Site-specific recombination
साइट-विशिष्ट पुनर्संयोजन, जिसे रूढ़िवादी साइट-विशिष्ट पुनर्संयोजन के रूप में भी जाना जाता है, एक प्रकार का आनुवंशिक पुनर्संयोजन है जिसमें डीएनए स्ट्रैंड का आदान-प्रदान कम से कम एक निश्चित स्तर के अनुक्रम समरूपता वाले खंडों के बीच होता है। साइट-स्पेसिफिक रिकॉम्बिनेस (एस. एस. आर.) के रूप में जाने जाने वाले एंजाइम छोटे, विशिष्ट डी. एन. ए. अनुक्रमों (साइटों) को पहचानकर और बांधकर डी. एन. ए. खंडों की पुनर्व्यवस्था करते हैं, जिस पर वे डी. एन. ए. रीढ़ की हड्डी को तोड़ते हैं, इसमें शामिल दो डी. एन. ए. हेलिक्स का आदान-प्रदान करते हैं, और डी. एन. ए. स्ट्रैंड को फिर से जोड़ते हैं। कुछ मामलों में प्रतिक्रिया को आगे बढ़ाने के लिए एक पुनर्संयोजन एंजाइम और पुनर्संयोजन स्थलों की उपस्थिति पर्याप्त होती है; अन्य प्रणालियों में कई सहायक प्रोटीन और/या सहायक स्थलों की आवश्यकता होती है। कई अलग-अलग जीनोम संशोधन रणनीतियाँ, इन पुनर्संयोजन-मध्यस्थ कैसेट विनिमय (आर. एम. सी. ई.) के बीच, पूर्व निर्धारित जीनोमिक स्थान में प्रतिलेखन इकाइयों के लक्षित परिचय के लिए एक उन्नत दृष्टिकोण, एस. एस. आर. पर निर्भर करता है। जटिल यूकेरियोटिक जीनोम का सामना करने पर भी स्थल-विशिष्ट पुनर्संयोजन प्रणालियाँ अत्यधिक विशिष्ट, तेज और कुशल होती हैं। वे प्राकृतिक रूप से विभिन्न प्रकार की कोशिकीय प्रक्रियाओं में कार्यरत हैं, जिनमें जीवाणु जीनोम प्रतिकृति, विभेदन और रोगजनन और गतिशील आनुवंशिक तत्वों की गति शामिल हैं। इन्हीं कारणों से, वे आनुवंशिक इंजीनियरिंग उपकरणों के विकास के लिए एक संभावित आधार प्रस्तुत करते हैं। पुनर्संयोजन स्थल आम तौर पर लंबाई में 30 और 200 न्यूक्लियोटाइड्स के बीच होते हैं और इसमें आंशिक उल्टे-दोहराव समरूपता के साथ दो रूपांकन होते हैं, जिनसे पुनर्संयोजन बांधता है, और जो एक केंद्रीय क्रॉसओवर अनुक्रम को फ़्लैंक करता है जिस पर पुनर्संयोजन होता है। जिन स्थलों के बीच पुनर्संयोजन होता है, उनके जोड़े आमतौर पर समान होते हैं, लेकिन अपवाद भी हैं (जैसे। λ समाकलन का ए. टी. पी. और ए. टी. बी.)। वर्गीकरणः टायरोसिन-बनाम सेरीन-पुनर्संयोजन [[छविः SUrot.png |thumb |right |450px |Fig। 2. सेर-रिकॉम्बिनेसः (अनिवार्य रूप से अपरिवर्तनीय) सबयूनिट-रोटेशन pathway.Contrary से टायर-रिकॉम्बिनेस तक, चार भाग लेने वाले डीएनए स्ट्रैंड को केवल 2 बी. पी. (प्रूफरीडिंग के लिए बहुत कम जगह छोड़ते हुए) से अलग किए गए बिंदुओं पर समकालिकता में काटा जाता है। सबयूनिट-रोटेशन (180°) प्रोटीन पार्टनर से सहसंयोजक रूप से जुड़े हुए तारों के आदान-प्रदान की अनुमति देता है। डबल-स्ट्रैंड ब्रेक के मध्यवर्ती संपर्क में अवैध पुनर्संयोजन को ट्रिगर करने का जोखिम होता है और इस तरह माध्यमिक reactions.Here, सिनैप्टिक कॉम्प्लेक्स संबंधित लक्ष्य स्थलों (सीटीडी/एनटीडी, सी-/ एन-टर्मिनल डोमेन) के साथ पूर्व-गठित पुनर्संयोजन डिमर के जुड़ाव से उत्पन्न होता है। टायर-रिकॉम्बिनेस की तरह, प्रत्येक साइट में दो भुजाएँ होती हैं, जिनमें से प्रत्येक में एक प्रोटोमर होता है। चूँकि दोनों भुजाएँ थोड़ी अलग तरह से संरचित हैं, इसलिए उप-इकाइयाँ संरचनात्मक रूप से ट्यून हो जाती हैं और इस तरह पुनर्संयोजन चक्र में अपनी-अपनी भूमिका के लिए तैयार हो जाती हैं। टायर-वर्ग के सदस्यों के विपरीत पुनर्संयोजन मार्ग दो अलग-अलग सब्सट्रेट साइटों (एटीपी और एटीबी) को साइट-हाइब्रिड (एटीएल और एटीआर) में परिवर्तित करता है। यह इस विशेष पुनर्संयोजन मार्ग की अपरिवर्तनीय प्रकृति की व्याख्या करता है, जिसे केवल सहायक "पुनर्संयोजन दिशात्मकता कारकों" (आर. डी. एफ.) द्वारा दूर किया जा सकता है। अमीनो एसिड अनुक्रम समरूपता और यंत्रवादी संबंध के आधार पर, अधिकांश स्थल-विशिष्ट पुनर्संयोजन को दो परिवारों में से एक में वर्गीकृत किया जाता हैः टायरोसिन (टायर) पुनर्संयोजन परिवार या सेरीन (सेर) पुनर्संयोजन परिवार। नाम पुनर्संयोजन के प्रत्येक वर्ग में मौजूद संरक्षित न्यूक्लियोफिलिक एमिनो एसिड अवशेष से उत्पन्न होते हैं जिसका उपयोग डीएनए पर हमला करने के लिए किया जाता है और जो स्ट्रैंड एक्सचेंज के दौरान सहसंयोजक रूप से इससे जुड़ जाता है। सेरीन पुनर्संयोजन परिवार के सबसे पहले पहचाने गए सदस्यों को समाधान या डी. एन. ए. व्युत्क्रम के रूप में जाना जाता था, जबकि टायरोसिन पुनर्संयोजन के संस्थापक सदस्य, लैम्ब्डा फेज इंटीग्रेज़ (ए. टी. पी./बी मान्यता स्थलों का उपयोग करते हुए), अब प्रसिद्ध एंजाइमों जैसे कि क्री (पी1 फेज से) और एफ. एल. पी. (यीस्ट सैक्रोमाइसेस सेरेविसिया से) से अलग हैं। प्रसिद्ध सेरीन पुनर्संयोजन में गामा-डेल्टा रिज़ॉल्वेज़ (Tn1000 ट्रांसपोसन से), Tn3 रिज़ॉल्वेज़ (Tn3 ट्रांसपोसन से), और φC31 इंटीग्रेज़ (φ "C31 फेज से) जैसे एंजाइम शामिल हैं। यद्यपि दो पुनर्संयोजन परिवारों के अलग-अलग सदस्य समान व्यावहारिक परिणामों के साथ प्रतिक्रियाएं कर सकते हैं, लेकिन परिवार एक दूसरे से असंबंधित हैं, जिनमें अलग-अलग प्रोटीन संरचनाएं और प्रतिक्रिया तंत्र हैं। टायरोसिन पुनर्संयोजन के विपरीत, सेरीन पुनर्संयोजन अत्यधिक मॉड्यूलर होते हैं, जैसा कि पहले जैव रासायनिक अध्ययनों द्वारा संकेत दिया गया था और बाद में क्रिस्टलोग्राफिक संरचनाओं द्वारा दिखाया गया था। आनुवंशिक हेरफेर के लिए उपकरणों के रूप में प्रोटीन को पुनः संयोजित करने का प्रयास करते समय इन प्रोटीन संरचनाओं का ज्ञान उपयोगी साबित हो सकता है। दो डीएनए साइटों के बीच तंत्र पुनर्संयोजन इन साइटों की पहचान और बंधन से शुरू होता है-दो अलग-अलग डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए अणुओं में से प्रत्येक पर एक साइट, या एक ही अणु के कम से कम दो दूर के खंड-पुनर्संयोजन एंजाइम द्वारा। इसके बाद सिनेप्सिस होता है, अर्थात। सिनैप्टिक परिसर बनाने के लिए साइटों को एक साथ लाना। यह इस सिनेप्टिक परिसर के भीतर है कि स्ट्रैंड का आदान-प्रदान होता है, क्योंकि डी. एन. ए. को विभाजित किया जाता है और नियंत्रित ट्रांसएस्टरिफिकेशन प्रतिक्रियाओं द्वारा फिर से जोड़ा जाता है। स्ट्रैंड एक्सचेंज के दौरान, प्रत्येक डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए अणु को पहचान स्थल के क्रॉसओवर क्षेत्र के भीतर एक निश्चित बिंदु पर काटा जाता है, जिससे एक डीऑक्सीराइबोज हाइड्रॉक्सिल समूह निकलता है, जबकि पुनर्संयोजन एंजाइम डीएनए बैकबोन फॉस्फेट के लिए एक क्षणिक सहसंयोजक बंधन बनाता है। न्यूक्लियोफिलिक सेरीन या टायरोसिन अवशेष के हाइड्रॉक्सिल समूह के बीच यह फॉस्फोडीस्टर बंधन डीएनए को तोड़ने में खर्च की गई ऊर्जा को संरक्षित करता है। इस बंधन में संग्रहीत ऊर्जा का उपयोग बाद में डी. एन. ए. को दूसरे डी. एन. ए. अणु पर संबंधित डीऑक्सीराइबोज हाइड्रॉक्सिल समूह में फिर से जोड़ने के लिए किया जाता है। इसलिए पूरी प्रतिक्रिया ए. टी. पी. जैसे बाहरी ऊर्जा-समृद्ध सह-कारकों की आवश्यकता के बिना आगे बढ़ती है। हालांकि टायरोसिन और सेरीन पुनर्संयोजन दोनों के लिए बुनियादी रासायनिक प्रतिक्रिया समान है, लेकिन उनके बीच कुछ अंतर हैं। टायरोसिन पुनर्संयोजन, जैसे कि क्री या एफएलपी, एक समय में एक डीएनए स्ट्रैंड को उन बिंदुओं पर तोड़ते हैं जो 6-8बीपी से लड़खड़ाते हैं, जो स्ट्रैंड के 3 'छोर को टायरोसिन न्यूक्लियोफाइल के हाइड्रॉक्सिल समूह से जोड़ते हैं (चित्र। 1)। स्ट्रैंड एक्सचेंज तब हॉलिडे जंक्शन के अनुरूप एक पार किए गए स्ट्रैंड मध्यवर्ती के माध्यम से आगे बढ़ता है जिसमें केवल एक जोड़ी स्ट्रैंड का आदान-प्रदान किया गया है। सेरीन पुनर्संयोजन के तंत्र और नियंत्रण को बहुत कम अच्छी तरह से समझा गया है। एंजाइमों के इस समूह की खोज केवल 1990 के दशक के मध्य में की गई थी और यह अभी भी अपेक्षाकृत छोटा है। अब शास्त्रीय सदस्य गामा-डेल्टा और टीएन3 समाधान करते हैं, लेकिन φC31-, Bxb1-, और R4 समाकलन जैसे नए परिवर्धन भी, सभी चार डीएनए तारों को एक साथ उन बिंदुओं पर काटते हैं जो 2 बी. पी. (चित्र। 2)। दरार के दौरान, एक प्रोटीन-डी. एन. ए. बंधन एक ट्रांसएस्टरिफिकेशन प्रतिक्रिया के माध्यम से बनता है, जिसमें एक फॉस्फोडीस्टर बंधन को दरार स्थल पर 5 'फॉस्फेट और संरक्षित सेरीन अवशेष (रिज़ॉल्वेस में एस 10) के हाइड्रॉक्सिल समूह के बीच एक फॉस्फोसेरीन बंधन द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। यह अभी भी पूरी तरह से स्पष्ट नहीं है कि डीएनए को अलग करने के बाद स्ट्रैंड एक्सचेंज कैसे होता है। हालांकि, यह दिखाया गया है कि प्रोटीन से सहसंयोजक रूप से जुड़े हुए तारों का आदान-प्रदान किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप 180° का शुद्ध घूर्णन होता है। इन तथ्यों के लिए सबसे अधिक उद्धृत (लेकिन एकमात्र नहीं) मॉडल "सबयूनिट रोटेशन मॉडल" (चित्र। 2)। मॉडल से स्वतंत्र, डीएनए डुप्लेक्स प्रोटीन परिसर के बाहर स्थित होते हैं, और स्ट्रैंड एक्सचेंज प्राप्त करने के लिए प्रोटीन की बड़ी गति की आवश्यकता होती है। इस मामले में पुनर्संयोजन स्थल थोड़े असममित होते हैं, जो एंजाइम को साइट के बाएं और दाएं सिरों को अलग करने की अनुमति देता है। उत्पादों का उत्पादन करते समय, बाएं छोर हमेशा उनके भागीदार स्थलों के दाहिने छोर से जुड़े होते हैं, और इसके विपरीत। यह पुनर्संयोजन उत्पादों में विभिन्न पुनर्संयोजन संकर स्थलों को पुनर्गठित करने का कारण बनता है। ऊपर और नीचे के स्ट्रैंड एक्सचेंज के अस्थिर बिंदुओं के बीच असममित "ओवरलैप" अनुक्रम के कारण बाएं छोर से बाएं या दाएं से दाएं को जोड़ने से बचा जाता है, जो टायरोसिन पुनर्संयोजन द्वारा नियोजित तंत्र के बिल्कुल विपरीत है। उदाहरण के लिए, क्रे-रिकॉम्बीनेस द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया, दो स्थलों से घिरे डीएनए खंड को हटाने का कारण बन सकती है (चित्र। 3ए), लेकिन यह पार्श्वीय डीएनए खंड के अभिविन्यास के एकीकरण या व्युत्क्रम का कारण भी बन सकता है (चित्र। 3बी)। प्रतिक्रिया का परिणाम क्या होगा, यह मुख्य रूप से उन स्थलों के सापेक्ष स्थानों और अभिविन्यासों द्वारा निर्धारित किया जाता है जिन्हें फिर से जोड़ा जाना है, लेकिन विचाराधीन स्थल-विशिष्ट प्रणाली की जन्मजात विशिष्टता द्वारा भी निर्धारित किया जाता है। निष्कर्षण और व्युत्क्रम तब होते हैं जब पुनर्संयोजन दो स्थलों के बीच होता है जो एक ही अणु (इंट्रामोलिकुलर पुनर्संयोजन) पर पाए जाते हैं, और यदि स्थल क्रमशः समान (प्रत्यक्ष पुनरावृत्ति) या विपरीत अभिविन्यास (उल्टा पुनरावृत्ति) में होते हैं। दूसरी ओर, प्रविष्टि तब होती है जब दो अलग-अलग डी. एन. ए. अणुओं (अंतर-आणविक पुनर्संयोजन) पर स्थित स्थलों पर पुनर्संयोजन होता है, बशर्ते कि इनमें से कम से कम एक अणु गोलाकार हो। अधिकांश स्थल-विशिष्ट प्रणालियाँ अत्यधिक विशिष्ट होती हैं, जो इन विभिन्न प्रकार की प्रतिक्रियाओं में से केवल एक को उत्प्रेरित करती हैं, और उन स्थलों को नजरअंदाज करने के लिए विकसित हुई हैं जो "गलत" अभिविन्यास में हैं। यह भी देखें क्री पुनर्संयोजन क्री-लॉक्स पुनर्संयोजन एफएलपी-एफआरटी पुनर्संयोजन आनुवंशिक पुनर्संयोजन होमोलॉगस पुनर्संयोजन पुनर्संयोजन-मध्यस्थ कैसेट विनिमय साइट-विशिष्ट पुनर्संयोजन प्रौद्योगिकी संदर्भ जैव प्रौद्योगिकी कोशिकीय प्रक्रियाएं आनुवंशिकी तकनीक आणविक जीव विज्ञान आणविक आनुवंशिकी