16S ribosomal RNA
16एस राइबोसोमल आर. एन. ए. (या 16एस आर. आर. एन. ए.) प्रोकैरियोटिक राइबोसोम (एस. एस. यू. आर. आर. एन. ए.) की 30एस उप-इकाई का आर. एन. ए. घटक है। यह शाइन-डाल्गार्नो अनुक्रम से जुड़ता है और अधिकांश एसएसयू संरचना प्रदान करता है। इसके लिए जीन कोडिंग को 16S rRNA जीन के रूप में संदर्भित किया जाता है और जीन के इस क्षेत्र के विकास की धीमी दर के कारण जातिजनन के पुनर्निर्माण में उपयोग किया जाता है। कार्ल वोज़ और जॉर्ज ई. फॉक्स उन दो लोगों में से थे जिन्होंने 1977 में जातिविज्ञान में 16एस आर. आर. एन. ए. के उपयोग का बीड़ा उठाया था। 16एस आर. आर. एन. ए. जीन के कई अनुक्रम एक ही जीवाणु के भीतर मौजूद हो सकते हैं। कार्य बड़े (23S) राइबोसोमल आर. एन. ए. की तरह, इसकी संरचनात्मक भूमिका होती है, जो राइबोसोमल प्रोटीन की स्थिति को परिभाषित करने वाले मचान के रूप में कार्य करती है। 3-छोर में एंटी-शाइन-डाल्गार्नो अनुक्रम होता है, जो एम. आर. एन. ए. पर ए. यू. जी. स्टार्ट कोडन से ऊपर की ओर जुड़ता है। 16S RNA का 3-छोर प्रोटीन S1 और S21 से जुड़ता है जो प्रोटीन संश्लेषण की शुरुआत में शामिल होने के लिए जाना जाता है और 23S के साथ परस्पर क्रिया करता है, जो दो राइबोसोमल उप-इकाइयों (50S और 30S) के बंधन में सहायता करता है, ए-साइट में एडेनिन अवशेष 1492 और 1493 के N1 परमाणु और mRNA रीढ़ की हड्डी के 2OH समूह के बीच हाइड्रोजन बंधन बनाकर सही कोडन-एंटीकोडन जोड़ी को स्थिर करता है। संरचना सार्वभौमिक प्राइमर 16एस आर. आर. एन. ए. जीन का उपयोग जातिजनित अध्ययन के लिए किया जाता है क्योंकि यह बैक्टीरिया और आर्किया की विभिन्न प्रजातियों के बीच अत्यधिक संरक्षित है। कार्ल वोज़ ने 1977 में 16S rRNA के इस उपयोग का बीड़ा उठाया। यह सुझाव दिया जाता है कि 16S rRNA जीन का उपयोग एक विश्वसनीय आणविक घड़ी के रूप में किया जा सकता है क्योंकि दूर से संबंधित जीवाणु वंशावली से 16S rRNA अनुक्रमों में समान कार्यात्मकताएं दिखाई गई हैं। कुछ थर्मोफिलिक आर्किया (जैसे। ऑर्डर थर्मोप्रोटील्स) में 16S rRNA जीन इंट्रॉन होते हैं जो अत्यधिक संरक्षित क्षेत्रों में स्थित होते हैं और "सार्वभौमिक" प्राइमर के एनीलिंग को प्रभावित कर सकते हैं। माइटोकॉन्ड्रियल और क्लोरोप्लास्टिक आर. आर. एन. ए. भी प्रवर्धित होते हैं। सबसे आम प्राइमर जोड़ी वीसबर्ग एट अल द्वारा तैयार की गई थी। (1991) और वर्तमान में 27F और 1492R के रूप में संदर्भित किया जाता है; हालाँकि, कुछ अनुप्रयोगों के लिए छोटे एम्प्लिकन आवश्यक हो सकते हैं, उदाहरण के लिए टाइटेनियम रसायन विज्ञान के साथ 454 अनुक्रमण के लिए प्राइमर जोड़ी 27F-534R जो V1 से V3 को कवर करती है। अक्सर 27F के बजाय 8F का उपयोग किया जाता है। दोनों प्राइमर लगभग समान हैं, लेकिन 27F में 8F की तुलना में सी. ए. जी. ए. जी. टी. टी. जी. ए. टी. सी. एम. टी. जी. सी. टी. सी. के बजाय एम है। पी. सी. आर. और एन. जी. एस. अनुप्रयोग अत्यधिक संरक्षित प्राइमर बाइंडिंग साइटों के अलावा, 16एस आर. आर. एन. ए. जीन अनुक्रमों में अतिपरिवर्तनीय क्षेत्र होते हैं जो बैक्टीरिया की पहचान के लिए उपयोगी प्रजाति-विशिष्ट हस्ताक्षर अनुक्रम प्रदान कर सकते हैं। नतीजतन, 16S rRNA जीन अनुक्रमण चिकित्सा सूक्ष्म जीव विज्ञान में बैक्टीरिया की पहचान के फेनोटाइपिक तरीकों के एक तेज़ और सस्ते विकल्प के रूप में प्रचलित हो गया है। हालाँकि इसका उपयोग मूल रूप से बैक्टीरिया की पहचान करने के लिए किया गया था, 16S अनुक्रमण को बाद में बैक्टीरिया को पूरी तरह से नई प्रजातियों, या यहाँ तक कि पीढ़ी में पुनर्वर्गीकृत करने में सक्षम पाया गया। इसका उपयोग उन नई प्रजातियों का वर्णन करने के लिए भी किया गया है जिन्हें कभी सफलतापूर्वक संवर्धित नहीं किया गया है। कई प्रयोगशालाओं में तीसरी पीढ़ी के अनुक्रमण के आने के साथ, घंटों के भीतर हजारों 16S rRNA अनुक्रमों की एक साथ पहचान संभव है, जिससे मेटाजेनॉमिक अध्ययन की अनुमति मिलती है, उदाहरण के लिए आंत की वनस्पति। अतिपरिवर्तनीय क्षेत्र जीवाणु 16S जीन में नौ अतिपरिवर्तनीय क्षेत्र (V1-V9) होते हैं, जो लगभग 30 से 100 आधार जोड़े लंबे होते हैं, जो छोटे राइबोसोमल उप-इकाई की माध्यमिक संरचना में शामिल होते हैं। संरक्षण की डिग्री अतिपरिवर्तनीय क्षेत्रों के बीच व्यापक रूप से भिन्न होती है, जिसमें अधिक संरक्षित क्षेत्र उच्च-स्तरीय वर्गीकरण से संबंधित होते हैं और कम संरक्षित क्षेत्र निचले स्तरों जैसे जीनस और प्रजातियों से संबंधित होते हैं। जबकि संपूर्ण 16S अनुक्रम सभी अतिपरिवर्तनीय क्षेत्रों की तुलना करने की अनुमति देता है, लगभग 1,500 आधार जोड़े लंबे होने पर यह विविध जीवाणु समुदायों की पहचान करने या उनकी विशेषता जानने की कोशिश करने वाले अध्ययनों के लिए निषेधात्मक रूप से महंगा हो सकता है। ये अध्ययन आमतौर पर इल्यूमिना प्लेटफॉर्म का उपयोग करते हैं, जो 454 पायरोसीक्वेंसिंग और सेंगर सीक्वेंसिंग की तुलना में क्रमशः 50 गुना और 12,000 गुना कम महंगे दरों पर पढ़ने का उत्पादन करता है। जबकि सस्ता और गहरे सामुदायिक कवरेज की अनुमति देता है, इल्यूमिना अनुक्रमण केवल रीड्स 75-250 आधार जोड़े लंबे (इल्यूमिना मिसेक के साथ 300 आधार जोड़े तक) का उत्पादन करता है, और सामुदायिक नमूनों में पूर्ण जीन को विश्वसनीय रूप से इकट्ठा करने के लिए कोई स्थापित प्रोटोकॉल नहीं है। पूर्ण अतिपरिवर्तनीय क्षेत्रों को एकल इल्यूमिना रन से इकट्ठा किया जा सकता है, हालांकि, उन्हें मंच के लिए आदर्श लक्ष्य बनाता है। जबकि 16S अतिपरिवर्तनीय क्षेत्र बैक्टीरिया के बीच नाटकीय रूप से भिन्न हो सकते हैं, 16S जीन समग्र रूप से अपने यूकेरियोटिक समकक्ष (18S राइबोसोमल RNA) की तुलना में अधिक लंबाई की एकरूपता बनाए रखता है, जो संरेखण को आसान बना सकता है। इसके अतिरिक्त, 16S जीन में अतिपरिवर्तनीय क्षेत्रों के बीच अत्यधिक संरक्षित अनुक्रम होते हैं, जो सार्वभौमिक प्राइमर के डिजाइन को सक्षम करते हैं जो विभिन्न वर्गों में 16S अनुक्रम के समान वर्गों का विश्वसनीय रूप से उत्पादन कर सकते हैं। हालांकि कोई भी अतिपरिवर्तनीय क्षेत्र सभी बैक्टीरिया को डोमेन से प्रजातियों में सटीक रूप से वर्गीकृत नहीं कर सकता है, कुछ विश्वसनीय रूप से विशिष्ट वर्गीकरण स्तरों की भविष्यवाणी कर सकते हैं। कई सामुदायिक अध्ययन इस कारण से वी4 जैसे अर्ध-संरक्षित अतिपरिवर्तनीय क्षेत्रों का चयन करते हैं, क्योंकि यह वंश स्तर पर पूर्ण 16एस जीन के रूप में सटीक संकल्प प्रदान कर सकता है। जबकि कम संरक्षित क्षेत्र नई प्रजातियों को वर्गीकृत करने के लिए संघर्ष करते हैं जब उच्च क्रम वर्गीकरण अज्ञात होता है, उनका उपयोग अक्सर विशिष्ट रोगजनकों की उपस्थिति का पता लगाने के लिए किया जाता है। चक्रवर्ती एट अल द्वारा किए गए एक अध्ययन में। 2007 में, लेखकों ने विभिन्न प्रकार के रोगजनकों के वी1-वी8 क्षेत्रों की विशेषता बताई ताकि यह निर्धारित किया जा सके कि कौन से अतिपरिवर्तनीय क्षेत्र रोग-विशिष्ट और व्यापक परीक्षणों के लिए सबसे अधिक उपयोगी होंगे। अन्य निष्कर्षों के बीच, उन्होंने नोट किया कि वी3 क्षेत्र परीक्षण किए गए सभी रोगजनकों के लिए जीनस की पहचान करने में सबसे अच्छा था, और यह कि वी6 एंथ्रेक्स सहित परीक्षण किए गए सभी सीडीसी-देखे गए रोगजनकों के बीच प्रजातियों को अलग करने में सबसे सटीक था। जबकि 16S अतिपरिवर्तनीय क्षेत्र विश्लेषण जीवाणु वर्गीकरण अध्ययन के लिए एक शक्तिशाली उपकरण है, यह निकट से संबंधित प्रजातियों के बीच अंतर करने के लिए संघर्ष करता है। परिवार एंटरोबैक्टीरियासी, क्लॉस्ट्रिडियासी और पेप्टोस्ट्रेप्टोकोकेसी में, प्रजातियाँ पूर्ण 16S जीन में 99 प्रतिशत तक अनुक्रम समानता साझा कर सकती हैं। नतीजतन, वी4 अनुक्रम केवल कुछ न्यूक्लियोटाइड्स से भिन्न हो सकते हैं, जिससे संदर्भ डेटाबेस इन बैक्टीरिया को कम वर्गीकरण स्तरों पर विश्वसनीय रूप से वर्गीकृत करने में असमर्थ हो जाते हैं। अतिपरिवर्तनीय क्षेत्रों का चयन करने के लिए 16S विश्लेषण को सीमित करके, ये अध्ययन निकटता से संबंधित वर्ग में अंतर का निरीक्षण करने और उन्हें एकल वर्गीकरण इकाइयों में समूहित करने में विफल हो सकते हैं, इसलिए नमूने की कुल विविधता को कम करके आंका जा सकता है। इसके अलावा, बैक्टीरियल जीनोम कई 16S जीन रख सकते हैं, जिसमें V1, V2 और V6 क्षेत्रों में सबसे बड़ी इंट्रास्पेशिस विविधता होती है। बैक्टीरियल प्रजातियों को वर्गीकृत करने की सबसे सटीक विधि नहीं होने के बावजूद, अतिपरिवर्तनीय क्षेत्रों का विश्लेषण बैक्टीरियल सामुदायिक अध्ययनों के लिए उपलब्ध सबसे उपयोगी उपकरणों में से एक है। 16एस आर. आर. एन. ए. जीन की निकटता इस धारणा के तहत कि विकास ऊर्ध्वाधर संचरण द्वारा संचालित होता है, 16एस आर. आर. एन. ए. जीन को लंबे समय से प्रजाति-विशिष्ट और प्रोकैरियोट्स के बीच जातिजनित संबंधों का अनुमान लगाने वाले आनुवंशिक मार्करों के रूप में अचूक माना जाता है। हालांकि, टिप्पणियों की बढ़ती संख्या इन जीनों के क्षैतिज हस्तांतरण की घटना का सुझाव देती है। प्राकृतिक घटना के अवलोकनों के अलावा, इन जीनों की हस्तांतरणीयता को एक विशेष एस्चेरिचिया कोलाई आनुवंशिक प्रणाली का उपयोग करके प्रयोगात्मक रूप से समर्थित किया जाता है। मेजबान के रूप में ई. कोलाई के एक शून्य उत्परिवर्ती का उपयोग करते हुए, उत्परिवर्ती तनाव के विकास को विदेशी 16एस आर. आर. एन. ए. जीन द्वारा पूरक दिखाया गया था जो वंश स्तर पर ई. कोलाई से जातिजनित रूप से अलग थे। इस तरह की कार्यात्मक संगतता थर्मस थर्मोफिलस में भी देखी गई थी। इसके अलावा, टी. थर्मोफिलस में, पूर्ण और आंशिक दोनों प्रकार के जीन हस्तांतरण देखे गए। आंशिक स्थानांतरण के परिणामस्वरूप मेजबान और विदेशी जीवाणु जीन के बीच स्पष्ट रूप से यादृच्छिक चिमेरा की सहज उत्पत्ति हुई। इस प्रकार, 16S rRNA जीन कई तंत्रों के माध्यम से विकसित हो सकते हैं, जिसमें ऊर्ध्वाधर विरासत और क्षैतिज जीन हस्तांतरण शामिल हैं; बाद की आवृत्ति पहले की तुलना में बहुत अधिक हो सकती है। 16S राइबोसोमल डेटाबेस 16S rRNA जीन का उपयोग रोगाणुओं के वर्गीकरण और पहचान के लिए मानक के रूप में किया जाता है, क्योंकि यह अधिकांश रोगाणुओं में मौजूद होता है और उचित परिवर्तन दिखाता है। अधिकांश बैक्टीरिया और आर्किया के लिए 16S rRNA जीन अनुक्रमों के प्रकार उपभेद सार्वजनिक डेटाबेस पर उपलब्ध हैं, जैसे कि NCBI। हालांकि, इन डेटाबेस पर पाए जाने वाले अनुक्रमों की गुणवत्ता को अक्सर मान्य नहीं किया जाता है। इसलिए, माध्यमिक डेटाबेस जो केवल 16S rRNA अनुक्रमों को एकत्र करते हैं, उनका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले डेटाबेस नीचे सूचीबद्ध हैंः ईज़बीओक्लाउड ईज़बीओक्लाउड डेटाबेस, जिसे पहले ईज़टैक्सन के नाम से जाना जाता था, में एक पूर्ण पदानुक्रमित वर्गीकरण प्रणाली होती है जिसमें 62,988 बैक्टीरिया और आर्किया प्रजातियां/फाइलोटाइप होते हैं जिनमें सितंबर 2018 तक 15,290 वैध प्रकाशित नाम शामिल हैं। अधिकतम-आजीविका और ऑर्थोएएनआई जैसे जातिजनित संबंधों के आधार पर, सभी प्रजातियों/उप-प्रजातियों को कम से कम एक 16एस आरआरएनए जीन अनुक्रम द्वारा दर्शाया जाता है। EzBioCloud डेटाबेस को व्यवस्थित रूप से क्यूरेट किया जाता है और नियमित रूप से अपडेट किया जाता है जिसमें नई उम्मीदवार प्रजातियां भी शामिल हैं। इसके अलावा, वेबसाइट क्यू. आई. आई. एम. ई. और मोथुर पाइपलाइन के लिए ए. एन. आई. कैलकुलेटर, कॉन्टेस्ट16एस और 16एस आर. आर. एन. ए. डी. बी. जैसे जैव सूचना विज्ञान उपकरण प्रदान करती है। राइबोसोमल डेटाबेस प्रोजेक्ट राइबोसोमल डेटाबेस प्रोजेक्ट (आर. डी. पी.) एक क्यूरेटेड डेटाबेस है जो संबंधित कार्यक्रमों और सेवाओं के साथ राइबोसोम डेटा प्रदान करता है। इन प्रस्तावों में राइबोसोमल आर. एन. ए. (आर. आर. एन. ए.) अनुक्रमों के जातिजनित रूप से क्रमबद्ध संरेखण, व्युत्पन्न जातिजनित पेड़, आर. आर. एन. ए. द्वितीयक संरचना आरेख और संरेखण और पेड़ों को संभालने, विश्लेषण करने और प्रदर्शित करने के लिए विभिन्न सॉफ्टवेयर पैकेज शामिल हैं। डेटा एफ. टी. पी. और इलेक्ट्रॉनिक मेल के माध्यम से उपलब्ध है। इलेक्ट्रॉनिक मेल सर्वर द्वारा कुछ विश्लेषणात्मक सेवाएं भी प्रदान की जाती हैं। अपने बड़े आकार के कारण आर. डी. पी. डेटाबेस का उपयोग अक्सर जैव सूचनात्मक उपकरण विकास और मैन्युअल रूप से क्यूरेटेड डेटाबेस बनाने के लिए आधार के रूप में किया जाता है। सिल्वा सिल्वा जीवन के तीनों क्षेत्रों के लिए संरेखित छोटे (16एस/18एस, एसएसयू) और बड़े उप-इकाई (23एस/28एस, एलएसयू) राइबोसोमल आरएनए (आरआरएनए) अनुक्रमों के साथ-साथ खोज, प्राइमर-डिजाइन और संरेखण उपकरणों (बैक्टीरिया, आर्किया और यूकेरिया) का एक समूह प्रदान करता है। ग्रीनजीन्स एक गुणवत्ता नियंत्रित, व्यापक 16एस आर. आर. एन. ए. जीन संदर्भ डेटाबेस और वर्गीकरण है जो एक डी नोवो फाइलोजेनी पर आधारित है जो मानक परिचालन वर्गीकरण इकाई सेट प्रदान करता है। सावधान रहें कि यह 2012 और 2013 के बीच वर्षों पहले लागू की गई जातिजनित विधियों से प्रस्तावित वर्गीकरण संबंधी शब्दों का उपयोग करता है। तब से, आर्किया और बैक्टीरिया के लिए विभिन्न प्रकार के नए जातिजनित तरीके प्रस्तावित किए गए हैं। संदर्भ बाहरी लिंक वाशिंगटन प्रयोगशाला चिकित्सा विश्वविद्यालयः आणविक निदान। जीवाणु अनुक्रम राइबोसोमल डेटाबेस परियोजना राइबोसोम और राइबोसोमल आरएनएः (आर. आर. एन. ए.) सिल्वा आर. आर. एन. ए. डेटाबेस ग्रीनजीनः 16एस आर. डी. एन. ए. डेटा और उपकरण ईज़. बायोक्लाउड राइबोसोमल आर. एन. ए. मेटाजेनॉमिक्स