Complementarity (molecular biology)
आणविक जीवविज्ञान में, पूरकता लॉक-एंड-की सिद्धांत का पालन करते हुए दो संरचनाओं के बीच संबंध का वर्णन करती है। प्रकृति में पूरकता डी. एन. ए. प्रतिकृति और प्रतिलेखन का आधार सिद्धांत है क्योंकि यह दो डी. एन. ए. या आर. एन. ए. अनुक्रमों के बीच साझा एक गुण है, जैसे कि जब वे एक दूसरे के समानांतर संरेखित होते हैं, तो अनुक्रमों में प्रत्येक स्थिति में न्यूक्लियोटाइड आधार पूरक होंगे, बहुत कुछ दर्पण में देखने और चीजों के विपरीत देखने की तरह। यह पूरक आधार युग्मन कोशिकाओं को एक पीढ़ी से दूसरी पीढ़ी में जानकारी की प्रतिलिपि बनाने और यहां तक कि अनुक्रमों में संग्रहीत जानकारी को नुकसान का पता लगाने और मरम्मत करने की अनुमति देता है। दो न्यूक्लिक एसिड स्ट्रैंड के बीच पूरकता की डिग्री पूर्ण पूरकता (प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड इसके विपरीत से पार है) से लेकर कोई पूरकता (प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड इसके विपरीत से पार नहीं है) तक भिन्न हो सकती है और अनुक्रमों की स्थिरता को एक साथ निर्धारित करती है। इसके अलावा, विभिन्न डी. एन. ए. मरम्मत कार्यों के साथ-साथ नियामक कार्य आधार जोड़ी पूरकता पर आधारित हैं। जैव प्रौद्योगिकी में, आधार जोड़ी पूरकता का सिद्धांत आर. एन. ए. और डी. एन. ए. के बीच डी. एन. ए. संकरों की उत्पत्ति की अनुमति देता है, और सी. डी. एन. ए. पुस्तकालयों जैसे आधुनिक उपकरणों के लिए द्वार खोलता है। जबकि अधिकांश पूरकता डी. एन. ए. या आर. एन. ए. के दो अलग-अलग तारों के बीच देखी जाती है, एक अनुक्रम के लिए आंतरिक पूरकता होना भी संभव है जिसके परिणामस्वरूप अनुक्रम एक मुड़े हुए विन्यास में खुद को बांधता है। डी. एन. ए. और आर. एन. ए. आधार जोड़ी पूरकता पूरकता न्यूक्लियोबेस के बीच अलग-अलग अंतःक्रियाओं द्वारा प्राप्त की जाती हैः एडेनिन, थाइमिन (आर. एन. ए. में यूरेसिल), गुआनिन और साइटोसिन। एडेनिन और गुआनिन प्यूरिन हैं, जबकि थाइमिन, साइटोसिन और यूरेसिल पाइरिमिडीन हैं। प्यूरिन पाइरिमिडीन से बड़े होते हैं। दोनों प्रकार के अणु एक दूसरे के पूरक हैं और केवल विरोधी प्रकार के न्यूक्लियोबेस के साथ आधार जोड़ी बना सकते हैं। न्यूक्लिक एसिड में, न्यूक्लियोबेस को हाइड्रोजन बंधन द्वारा एक साथ रखा जाता है, जो केवल एडेनिन और थाइमिन के बीच और गुआनिन और साइटोसिन के बीच कुशलता से काम करता है। आधार पूरक A = T दो हाइड्रोजन बंधन साझा करता है, जबकि आधार जोड़ी G ष्णC में तीन हाइड्रोजन बंधन होते हैं। न्यूक्लियोबेस के बीच अन्य सभी विन्यास डबल हेलिक्स गठन में बाधा डालेंगे। डी. एन. ए. स्ट्रैंड विपरीत दिशाओं में उन्मुख होते हैं, उन्हें एंटीपैरल कहा जाता है। न्यूक्लियोबेस पूरकता के आधार पर डी. एन. ए. या आर. एन. ए. के एक पूरक सूत्र का निर्माण किया जा सकता है। प्रत्येक आधार जोड़ी, ए = टी बनाम जी ष्ण सी, लगभग एक ही स्थान लेती है, जिससे बिना किसी स्थानिक विकृति के एक मुड़े हुए डी. एन. ए. डबल हेलिक्स गठन को सक्षम बनाता है। न्यूक्लियोबेस के बीच हाइड्रोजन बंधन भी डी. एन. ए. डबल हेलिक्स को स्थिर करता है। डबल हेलिक्स में डीएनए स्ट्रैंड की पूरकता से दूसरे के निर्माण के लिए एक स्ट्रैंड का उपयोग टेम्पलेट के रूप में करना संभव हो जाता है। यह सिद्धांत डीएनए प्रतिकृति में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, यह समझाते हुए कि आनुवंशिक जानकारी को अगली पीढ़ी तक कैसे पहुँचाया जा सकता है, आनुवंशिकता की नींव स्थापित करता है। पूरकता का उपयोग डीएनए प्रतिलेखन में भी किया जाता है, जो डीएनए टेम्पलेट से आरएनए स्ट्रैंड उत्पन्न करता है। इसके अलावा, मानव इम्यूनोडेफिशिएंसी वायरस, एक सिंगल-स्ट्रैंडेड आर. एन. ए. वायरस, एक आर. एन. ए.-निर्भर डी. एन. ए. पोलीमरेज़ (रिवर्स ट्रांसक्रिप्टेस) को कूटबद्ध करता है जो जीनोम प्रतिकृति को उत्प्रेरित करने के लिए पूरकता का उपयोग करता है। प्रतिकृति के दौरान प्रतिलिपि-विकल्प पुनर्संयोजन द्वारा रिवर्स ट्रांसक्रिप्टस दो माता-पिता के आर. एन. ए. जीनोम के बीच बदल सकता है। प्रूफ रीडिंग जैसे डी. एन. ए. मरम्मत तंत्र पूरकता आधारित होते हैं और बेमेल न्यूक्लियोबेस को हटाकर डी. एन. ए. प्रतिकृति के दौरान त्रुटि सुधार की अनुमति देते हैं। सामान्य तौर पर, डी. एन. ए. के एक स्ट्रैंड में नुकसान की मरम्मत क्षतिग्रस्त हिस्से को हटाकर और दूसरे स्ट्रैंड से जानकारी की प्रतिलिपि बनाने के लिए पूरकता का उपयोग करके की जा सकती है, जैसा कि बेमेल मरम्मत, न्यूक्लियोटाइड छेदन मरम्मत और आधार छेदन मरम्मत की प्रक्रियाओं में होता है। न्यूक्लिक एसिड स्ट्रैंड भी संकर बना सकते हैं जिसमें एकल फंसे हुए डी. एन. ए. आसानी से पूरक डी. एन. ए. या आर. एन. ए. के साथ विघटित हो सकते हैं। यह सिद्धांत आमतौर पर प्रदर्शन की जाने वाली प्रयोगशाला तकनीकों का आधार है जैसे कि पोलीमरेज़ चेन रिएक्शन, पी. सी. आर.। पूरक अनुक्रम के दो तारों को इन्द्रिय और इन्द्रिय-विरोधी के रूप में संदर्भित किया जाता है। इन्द्रिय सूत्र, आम तौर पर, डी. एन. ए. या आर. एन. ए. का प्रतिलेखित अनुक्रम होता है जो प्रतिलेखन में उत्पन्न होता है, जबकि इन्द्रिय-विरोधी सूत्र वह सूत्र होता है जो इन्द्रिय अनुक्रम का पूरक होता है। स्व-पूरकता और हेयरपिन लूप स्व-पूरकता इस तथ्य को संदर्भित करता है कि डी. एन. ए. या आर. एन. ए. का एक अनुक्रम अपने आप पर वापस मुड़ सकता है, जिससे एक डबल-स्ट्रैंड जैसी संरचना बन सकती है। इस बात पर निर्भर करते हुए कि अनुक्रम के भाग एक साथ कितने करीब हैं जो स्व-पूरक हैं, स्ट्रैंड हेयरपिन लूप, जंक्शन, उभार या आंतरिक लूप बना सकते हैं। डी. एन. ए. में नहीं देखे गए आधार जोड़ी बंधन के कारण आर. एन. ए. के इस प्रकार की संरचनाओं के बनने की अधिक संभावना है, जैसे कि यूरेसिल के साथ ग्वानीन बंधन। नियामक कार्य पूरकता छोटे न्यूक्लिक एसिड खिंचाव और एक कोडिंग क्षेत्र या एक प्रतिलेखित जीन के बीच पाई जा सकती है, और इसके परिणामस्वरूप आधार युग्मन होता है। ये छोटे न्यूक्लिक एसिड अनुक्रम आमतौर पर प्रकृति में पाए जाते हैं और इनमें जीन साइलेन्सिंग जैसे नियामक कार्य होते हैं। एंटीसेंस प्रतिलेख गैर कोडिंग एम. आर. एन. ए. के विस्तार हैं जो कोडिंग अनुक्रम के पूरक हैं। जीनोम व्यापक अध्ययनों से पता चला है कि आर. एन. ए. एंटीसेंस प्रतिलेख आमतौर पर प्रकृति के भीतर होते हैं। आम तौर पर माना जाता है कि वे आनुवंशिक कोड की कोडिंग क्षमता को बढ़ाते हैं और जीन विनियमन में जटिलता की एक समग्र परत जोड़ते हैं। अब तक, यह ज्ञात है कि मानव जीनोम का 40 प्रतिशत दोनों दिशाओं में लिखा गया है, जो रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन के संभावित महत्व को रेखांकित करता है। यह सुझाव दिया गया है कि इंद्रिय और एंटीसेंस प्रतिलेखों के बीच पूरक क्षेत्र दोहरे फंसे हुए आर. एन. ए. संकरों के उत्पादन की अनुमति देंगे, जो जीन विनियमन में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं। उदाहरण के लिए, हाइपोक्सिया-प्रेरित कारक 1α mRNA और β-स्राव mRNA को द्विदिश रूप से लिखा जाता है, और यह दिखाया गया है कि एंटीसेंस ट्रांसक्रिप्ट इंद्रिय लिपि के लिए एक स्टेबलाइज़र के रूप में कार्य करता है। एम. आई. आर. एन. ए. और एस. आई. आर. एन. ए. के एम. आई. आर. एन. ए., माइक्रो आर. एन. ए., छोटे आर. एन. ए. अनुक्रम हैं जो एक प्रतिलेखित जीन के क्षेत्रों के पूरक हैं और उनके नियामक कार्य हैं। वर्तमान शोध इंगित करता है कि परिसंचारी एम. आई. आर. एन. ए. का उपयोग नए बायोमार्कर के रूप में किया जा सकता है, इसलिए रोग निदान में उपयोग किए जाने के लिए आशाजनक साक्ष्य दिखाते हैं। एम. आई. आर. एन. ए. आर. एन. ए. के लंबे अनुक्रमों से बनते हैं जिन्हें आर. एन. ए. अनुक्रम से एक डाइसर एंजाइम द्वारा मुक्त किया जाता है जो एक नियामक जीन से होता है। ये छोटी धारियाँ एक आर. आई. एस. सी. परिसर से जुड़ती हैं। वे तीन तरीकों से जीन के लिए एक साइलेंसर के रूप में कार्य करने के लिए अपनी पूरकता के कारण एक प्रतिलेखित जीन के अपस्ट्रीम क्षेत्र में अनुक्रमों के साथ मेल खाते हैं। एक राइबोसोम को बांधने और अनुवाद शुरू करने से रोकना है। दूसरा एम. आर. एन. ए. का अवमूल्यन करना है जिससे परिसर बंधा हुआ है। और तीसरा एक नया डबल-स्ट्रैंडेड आर. एन. ए. (डी. एस. आर. एन. ए.) अनुक्रम प्रदान करके है जिस पर डाइसर जीन की अधिक प्रतियों को खोजने और कम करने के लिए अधिक एम. आई. आर. एन. ए. बनाने के लिए कार्य कर सकता है। छोटे हस्तक्षेप करने वाले आर. एन. ए. (एस. आई. आर. एन. ए.) कार्य में एम. आई. आर. एन. ए. के समान होते हैं; वे आर. एन. ए. के अन्य स्रोतों से आते हैं, लेकिन एम. आई. आर. एन. ए. के समान उद्देश्य की पूर्ति करते हैं। उनकी छोटी लंबाई को देखते हुए, पूरकता के नियमों का मतलब है कि वे अभी भी अपनी पसंद के लक्ष्यों में बहुत भेदभाव कर सकते हैं। यह देखते हुए कि स्ट्रैंड में प्रत्येक आधार के लिए चार विकल्प हैं और एक एम. आई./एस. आई. आर. एन. ए. के लिए 20 बी. पी.-22 बी. पी. लंबाई है, जो संभावित संयोजनों से अधिक की ओर ले जाती है। यह देखते हुए कि मानव जीनोम लंबाई में ~ 3.1 अरब आधार है, इसका मतलब है कि प्रत्येक एम. आई. आर. एन. ए. को दुर्घटना से पूरे मानव जीनोम में केवल एक बार मिलान करना चाहिए। किसिंग हेयरपिन तब बनते हैं जब न्यूक्लिक एसिड का एक एकल स्ट्रैंड एक हेयरपिन के रूप में आर. एन. ए. के लूप बनाने के साथ पूरक होता है। जब दो हेयरपिन विवो में एक दूसरे के संपर्क में आते हैं, तो दोनों स्ट्रैंड के पूरक आधार बनते हैं और हेयरपिन को तब तक खोलने लगते हैं जब तक कि एक डबल-स्ट्रैंडेड आरएनए (डीएसआरएनए) कॉम्प्लेक्स नहीं बन जाता है या हेयरपिन में बेमेल होने के कारण कॉम्प्लेक्स दो अलग-अलग स्ट्रैंड में वापस नहीं आ जाता है। चुंबन से पहले हेयरपिन की द्वितीयक संरचना ऊर्जा में अपेक्षाकृत निश्चित परिवर्तन के साथ एक स्थिर संरचना की अनुमति देती है। इन संरचनाओं का उद्देश्य एक पूरक स्ट्रैंड के साथ हेयरपिन लूप बनाम बाइंडिंग ताकत की स्थिरता का संतुलन है। बहुत मजबूत एक खराब स्थान के लिए एक प्रारंभिक बंधन और तार जल्दी से पर्याप्त रूप से आराम नहीं करेंगे; बहुत कमजोर एक प्रारंभिक बंधन और तार कभी भी वांछित परिसर को पूरी तरह से नहीं बना पाएँगे। ये हेयरपिन संरचनाएं प्रारंभिक बंधन पर एक मजबूत पर्याप्त जांच प्रदान करने के लिए पर्याप्त आधारों के संपर्क की अनुमति देती हैं और एक अनुकूल मिलान पाए जाने के बाद अनफोल्डिंग की अनुमति देने के लिए एक कमजोर पर्याप्त आंतरिक बंधन प्रदान करती हैं। --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - दो सिरों की पूरकता हेयरपिन को दो हेयरपिन के बजाय दो स्ट्रैंड का एक सपाट अनुक्रम बनने के लिए उजागर करने और सीधा करने के लिए प्रोत्साहित करती है। जैव सूचना विज्ञान पूरकता डीएनए या आरएनए में पाई जाने वाली जानकारी को एक ही स्ट्रैंड में संग्रहीत करने की अनुमति देती है। पूरक स्ट्रैंड को टेम्पलेट से निर्धारित किया जा सकता है और इसके विपरीत जैसा कि सीडीएनए पुस्तकालयों में होता है। यह विश्लेषण के लिए भी अनुमति देता है, जैसे दो अलग-अलग प्रजातियों के अनुक्रमों की तुलना करना। बेमेल अनुक्रम (अस्पष्टता कोड) होने पर अनुक्रमों को लिखने के लिए या पूरक (अस्पष्टता) में विपरीत अनुक्रम को पढ़ने के तरीके को तेज करने के लिए आशुलिपि विकसित किए गए हैं। सी. डी. एन. ए. पुस्तकालय एक सी. डी. एन. ए. पुस्तकालय व्यक्त डी. एन. ए. जीन का एक संग्रह है जिसे जीन पहचान और क्लोनिंग प्रक्रियाओं में एक उपयोगी संदर्भ उपकरण के रूप में देखा जाता है। सी. डी. एन. ए. पुस्तकालयों का निर्माण एम. आर. एन. ए. से आर. एन. ए.-निर्भर डी. एन. ए. पोलीमरेज़ रिवर्स ट्रांसक्रिप्टेस (आर. टी.) का उपयोग करके किया जाता है, जो एक एम. आर. एन. ए. टेम्पलेट को डी. एन. ए. में प्रतिलेखित करता है। इसलिए, एक सी. डी. एन. ए. पुस्तकालय में केवल ऐसे आवेषण हो सकते हैं जिन्हें एम. आर. एन. ए. में प्रतिलेखित किया जाना है। ई प्रक्रिया डी. एन. ए./आर. एन. ए. पूरकताक सिद्धान्त पर निर्भर करैत अछि। पुस्तकालयों का अंतिम उत्पाद डबल स्ट्रैंडेड डीएनए है, जिसे प्लास्मिड में डाला जा सकता है। इसलिए, सी. डी. एन. ए. पुस्तकालय आधुनिक अनुसंधान में एक शक्तिशाली उपकरण हैं। अस्पष्टता कोड व्यवस्थित जीव विज्ञान के लिए अनुक्रम लिखते समय आई. यू. पी. ए. सी. कोड होना आवश्यक हो सकता है जिसका अर्थ है "दोनों में से कोई भी" या "तीनों में से कोई भी"। आई. यू. पी. ए. सी. कोड आर (कोई भी प्यूरिन) वाई (किसी भी पाइरिमिडीन) और एम (एमिनो) से के (केटो) का पूरक है। डब्ल्यू (कमजोर) और एस (मजबूत) को आमतौर पर अदला-बदली नहीं किया जाता है, लेकिन अतीत में कुछ उपकरणों द्वारा अदला-बदली की गई है। डब्ल्यू और एस क्रमशः "कमजोर" और "मजबूत" को दर्शाते हैं, और कई हाइड्रोजन बंधनों को इंगित करते हैं जो एक न्यूक्लियोटाइड अपने पूरक साथी के साथ जोड़ी बनाने के लिए उपयोग करता है। एक साथी एक पूरक जोड़ी बनाने के लिए समान संख्या में बॉन्ड का उपयोग करता है। एक आई. यू. पी. ए. सी. कोड जो विशेष रूप से तीन न्यूक्लियोटाइडों में से एक को बाहर करता है, एक आई. यू. पी. ए. सी. कोड का पूरक हो सकता है जो पूरक न्यूक्लियोटाइड को बाहर करता है। उदाहरण के लिए, V (A, C या G-"T नहीं") B (C, G या T-"A नहीं") का पूरक हो सकता है। एम्बिग्राम विशिष्ट वर्णों का उपयोग पूरक क्षारों के लिए एक उपयुक्त (अस्पष्ट) न्यूक्लिक एसिड संकेतन बनाने के लिए किया जा सकता है। गुआनिन = बी, साइटोसिन = क्यू, एडेनिन = एन, और थाइमिन = यू), जो पाठ को केवल "उल्टा" घुमाकर पूरे डी. एन. ए. अनुक्रमों का पूरक बनाना संभव बनाता है। उदाहरण के लिए, पिछली वर्णमाला के साथ, (जी. टी. सी. ए.) उल्टा होने पर (टी. जी. ए. सी., रिवर्स कॉम्प्लीमेंट) के रूप में पढ़ा जाएगा। एम्बिग्राफिक संकेतन आसानी से पैलिन्ड्रोमिक अनुक्रमों जैसे पूरक न्यूक्लिक एसिड स्ट्रेच की कल्पना करते हैं। साधारण ए. एस. सी. आई. आई. या यहाँ तक कि यूनिकोड वर्णों के बजाय कस्टम फ़ॉन्ट या प्रतीकों का उपयोग करते समय इस सुविधा को बढ़ाया जाता है। आधार जोड़ी संदर्भ बाहरी लिंक रिवर्स कॉम्प्लीमेंट टूल रिवर्स कॉम्प्लीमेंट टूल @DNA.UTAH.EDU आणविक जीव विज्ञान भी देखें।