एंडोन्यूक्लाइजेस: कार्य, प्रकार और उदाहरण - जीवविज्ञान - 2025

Endonucleases एंजाइमों कि phosphodiester न्यूक्लियोटाइड श्रृंखला के भीतर स्थित बांड में कटौती कर रहे हैं। एंडोन्यूक्लिअस प्रतिबंध साइटें अत्यधिक विविध हैं। इनमें से कुछ एंजाइम लगभग कहीं भी डीएनए (डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड, हमारी आनुवांशिक सामग्री) को काटते हैं, यानी वे निरर्थक हैं।

इसके विपरीत, एंडोन्यूक्लाइजेस का एक और समूह है जो क्लीव किए जाने वाले क्षेत्र या अनुक्रम में बहुत विशिष्ट है। एंजाइमों के इस समूह को प्रतिबंध एंजाइम के रूप में जाना जाता है, और वे आणविक जीव विज्ञान में बहुत उपयोगी हैं। इस समूह में हमारे पास जाने-माने एंजाइम BAM HI, Eco RI और Alu I हैं।

एंडोन्यूक्लियूज डीएनए को आंतरिक रूप से काटते हैं।

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एंडोन्यूक्लाइजेस के विपरीत, एक अन्य प्रकार के उत्प्रेरक प्रोटीन होते हैं - एक्सोन्यूक्लाइजेस - जो श्रृंखला के अंत में फॉस्फोडाइस्टर बॉन्ड को तोड़ने के लिए जिम्मेदार होते हैं।

प्रतिबंध एंडोन्यूक्लाइजेस

प्रतिबंध एंडोन्यूक्लाइजेस या प्रतिबंध एंजाइम उत्प्रेरक प्रोटीन होते हैं जो बहुत विशिष्ट अनुक्रमों में डीएनए श्रृंखला के अंदर फॉस्फोडिएस्टर बॉन्ड्स को क्लीयर करने के लिए जिम्मेदार होते हैं।

इन एंजाइमों को कई जैव प्रौद्योगिकी कंपनियों से खरीदा जा सकता है और वर्तमान डीएनए हेरफेर तकनीकों के भीतर उनका उपयोग लगभग आवश्यक है।

प्रतिबंध एंडोन्यूक्लाइजेस का नाम जीव के द्विपद वैज्ञानिक नाम के पहले अक्षरों का उपयोग करके दिया गया है जिसमें से वे आए थे, इसके बाद तनाव (यह वैकल्पिक है) और प्रतिबंध एंजाइमों के समूह के साथ समाप्त होता है जिससे वे संबंधित हैं। उदाहरण के लिए, बाम HI और इको RI का व्यापक रूप से एंडोन्यूक्लाइजेशन किया जाता है।

डीएनए का क्षेत्र जिसे एंजाइम पहचानता है, प्रतिबंध साइट कहा जाता है और प्रत्येक एंडोन्यूक्लिज़ के लिए अद्वितीय है, हालांकि प्रतिबंध स्थल पर कई एंजाइम संयोग कर सकते हैं। इस साइट में आम तौर पर लंबाई में लगभग 4 से 6 बेस जोड़े जैसे कि AGCT (Alu I के लिए) और Eco RI के लिए GAATTC के साथ एक छोटा सा पैलंड्रोमिक अनुक्रम होता है।

पैलिंड्रोमिक सीक्वेंस ऐसे सीक्वेंस हैं, जो 5 '3 से 3' या 3 'से 5' दिशा में पढ़े जाते हैं, समान हैं। उदाहरण के लिए, इको आरआई के मामले में, पैलिंड्रोमिक अनुक्रम है: GAATTC और CTTAAG।

प्रतिबंध एंडोन्यूक्लस के कार्य और अनुप्रयोग

सौभाग्य से आणविक जीवविज्ञानी के लिए, बैक्टीरिया विकास के पाठ्यक्रम में विकसित किया गया है प्रतिबंधों की एक श्रृंखला जो आंतरिक रूप से आनुवंशिक सामग्री को आंतरिक रूप से खंडित करती है।

प्रकृति में, ये एंजाइम विकसित हुए हैं - संभवतः - एक जीवाणु संरक्षण प्रणाली के रूप में विदेशी डीएनए अणुओं के आक्रमण के खिलाफ, जैसे कि फेज से।

देशी और विदेशी आनुवंशिक सामग्री के बीच भेदभाव करने के लिए, ये प्रतिबंध एंडोन्यूक्लाइज विशिष्ट न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों को पहचान सकते हैं। इस प्रकार, जिस डीएनए में यह क्रम नहीं है, वह बैक्टीरिया के अंदर मौजूद नहीं हो सकता है।

इसके विपरीत, जब एंडोन्यूक्लाइज प्रतिबंध स्थल को पहचानता है, तो यह डीएनए को बांधता है और इसे काटता है।

जीवविज्ञानी जीवित चीजों की आनुवंशिक सामग्री का अध्ययन करने में रुचि रखते हैं। हालाँकि, डीएनए लंबाई में कई मिलियन बेस पेयर से बना होता है। ये अणु बहुत लंबे होते हैं और इनका छोटे टुकड़ों में विश्लेषण किया जाना चाहिए।

इस लक्ष्य को पूरा करने के लिए, प्रतिबंध आणविक जीवों को विभिन्न आणविक जीव विज्ञान प्रोटोकॉल में एकीकृत किया जाता है। उदाहरण के लिए, एक व्यक्तिगत जीन को भविष्य के विश्लेषण के लिए कब्जा कर लिया जा सकता है। इस प्रक्रिया को एक जीन "क्लोनिंग" कहा जाता है।

प्रतिबंध टुकड़ा लंबाई बहुरूपता (RFLP)

प्रतिबंध के टुकड़े की लंबाई के बहुरूपता डीएनए में विशिष्ट न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों के पैटर्न को संदर्भित करते हैं जो प्रतिबंध एंडोन्यूक्लाइज को पहचानने और काटने में सक्षम हैं।

एंजाइमों की विशिष्टता के लिए धन्यवाद, प्रत्येक जीव को डीएनए में एक विशिष्ट काटने के पैटर्न की विशेषता है, जो चर लंबाई के टुकड़े की उत्पत्ति करता है।

प्रतिबंध के प्रकार एंडोन्यूक्लाइजेस

ऐतिहासिक रूप से, प्रतिबंध एंडोन्यूक्लाइजेस को तीन प्रकार के एंजाइमों में वर्गीकृत किया गया है, रोमन अंकों द्वारा निर्दिष्ट। हाल ही में, चौथे प्रकार के एंडोन्यूक्लिअस का वर्णन किया गया है।

टाइप I

टाइप I एंडोन्यूक्लाइजेस की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता यह है कि वे कई सबयूनिट से बने प्रोटीन होते हैं। इनमें से प्रत्येक एक एकल प्रोटीन कॉम्प्लेक्स के रूप में कार्य करता है और आमतौर पर आर, दो एम और एक एस नामक दो सबयूनिट होते हैं।

S भाग डीएनए में प्रतिबंध स्थल की मान्यता के लिए जिम्मेदार है। R सबयूनिट, इसके भाग के लिए, दरार के लिए आवश्यक है और M मिथाइलेशन प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करने के लिए जिम्मेदार है।

A, B, C और D अक्षरों से ज्ञात I प्रकार के चार उपश्रेणियाँ हैं, जो सामान्य उपयोग में हैं। यह वर्गीकरण आनुवंशिक पूरकता पर आधारित है।

टाइप I एंजाइम खोज और शुद्ध होने वाले पहले प्रतिबंध एंडोन्यूक्लाइज थे। हालांकि, आणविक जीव विज्ञान में सबसे उपयोगी टाइप II हैं, जिन्हें अगले खंड में वर्णित किया जाएगा।

टाइप II

टाइप II प्रतिबंध एंडोन्यूक्लाइजेस विशिष्ट डीएनए अनुक्रम और दरार को एक अनुक्रम के करीब एक स्थिर स्थिति में पहचानते हैं जो 5 'फॉस्फेट और 3' हाइड्रॉक्सिल पैदा करता है। उन्हें आमतौर पर कोफ़ैक्टर्स के रूप में मैग्नीशियम आयनों (Mg ²⁺) की आवश्यकता होती है, लेकिन कुछ ऐसे भी हैं जिनकी बहुत अधिक विशिष्ट आवश्यकताएं हैं।

संरचनात्मक रूप से, वे मोनोमर, डिमर या यहां तक ​​कि टेट्रामर्स के रूप में दिखाई दे सकते हैं। पुनः संयोजक प्रौद्योगिकी प्रकार II एंडोन्यूक्लाइजेस का उपयोग करती है और इस कारण से 3,500 से अधिक एंजाइमों की विशेषता है।

टाइप III

ये एंजाइमैटिक सिस्टम दो जीनों से बने होते हैं, जिन्हें मॉड और रेस कहा जाता है, जो डीएनए को पहचानने वाले संशोधनों या प्रतिबंधों के लिए कोड होते हैं। प्रतिबंध के लिए दोनों सबयूनिट आवश्यक हैं, एक प्रक्रिया पूरी तरह से एटीपी हाइड्रोलिसिस पर निर्भर करती है।

डीएनए अणु को क्लीव करने के लिए, एंजाइम को गैर-पैलिंड्रोमिक मान्यता अनुक्रम की दो प्रतियों के साथ बातचीत करनी चाहिए और साइटें सब्सट्रेट पर एक रिवर्स ओरिएंटेशन में होनी चाहिए। दरार एक डीएनए अनुवाद से पहले है।

IV टाइप करें

हाल ही में एक अतिरिक्त समूह की पहचान की गई है। यह प्रणाली दो या दो से अधिक जीनों से बनी होती है जो प्रोटीन के लिए कोड होते हैं जो केवल संशोधित डीएनए अनुक्रमों को क्लीव करते हैं, या तो मिथाइलेटेड, हाइड्रॉक्सीमेथिलेटेड, या हाइड्रोमेथाइलेटेड ग्लूकोसाइल।

उदाहरण के लिए, एंजाइम EKKMcrBC सामान्य रूप RmC के दो डायन्यूक्लियोटाइड्स को पहचानता है; एक मेथिलेटेड साइटोसिन द्वारा पीछा किया जाने वाला एक प्यूरीन, जिसे कई बेस पेयर द्वारा अलग किया जा सकता है - 40 से लगभग 3000 तक। क्लीवेज उस साइट के लगभग 30 बेस पेयर लेता है, जो एंजाइम को पहचानता है।

एंडोन्यूक्लाइजेस टाइप V

इस प्रकार के एंडोन्यूक्लियूसेस को "होमिंग" एंडोन्यूक्लाइजेस के रूप में भी जाना जाता है। ये एंजाइम 14 से 40 बीपी तक जीनोम में अद्वितीय स्थलों पर लक्ष्य डीएनए अनुक्रम को पहचानते हैं और काटते हैं।

इन एंजाइमों को अक्सर इंट्रोन्स में एन्कोड किया जाता है और माना जाता है कि उनका कार्य कट सीक्वेंस के क्षैतिज स्थानांतरण को बढ़ावा देना है। काटने के बाद, पूरक अनुक्रम के आधार पर डीएनए डबल हेलिक्स में एक ब्रेक मरम्मत होती है।

उदाहरण

ई। कोलाई से एंडोन्यूक्लाइज I को फेज और परजीवी के खिलाफ एक रक्षा प्रणाली के रूप में कार्य करता है। यह मुख्य रूप से साइटोप्लाज्मिक झिल्ली और कोशिका भित्ति के बीच स्थित होता है। यह विदेशी डीएनए में डबल-स्ट्रैंडेड ब्रेक का उत्पादन करता है जिसके साथ यह पेरिप्लासमिक स्पेस में इंटरैक्ट करता है।

सीआरआईएसपीआर-कैस एंडोन्यूक्लाइजेस एंजाइम होते हैं जो कई प्रकार के जीवाणुओं के रक्षा तंत्र पर कार्य करते हैं। ये हमलावर जीवों के विशिष्ट डीएनए अनुक्रमों की पहचान करते हैं और काटते हैं, जो आम तौर पर वायरस होते हैं।

हाल ही में, मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (MIT) के शोधकर्ताओं ने मानव कोशिकाओं के संशोधन के लिए उच्च परिशुद्धता के साथ CRISPR-Cas12bm जीनोम एडिटिंग सिस्टम की खोज की।

संदर्भ

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