શકે છે. ન્યુક્લિક એસિડમાં, ન્યુક્લિયોબેઝ હાઇડ્રોજન બંધન દ્વારા એકસાથે રાખવામાં આવે છે, જે ફક્ત એડેનિન અને થાઇમિન વચ્ચે અને ગુઆનિન અને સાયટોસિન વચ્ચે અસરકારક રીતે કામ કરે છે. આધાર પૂરક A = T બે હાઇડ્રોજન બંધ વહેંચે છે, જ્યારે આધાર જોડી G ષ્ણC ત્રણ હાઇડ્રોજન બંધ ધરાવે છે. ન્યુક્લિયોબેઝ વચ્ચેના અન્ય તમામ રૂપરેખાંકનો ડબલ હેલિક્સની રચનામાં અવરોધ ઊભો કરશે. ડીએનએ સ્ટ્રેન્ડ્સ વિરુદ્ધ દિશામાં લક્ષી હોય છે, તેઓ વિરોધી સમાંતર હોવાનું કહેવાય છે. ડીએનએ અથવા આરએનએનો પૂરક ભાગ ન્યુક્લિયોબેઝ પૂરકતાના આધારે બનાવી શકાય છે. દરેક આધાર જોડી, A = T વિરુદ્ધ G ષ્ણ C, લગભગ સમાન જગ્યા લે છે, જેનાથી કોઈપણ અવકાશી વિકૃતિઓ વિના ટ્વિસ્ટેડ DNA ડબલ હેલિક્સ રચનાને સક્ષમ કરે છે. ન્યુક્લિયોબેઝ વચ્ચેનું હાઇડ્રોજન બંધન પણ ડીએનએ ડબલ હેલિક્સને સ્થિર કરે છે. ડબલ હેલિક્સમાં ડીએનએ સ્ટ્રાન્ડની પૂરકતા એક સ્ટ્રાન્ડનો ઉપયોગ બીજાને બનાવવા માટે નમૂના તરીકે કરવાનું શક્ય બનાવે છે. આ સિદ્ધાંત ડીએનએ પ્રતિકૃતિમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે, આનુવંશિક માહિતીને આગામી પેઢી સુધી કેવી રીતે પસાર કરી શકાય છે તે સમજાવીને આનુવંશિકતાનો પાયો સુયોજિત કરે છે. પૂરકતાનો ઉપયોગ ડીએનએ ટ્રાન્સક્રિપ્શનમાં પણ થાય છે, જે ડીએનએ નમૂનામાંથી આરએનએ સ્ટ્રાન્ડ પેદા કરે છે. વધુમાં, સિંગલ-સ્ટ્રેન્ડેડ આર. એન. એ. વાયરસ, હ્યુમન ઇમ્યુનોડેફિસિયન્સી વાયરસ, આર. એન. એ.-આધારિત ડી. એન. એ. પોલિમરેઝ (રિવર્સ ટ્રાન્સક્રિપ્ટેસ) ને એન્કોડ કરે છે જે જીનોમ પ્રતિકૃતિને ઉત્પ્રેરિત કરવા માટે પૂરકતાનો ઉપયોગ કરે છે. પ્રતિકૃતિ દરમિયાન નકલ-પસંદગી પુનઃસંયોજન દ્વારા રિવર્સ ટ્રાન્સક્રિપ્ટ બે પેરેંટલ આર. એન. એ. જીનોમ વચ્ચે ફેરવી શકે છે. પ્રૂફ રીડિંગ જેવી ડીએનએ રિપેર મિકેનિઝમ્સ પૂરકતા આધારિત છે અને મેળ ન ખાતા ન્યુક્લિયોબેઝને દૂર કરીને ડીએનએ પ્રતિકૃતિ દરમિયાન ભૂલ સુધારણા માટે પરવાનગી આપે છે. સામાન્ય રીતે, ડીએનએના એક સ્ટ્રાન્ડમાં થયેલા નુકસાનને ક્ષતિગ્રસ્ત વિભાગને દૂર કરીને અને અન્ય સ્ટ્રાન્ડમાંથી માહિતીની નકલ કરવા માટે પૂરકતાનો ઉપયોગ કરીને તેને બદલીને સુધારી શકાય છે, જેમ કે મેળ ખાતી નથી તેવી મરામત, ન્યુક્લિયોટાઇડ એક્સસિશન રિપેર અને બેઝ એક્સસિશન રિપેરની પ્રક્રિયાઓમાં થાય છે. ન્યુક્લિક એસિડ સ્ટ્રેન્ડ્સ પણ સંકર રચના કરી શકે છે જેમાં સિંગલ સ્ટ્રેન્ડેડ ડીએનએ સહેલાઈથી પૂરક ડીએનએ અથવા આરએનએ સાથે એનેલ કરી શકે છે. આ સિદ્ધાંત પોલિમરેઝ ચેઇન રિએક્શન, પી. સી. આર. જેવી સામાન્ય રીતે કરવામાં આવતી પ્રયોગશાળા તકનીકોનો આધાર છે. પૂરક ક્રમના બે તારને ઇન્દ્રિય અને ઇન્દ્રિય-વિરોધી તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. સેન્સ સ્ટ્રાન્ડ એ સામાન્ય રીતે, ડીએનએ અથવા આરએનએનો અનુલેખન ક્રમ છે જે અનુલેખનમાં પેદા થયો હતો, જ્યારે એન્ટી-સેન્સ સ્ટ્રાન્ડ એ સ્ટ્રાન્ડ છે જે ઇન્દ્રિય ક્રમને પૂરક છે. સ્વ-પૂરકતા અને હેરપિન લૂપ્સ સ્વ-પૂરકતા એ હકીકતનો ઉલ્લેખ કરે છે કે ડીએનએ અથવા આર. એન. એ. નો ક્રમ તેના પર પાછો ફોલ્ડ થઈ શકે છે, જે ડબલ-સ્ટ્રાન્ડ જેવી રચના બનાવે છે. સ્વ-પૂરક હોય તેવા ક્રમના ભાગો એકબીજાની કેટલા નજીક છે તેના આધારે, સ્ટ્રાન્ડ હેરપિન લૂપ્સ, જંકશન, બલ્જેસ અથવા આંતરિક લૂપ્સ બનાવી શકે છે. ડીએનએમાં ન જોવા મળતા આધાર જોડી બંધનને કારણે આરએનએ આ પ્રકારની રચનાઓ બનાવે તેવી શક્યતા વધુ હોય છે, જેમ કે યુરેસિલ સાથે ગુઆનાઇન બંધન. નિયમનકારી કાર્યો ટૂંકા ન્યુક્લિક એસિડ સ્ટ્રેચ અને કોડિંગ ક્ષેત્ર અથવા ટ્રાન્સક્રાઇબ્ડ જનીન વચ્ચે પૂરકતા મળી શકે છે, અને બેઝ પેરિંગમાં પરિણમે છે. આ ટૂંકા ન્યુક્લિક એસિડ સિક્વન્સ સામાન્ય રીતે પ્રકૃતિમાં જોવા મળે છે અને જનીન મૌન જેવા નિયમનકારી કાર્યો ધરાવે છે. એન્ટિસેન્સ ટ્રાન્સક્રિપ્ટ એ નોન કોડિંગ એમ. આર. એન. એ. નો વિસ્તાર છે જે કોડિંગ ક્રમના પૂરક છે. જીનોમ વ્યાપક અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું છે કે આર. એન. એ. એન્ટિસેન્સ ટ્રાન્સક્રિપ્ટ સામાન્ય રીતે પ્રકૃતિમાં થાય છે. સામાન્ય રીતે એવું માનવામાં આવે છે કે તેઓ આનુવંશિક કોડની કોડિંગ ક્ષમતામાં વધારો કરે છે અને જનીન નિયમનમાં જટિલતાનું એકંદર સ્તર ઉમેરે છે. અત્યાર સુધી, તે જાણીતું છે કે માનવ જીનોમનું 40 ટકા બંને દિશામાં લખાયેલું છે, જે રિવર્સ ટ્રાન્સક્રિપ્શનના સંભવિત મહત્વને રેખાંકિત કરે છે. એવું સૂચવવામાં આવ્યું છે કે ઇન્દ્રિય અને એન્ટિસેન્સ લખાણ વચ્ચેના પૂરક પ્રદેશો ડબલ સ્ટ્રેન્ડેડ આર. એન. એ. સંકર પેદા કરવાની મંજૂરી આપશે, જે જનીન નિયમનમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, હાયપોક્સિયા-પ્રેરિત પરિબળ 1α mRNA અને β-સિક્રેટેઝ mRNA દ્વિદિશામાં લખવામાં આવે છે, અને તે દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે એન્ટિસેન્સ ટ્રાન્સક્રિપ્ટ સેન્સ સ્ક્રિપ્ટમાં સ્ટેબિલાઇઝર તરીકે કામ કરે છે. એમ. આઈ. આર. એન. એ. અને એસ. આઈ. આર. એન. એ. ના એમ. આઈ. આર. એન. એ., માઇક્રો આર. એન. એ., ટૂંકા આર. એન. એ. સિક્વન્સ છે જે ટ્રાન્સક્રાઇબ કરેલા જનીનના પ્રદેશોના પૂરક છે અને નિયમનકારી કાર્યો ધરાવે છે. વર્તમાન સંશોધન સૂચવે છે કે ફરતા એમ. આઈ. આર. એન. એ. નો ઉપયોગ નવીન બાયોમાર્કર તરીકે થઈ શકે છે, તેથી રોગના નિદાનમાં ઉપયોગમાં લેવાતા આશાસ્પદ પુરાવા દર્શાવે છે. એમ. આઈ. આર. એન. એ. એ. આર. એન. એ. ના લાંબા ક્રમમાંથી રચાય છે જે રેગ્યુલેટર જનીનમાંથી આર. એન. એ. ક્રમમાંથી ડીસર એન્ઝાઇમ દ્વારા મુક્ત કરવામાં આવે છે. આ ટૂંકી દોરીઓ RISC સંકુલ સાથે જોડાય છે. તેઓ ત્રણ રીતે જનીન માટે સાયલેન્સર તરીકે કામ કરવા માટે તેમની પૂરકતાને કારણે અનુલેખન જનીનના અપસ્ટ્રીમ પ્રદેશમાં ક્રમ સાથે મેળ ખાય છે. એક છે રાઇબોઝોમને બાંધવાથી અટકાવવું અને અનુવાદ શરૂ કરવો. બે એમ. આર. એન. એ. નું અધઃપતન છે જેની સાથે સંકુલ બંધાયેલું છે. અને ત્રીજું છે નવો ડબલ-સ્ટ્રેન્ડેડ આર. એન. એ. (ડી. એસ. આર. એન. એ.) ક્રમ પ્રદાન કરીને કે જેના પર ડાયસર જનીનની વધુ નકલો શોધવા અને તેને અધોગતિ કરવા માટે વધુ એમ. આઈ. આર. એન. એ. બનાવવા માટે કાર્ય કરી શકે છે. નાના દખલ કરનારા આર. એન. એ. (એસ. આઈ. આર. એન. એ.) કાર્યમાં એમ. આઈ. આર. એન. એ. જેવા જ હોય છે; તેઓ આર. એન. એ. ના અન્ય સ્રોતોમાંથી આવે છે, પરંતુ એમ. આઈ. આર. એન. એ. જેવા જ હેતુને પૂર્ણ કરે છે. તેમની ટૂંકી લંબાઈને જોતાં, પૂરકતાના નિયમોનો અર્થ એ છે કે તેઓ હજુ પણ તેમની પસંદગીના લક્ષ્યોમાં ખૂબ જ ભેદભાવ કરી શકે છે. આપેલ છે કે સ્ટ્રાન્ડમાં દરેક બેઝ માટે ચાર પસંદગીઓ છે અને mi/siRNA માટે 20bp-22bp લંબાઈ છે, જે સંભવિત સંયોજનો કરતાં વધુ તરફ દોરી જાય છે. માનવ જીનોમ લંબાઈમાં ~ 3.1 અબજ પાયા ધરાવે છે તે જોતાં, આનો અર્થ એ છે કે દરેક miRNA એ અકસ્માત દ્વારા સમગ્ર માનવ જીનોમમાં માત્ર એક જ વાર મેળ ખાતો હોવો જોઈએ. ચુંબન હેરપિન્સ ત્યારે રચાય છે જ્યારે ન્યુક્લીક એસિડનો એક સ્ટ્રાન્ડ હેરપિનના રૂપમાં આર. એન. એ. ની લૂપ્સ બનાવે છે. જ્યારે વિવોમાં બે હેરપિન્સ એકબીજાના સંપર્કમાં આવે છે, ત્યારે બે સ્ટ્રેન્ડ્સના પૂરક પાયા રચાય છે અને જ્યાં સુધી ડબલ-સ્ટ્રેન્ડેડ આર. એન. એ. (ડી. એસ. આર. એન. એ.) કોમ્પ્લેક્સ રચાય નહીં ત્યાં સુધી વાળપિન્સને ખોલવાનું શરૂ કરે છે અથવા વાળપિન્સમાં મેળ ન હોવાને કારણે કોમ્પ્લેક્સ બે અલગ-અલગ સ્ટ્રેન્ડ્સમાં પાછા ફરી જાય છે. ચુંબન પહેલાં હેરપિનનું ગૌણ માળખું ઊર્જામાં પ્રમાણમાં નિશ્ચિત ફેરફાર સાથે સ્થિર માળખાને મંજૂરી આપે છે. આ માળખાઓનો હેતુ હેરપિન લૂપની સ્થિરતા વિરુદ્ધ પૂરક સ્ટ્રાન્ડ સાથે બંધનકર્તા શક્તિનું સંતુલન છે. ખરાબ સ્થાન માટે ખૂબ મજબૂત પ્રારંભિક બંધન અને સેર ઝડપથી પર્યાપ્ત રીતે શિથિલ નહીં થાય; ખૂબ નબળા પ્રારંભિક બંધન અને સેર ક્યારેય ઇચ્છિત સંકુલની સંપૂર્ણ રચના કરશે નહીં. આ હેરપિન માળખાં પ્રારંભિક બંધન પર પૂરતી મજબૂત તપાસ પૂરી પાડવા માટે પૂરતા પાયાના સંપર્ક માટે પરવાનગી આપે છે અને એકવાર અનુકૂળ મેળ મળી જાય તે પછી અનફોલ્ડિંગને મંજૂરી આપવા માટે પૂરતી નબળી આંતરિક બંધન પૂરું પાડે છે. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - બે માથાની પૂરકતા વાળની પિનને બે વાળની પિનને બદલે બે સેરનો એક સપાટ ક્રમ બનવા માટે ખુલ્લી અને સીધી થવા માટે પ્રોત્સાહિત કરે છે. બાયોઇન્ફોર્મેટિક્સ પૂરકતા ડીએનએ અથવા આરએનએમાં મળેલી માહિતીને એક જ સ્ટ્રાન્ડમાં સંગ્રહિત કરવાની મંજૂરી આપે છે. પૂરક સ્ટ્રાન્ડને નમૂનામાંથી નક્કી કરી શકાય છે અને સી. ડી. એન. એ. પુસ્તકાલયોની જેમ તેનાથી ઊલટું. આ વિશ્લેષણ માટે પણ પરવાનગી આપે છે, જેમ કે બે જુદી જુદી પ્રજાતિઓના ક્રમની સરખામણી કરવી. જ્યારે વિસંગતતા (અસ્પષ્ટતા કોડ) હોય ત્યારે ક્રમ લખવા માટે અથવા પૂરક (અસ્પષ્ટતા) માં વિરુદ્ધ ક્રમને કેવી રીતે વાંચવો તે ઝડપી બનાવવા માટે લઘુલિપિઓ વિકસાવવામાં આવી છે. સીડીએનએ લાઈબ્રેરી એ વ્યક્ત ડીએનએ જનીનોનો સંગ્રહ છે જેને જનીન ઓળખ અને ક્લોનિંગ પ્રક્રિયાઓમાં ઉપયોગી સંદર્ભ સાધન તરીકે જોવામાં આવે છે. સી. ડી. એન. એ. પુસ્તકાલયો એમ. આર. એન. એ. થી આર. એન. એ.-આધારિત ડી. એન. એ. પોલિમરેઝ રિવર્સ ટ્રાન્સક્રિપ્ટેસ (આર. ટી.) નો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવે છે, જે એમ. આર. એન. એ. નમૂનાને ડી. એન. એ. માં અનુલેખન કરે છે. તેથી, સી. ડી. એન. એ. લાઈબ્રેરીમાં ફક્ત એવા દાખલ કરી શકાય છે જે એમ. આર. એન. એ. માં લખવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયા ડીએનએ/આરએનએ પૂરકતાના સિદ્ધાંત પર આધારિત છે. પુસ્તકાલયોની અંતિમ પેદાશ ડબલ સ્ટ્રેન્ડેડ ડીએનએ છે, જે પ્લાઝમિડમાં દાખલ કરી શકાય છે. તેથી, આધુનિક સંશોધનમાં સી. ડી. એન. એ. પુસ્તકાલયો એક શક્તિશાળી સાધન છે. અસ્પષ્ટતા સંકેતો વ્યવસ્થિત જીવવિજ્ઞાન માટે ક્રમ લખતી વખતે IUPAC સંકેતો હોવા જરૂરી હોઈ શકે છે જેનો અર્થ "બેમાંથી કોઈપણ" અથવા "ત્રણમાંથી કોઈપણ" થાય છે. આઇયુપીએસી કોડ આર (કોઈપણ પ્યુરિન) વાય (કોઈપણ પાયરિમિડીન) અને એમ (એમિનો) થી કે (કેટો) નું પૂરક છે. ડબલ્યુ (નબળા) અને એસ (મજબૂત) સામાન્ય રીતે અદલાબદલી કરવામાં આવતા નથી પરંતુ ભૂતકાળમાં કેટલાક સાધનો દ્વારા અદલાબદલી કરવામાં આવી છે. ડબલ્યુ અને એસ અનુક્રમે "નબળા" અને "મજબૂત" સૂચવે છે, અને સંખ્યાબંધ હાઇડ્રોજન બંધ સૂચવે છે જેનો ઉપયોગ ન્યુક્લિયોટાઇડ તેના પૂરક ભાગીદાર સાથે જોડવા માટે કરે છે. ભાગીદાર પૂરક જોડી બનાવવા માટે સમાન સંખ્યામાં બોન્ડનો ઉપયોગ કરે છે. આઇ. યુ. પી. એ. સી. કોડ કે જે ખાસ કરીને ત્રણ ન્યુક્લિયોટાઇડમાંથી એકને બાકાત રાખે છે તે આઇ. યુ. પી. એ. સી. કોડના પૂરક હોઈ શકે છે જે પૂરક ન્યુક્લિયોટાઇડને બાકાત રાખે છે. દાખલા તરીકે, V (A, C અથવા G-"T નહીં") એ B (C, G અથવા T-"A નહીં") નું પૂરક હોઈ શકે છે. એમ્બિગ્રામ ચોક્કસ અક્ષરોનો ઉપયોગ પૂરક પાયા માટે યોગ્ય (અસ્પષ્ટ) ન્યુક્લિક એસિડ નોટેશન બનાવવા માટે થઈ શકે છે. ગ્વાનિન = બી, સાયટોસિન = ક્યૂ, એડેનિન = એન, અને થાઇમિન = યુ), જે ફક્ત લખાણને "ઊંધુંચત્તુ" ફેરવીને સમગ્ર ડીએનએ સિક્વન્સને પૂરક બનાવવાનું શક્ય બનાવે છે. દાખલા તરીકે, અગાઉના મૂળાક્ષર સાથે, (જી. ટી. સી. એ.) જો ઊંધુંચત્તુ કરવામાં આવે તો (ટી. જી. એ. સી., રિવર્સ કોમ્પ્લીમેન્ટ) તરીકે વાંચવામાં આવશે. એમ્બિગ્રાફિક સંકેતો પેલિનડ્રોમિક સિક્વન્સ જેવા પૂરક ન્યુક્લિક એસિડ સ્ટ્રેચની સહેલાઈથી કલ્પના કરે છે. સામાન્ય ASCII અથવા તો યુનિકોડ અક્ષરોને બદલે કસ્ટમ ફોન્ટ્સ અથવા પ્રતીકોનો ઉપયોગ કરતી વખતે આ સુવિધા વધારવામાં આવે છે. બેઝ જોડી સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ રિવર્સ કોમ્પ્લીમેન્ટ ટૂલ રિવર્સ કોમ્પ્લીમેન્ટ ટૂલ @DNA.UTAH.EDU મોલેક્યુલર બાયોલોજી પણ જુઓ.