NUCLEASES: विशेषताओं, संरचना, प्रकार और कार्य - जीवविज्ञान - 2025

न्युक्लिअसिज़ एंजाइमों कि अपमानजनक न्यूक्लिक एसिड के लिए जिम्मेदार हैं कर रहे हैं। वे इसे फॉस्फोडिएस्टर बॉन्ड के हाइड्रोलिसिस द्वारा करते हैं जो न्यूक्लियोटाइड को एक साथ पकड़ते हैं। इस कारण से, उन्हें साहित्य में फॉस्फोडिएस्टरिस के रूप में भी जाना जाता है। ये एंजाइम लगभग सभी जैविक संस्थाओं में पाए जाते हैं और डीएनए प्रतिकृति, मरम्मत और अन्य प्रक्रियाओं में मौलिक भूमिका निभाते हैं।

सामान्य तौर पर, हम उन्हें न्यूक्लिक एसिड के प्रकार के आधार पर वर्गीकृत कर सकते हैं कि वे क्लीव करते हैं: न्यूक्लीयर जिनके सब्सट्रेट आरएनए होते हैं उन्हें राइबोन्यूक्लाइज कहा जाता है, और डीएनए के उन लोगों को डीऑक्सीराइबोन्यूक्लाइज के रूप में जाना जाता है। कुछ गैर-विशिष्ट हैं जो डीएनए और आरएनए दोनों को नीचा दिखाने में सक्षम हैं।

फॉस्फोडिएस्टर बॉन्ड। स्रोत: ज़वाज़केज़

एक और व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला वर्गीकरण एंजाइम की कार्रवाई पर निर्भर करता है। यदि यह अपना काम उत्तरोत्तर करता है, तो न्यूक्लिक एसिड श्रृंखला के सिरों पर शुरू होता है, उन्हें एक्सोन्यूक्लिअस कहा जाता है। इसके विपरीत, यदि श्रृंखला में एक आंतरिक बिंदु पर ब्रेक होता है, तो उन्हें एंडोन्यूक्लाइज कहा जाता है।

वर्तमान में, आणविक जीव विज्ञान प्रयोगशालाओं में पुनः संयोजक डीएनए प्रौद्योगिकी में कुछ एंडोन्यूक्लिवर्स का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। ये न्यूक्लिक एसिड के प्रयोगात्मक हेरफेर के लिए अमूल्य उपकरण हैं।

विशेषताएँ

Nucleases एक प्रोटीन प्रकृति के जैविक अणु होते हैं और एंजाइमेटिक गतिविधि के साथ होते हैं। वे उन बॉन्डों को हाइड्रोलाइज़ करने में सक्षम हैं जो न्यूक्लियोटाइड को न्यूक्लिक एसिड में मिलाते हैं।

वे एक सामान्य एसिड-बेस कटैलिसीस के माध्यम से कार्य करते हैं। इस प्रतिक्रिया को तीन मूलभूत चरणों में विभाजित किया जा सकता है: न्यूक्लियोफिलिक हमला, एक नकारात्मक रूप से चार्ज मध्यवर्ती का गठन और, अंतिम चरण के रूप में, बंधन का टूटना।

एक प्रकार का एंजाइम है जिसे पोलीमरेज़ कहा जाता है, जो डीएनए (प्रतिकृति) और आरएनए (प्रतिलेखन में) दोनों के संश्लेषण को उत्प्रेरित करने के लिए जिम्मेदार है। कुछ प्रकार के पोलीमरेज़ न्यूक्लियर गतिविधि को प्रदर्शित करते हैं। पोलीमरेज़ की तरह, अन्य संबंधित एंजाइम भी इस गतिविधि का प्रदर्शन करते हैं।

संरचना

Nucleases एंजाइमों का एक अत्यंत विषम सेट है, जहां उनकी संरचना और क्रिया के तंत्र के बीच थोड़ा संबंध है। यह कहना है, इन एंजाइमों की संरचना के बीच काफी भिन्नता है, इसलिए हम उन सभी के लिए किसी भी संरचना का उल्लेख नहीं कर सकते हैं।

प्रकार

उन्हें वर्गीकृत करने के लिए कई प्रकार के नाभिक और विभिन्न प्रणालियां भी हैं। इस लेख में, हम दो मुख्य वर्गीकरण प्रणालियों पर चर्चा करेंगे: न्यूक्लिक एसिड के प्रकार के अनुसार वे नीचा दिखाते हैं और जिस तरह से एंजाइम पर हमला किया जाता है।

यदि पाठक रुचि रखते हैं, तो वे प्रत्येक न्यूक्लियस के कार्य के आधार पर तीसरे अधिक व्यापक वर्गीकरण की तलाश कर सकते हैं (यांग, 2011 देखें)।

यह उल्लेख करना आवश्यक है कि इन न्यूक्लिक सिस्टम में न्यूक्लियस भी मौजूद हैं जो उनके सब्सट्रेट के लिए विशिष्ट नहीं हैं और दोनों प्रकार के न्यूक्लिक एसिड को ख़राब कर सकते हैं।

उपयोग किए गए सब्सट्रेट की विशिष्टता के अनुसार

दो प्रकार के न्यूक्लिक एसिड होते हैं जो वस्तुतः जैविक प्राणियों के लिए सर्वव्यापी होते हैं: डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड, या डीएनए, और राइबोन्यूक्लिक एसिड, आरएनए। डीएनए को ख़राब करने वाले विशिष्ट एंजाइमों को डीऑक्सीराइबोन्यूक्लाइज़ और आरएनए, राइबोन्यूक्लियूज़ कहा जाता है।

हमले के रूप के अनुसार

यदि न्यूक्लिक एसिड श्रृंखला पर एंडोलिटिक रूप से हमला किया जाता है, अर्थात, श्रृंखला के आंतरिक क्षेत्रों में, एंजाइम को एंडोक्विलेज़ कहा जाता है। वैकल्पिक हमला धीरे-धीरे श्रृंखला के एक छोर पर होता है और जो एंजाइम इसे बाहर निकालते हैं वे एक्सोन्यूक्लाइज होते हैं। प्रत्येक एंजाइम की क्रिया के परिणाम अलग-अलग होते हैं।

चूंकि एक्सोन्यूक्लाइज अलग-अलग न्यूक्लियोटाइड्स कदम से कदम रखते हैं, सब्सट्रेट पर प्रभाव बहुत कठोर नहीं होते हैं। इसके विपरीत, एंडोन्यूक्लाइजेस की कार्रवाई अधिक स्पष्ट है, क्योंकि वे विभिन्न बिंदुओं पर श्रृंखला को साफ कर सकते हैं। उत्तरार्द्ध डीएनए समाधान की चिपचिपाहट को भी बदल सकता है।

एक्सोन्यूक्लियुइट्स बंधन की प्रकृति को स्पष्ट करने में महत्वपूर्ण तत्व थे जो न्यूक्लियोटाइड को एक साथ रखते थे।

एंडोन्यूक्लिज़ दरार साइट की विशिष्टता भिन्न होती है। अनुक्रम के संबंध में अपेक्षाकृत यादृच्छिक कटौती पैदा करने वाले कुछ प्रकार (जैसे एंजाइम डीऑक्सीराइबोन्यूसीज़ I) हैं जो निरर्थक साइटों पर काट सकते हैं।

इसके विपरीत, हमारे पास बहुत विशिष्ट एंडोन्यूक्लाइज़ हैं जो केवल कुछ अनुक्रमों में कटौती करते हैं। हम बाद में बताएंगे कि आणविक जीवविज्ञानी इस संपत्ति का लाभ कैसे उठाते हैं।

कुछ न्यूक्लियूज़ हैं जो एंडो और एक्सोन्यूक्लाइज़ दोनों के रूप में कार्य कर सकते हैं। इसका एक उदाहरण तथाकथित माइक्रोकॉनिक न्यूक्लियस है।

विशेषताएं

Nucleases जीवन के लिए आवश्यक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला को उत्प्रेरित करते हैं। Nuclease गतिविधि डीएनए प्रतिकृति का एक अनिवार्य तत्व है, क्योंकि वे प्राइमर या प्राइमर को खत्म करने और त्रुटियों के सुधार में भाग लेने में मदद करते हैं।

इस तरह, पुनर्संयोजन और डीएनए की मरम्मत के रूप में प्रासंगिक दो प्रक्रियाएं nucleases द्वारा मध्यस्थता की जाती हैं।

यह डीएनए में संरचनात्मक परिवर्तन उत्पन्न करने में भी योगदान देता है, जैसे कि टोपोइज़ोमिराइज़ेशन और साइट-विशिष्ट पुनर्संयोजन। इन सभी प्रक्रियाओं के लिए, न्यूक्लीओस द्वारा किए गए फॉस्फोडिएस्टर बॉन्ड का एक अस्थायी ब्रेक आवश्यक है।

आरएनए में, न्यूक्लियर भी मूलभूत प्रक्रियाओं में भाग लेते हैं। उदाहरण के लिए, संदेशवाहक की परिपक्वता में और हस्तक्षेप करने वाले आरएनए के प्रसंस्करण में। उसी तरह, वे क्रमादेशित कोशिका मृत्यु या एपोप्टोसिस की प्रक्रियाओं में शामिल हैं।

एककोशिकीय जीवों में, न्यूक्लियर एक रक्षा प्रणाली का प्रतिनिधित्व करते हैं जो उन्हें सेल में प्रवेश करने वाले विदेशी डीएनए को पचाने की अनुमति देता है।

अनुप्रयोग: प्रतिबंध एंजाइम

आणविक जीवविज्ञानी कुछ विशिष्ट न्यूक्लियरों की विशिष्टता का लाभ उठाते हैं जिन्हें विशिष्ट प्रतिबंध न्यूक्लीज कहा जाता है। जीवविज्ञानियों ने देखा था कि बैक्टीरिया विदेशी डीएनए को पचाने में सक्षम थे जो प्रयोगशाला में तकनीकों के माध्यम से पेश किए गए थे।

इस घटना में गहराई से खुदाई करते हुए, वैज्ञानिकों ने प्रतिबंध न्यूक्लियेट्स - एंजाइमों की खोज की जो कुछ न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों में डीएनए को काटते हैं। वे एक प्रकार की "आणविक कैंची" हैं और हम उन्हें बिक्री के लिए उत्पादित करते हैं।

इस तंत्र में बैक्टीरिया डीएनए "प्रतिरक्षा" है, क्योंकि यह गिरावट को बढ़ावा देने वाले दृश्यों में रासायनिक संशोधनों द्वारा संरक्षित है। बैक्टीरिया की प्रत्येक प्रजाति और तनाव के अपने विशिष्ट न्यूक्लियर हैं।

ये अणु बहुत उपयोगी होते हैं, क्योंकि वे सुनिश्चित करते हैं कि कट हमेशा एक ही जगह (लंबाई में 4 से 8 न्यूक्लियोटाइड) में बनाया जाएगा। उन्हें पुनः संयोजक डीएनए प्रौद्योगिकी में लागू किया जाता है।

वैकल्पिक रूप से, कुछ नियमित प्रक्रियाओं (जैसे पीसीआर) में न्यूक्लियेट्स की उपस्थिति प्रक्रिया को नकारात्मक रूप से प्रभावित करती है, क्योंकि वे उस सामग्री को पचाते हैं जिसका विश्लेषण करने की आवश्यकता होती है। इस कारण से, कुछ मामलों में इन एंजाइमों के अवरोधकों को लागू करना आवश्यक है।

संदर्भ

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