सजातीय पुनर्संयोजन: कार्य, तंत्र और अनुप्रयोग - जीवविज्ञान - 2025

समरूप पुनर्संयोजन एक प्रक्रिया है कि जीनोम के समान या वर्गों के बीच डीएनए अणु का आदान प्रदान शामिल है। कोशिकाएं मुख्य रूप से आनुवांशिक सामग्री में टूट-फूट की मरम्मत करने के लिए घरेलू पुनर्संयोजन का उपयोग करती हैं, जिससे आबादी में आनुवंशिक भिन्नता उत्पन्न होती है।

सामान्य तौर पर, सजातीय पुनर्संयोजन में आनुवांशिक सामग्री के समरूप क्षेत्रों के बीच भौतिक युग्मन शामिल होता है, इसके बाद उन जंजीरों को तोड़ दिया जाता है, जो विनिमय से गुजरने वाले होते हैं, और अंत में नए संयुक्त डीएनए अणुओं का मिलन होता है।

दो समरूप गुणसूत्रों के बीच पुनर्संयोजन।

स्रोत: Emw

डीएनए में ब्रेक को जल्द से जल्द और कुशलता से मरम्मत की जानी चाहिए। जब क्षति की मरम्मत नहीं की जाती है, तो परिणाम गंभीर और घातक भी हो सकते हैं। जीवाणुओं में, इन सामग्रियों को आनुवंशिक सामग्री में सुधारने के लिए होमोलोगस पुनर्संयोजन का मुख्य कार्य है।

होमोलॉगस पुनर्संयोजन को मुख्य तंत्रों में से एक माना जाता है जो जीनोम की स्थिरता की अनुमति देता है। यह जीवन के सभी क्षेत्रों में और यहां तक ​​कि वायरस में भी मौजूद है, इसलिए यह संभवतः एक महत्वपूर्ण तंत्र है जो जीवन के विकास में बहुत पहले दिखाई दिया।

एेतिहाँसिक विचाराे से

ग्रेगर मेंडल द्वारा प्रस्तावित सबसे अधिक प्रासंगिक सिद्धांतों में से एक है वर्णों के अलगाव में स्वतंत्रता। इस कानून के अनुसार, अलग-अलग जीन को माता-पिता से बच्चे को स्वतंत्र रूप से पारित किया जाता है।

हालाँकि, 1900 में इस सिद्धांत के लिए बहुत ही अपवादों का अस्तित्व स्पष्ट था। अंग्रेजी आनुवंशिकीविद् बेट्सन और पुनेट ने दिखाया कि कई बार कुछ लक्षण एक साथ विरासत में मिलते हैं, और इन लक्षणों के लिए मेंडल द्वारा कहा गया सिद्धांत मान्य नहीं है।

बाद के अनुसंधान ने पुनर्संयोजन प्रक्रिया के अस्तित्व को स्पष्ट करने में कामयाब रहे, जहां कोशिकाएं आनुवंशिक सामग्री का आदान-प्रदान करने में सक्षम थीं। ऐसे मामलों में जहां जीन एक साथ विरासत में मिला है, जीन के बीच शारीरिक निकटता के कारण डीएनए का आदान-प्रदान नहीं किया गया था।

सजातीय पुनर्संयोजन क्या है?

होमोलोगस पुनर्संयोजन एक सेलुलर घटना है जिसमें दो गुणसूत्रों के बीच डीएनए अनुक्रमों का भौतिक आदान-प्रदान शामिल है। पुनर्संयोजन में जीन का एक सेट शामिल होता है जिसे आरई जीन कहा जाता है। प्रक्रिया में भाग लेने वाले विभिन्न एंजाइमों के लिए ये कोड।

डीएनए अणुओं को "समरूप" माना जाता है जब वे 100 से अधिक आधार जोड़े के समान या समान अनुक्रम साझा करते हैं। डीएनए में छोटे क्षेत्र होते हैं जो एक दूसरे से भिन्न हो सकते हैं, और इन वेरिएंट को एलील के रूप में जाना जाता है।

जीवित चीजों में, सभी डीएनए को पुनः संयोजक डीएनए माना जाता है। गुणसूत्रों के बीच आनुवंशिक सामग्री का आदान-प्रदान लगातार होता है, गुणसूत्रों पर जीन को मिलाते और पुन: व्यवस्थित करते हैं।

यह प्रक्रिया स्पष्ट रूप से अर्धसूत्रीविभाजन में होती है। विशेष रूप से उस चरण में जहां पहले कोशिका विभाजन में गुणसूत्र जोड़ी बनाते हैं। इस चरण में, गुणसूत्रों के बीच आनुवंशिक सामग्री का आदान-प्रदान होता है।

ऐतिहासिक रूप से, इस प्रक्रिया को एंग्लो-सैक्सन शब्द को पार करते हुए साहित्य में निर्दिष्ट किया गया है। यह घटना सजातीय पुनर्संयोजन के परिणामों में से एक है।

एक ही गुणसूत्र के दो जीनों के बीच पार करने की आवृत्ति मुख्य रूप से उनके बीच मौजूद दूरी पर निर्भर करती है; उनके बीच की भौतिक दूरी जितनी कम होगी, विनिमय की आवृत्ति उतनी ही कम होगी।

सजातीय पुनर्संयोजन के कार्य और परिणाम

उदाहरण के लिए, विकिरण जैसे अंतर्जात और बहिर्जात स्रोतों के कारण आनुवंशिक सामग्री लगातार नुकसान के संपर्क में है।

मानव कोशिकाओं को दसियों से सैकड़ों प्रति दिन के क्रम में एक महत्वपूर्ण संख्या में डीएनए के घाव होने का अनुमान है। संभावित घावों, उत्परिवर्तन और प्रतिलेखन ब्लॉकों और गुणसूत्र स्तर पर क्षति से बचने के लिए इन घावों की मरम्मत की आवश्यकता है।

एक चिकित्सा दृष्टिकोण से, डीएनए क्षति की मरम्मत नहीं की जाती है, जिससे ट्यूमर और अन्य विकृति का विकास होता है।

होमोलॉगस पुनर्संयोजन एक घटना है जो डीएनए की मरम्मत की अनुमति देता है, खोए हुए दृश्यों की वसूली की अनुमति देता है, एक टेम्पलेट के रूप में डीएनए के अन्य (होमोलॉगस) का उपयोग करते हुए।

यह चयापचय प्रक्रिया जीवन के सभी रूपों में मौजूद है, एक उच्च-निष्ठा तंत्र प्रदान करता है जो डीएनए में "अंतराल" की मरम्मत करने की अनुमति देता है, डीएनए स्ट्रैंड के बीच डबल-फंसे हुए ब्रेक और क्रॉस-लिंक।

पुनर्संयोजन के सबसे प्रासंगिक परिणामों में से एक नई आनुवंशिक भिन्नता की पीढ़ी है। उत्परिवर्तन के साथ, वे दो प्रक्रियाएं हैं जो जीवित प्राणियों में भिन्नता उत्पन्न करती हैं - याद रखें कि भिन्नता विकास के लिए कच्चा माल है।

इसके अलावा, यह प्रतिकृति फोर्क को रीसेट करने के लिए एक तंत्र प्रदान करता है जो दूषित हो गया है।

बैक्टीरिया में

बैक्टीरिया में, अक्सर क्षैतिज जीन स्थानांतरण की घटनाएं होती हैं। इन्हें संयुग्मन, परिवर्तन और पारगमन के रूप में वर्गीकृत किया गया है। यहाँ, प्रोकैरियोट्स एक अन्य जीव से और यहां तक ​​कि विभिन्न प्रजातियों से डीएनए लेते हैं।

इन प्रक्रियाओं के दौरान, प्राप्तकर्ता कोशिका और दाता कोशिका के बीच समरूप पुनर्संयोजन होता है।

तंत्र

गुणसूत्र डीएनए अणु के किसी एक स्ट्रैंड में विराम के साथ होमोलॉगस पुनर्संयोजन शुरू होता है। इसके बाद, कई एंजाइमों द्वारा उत्प्रेरित चरणों की एक श्रृंखला होती है।

3 'छोर जहां कट होता है, डीएनए के समरूप डबल स्ट्रैंड द्वारा आक्रमण किया जाता है। आक्रमण की प्रक्रिया महत्वपूर्ण है। "सजातीय श्रृंखला" से हमारा मतलब है कि गुणसूत्रों के अंश जो एक रैखिक क्रम में एक ही जीन रखते हैं, हालांकि न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम समान नहीं होते हैं।

अन्तर्ग्रथन

स्ट्रैंड के इस आक्रमण ने एक-दूसरे का सामना करने वाले समरूप गुणसूत्रों को रखा। थ्रेड्स के मिलने की इस घटना को सिंकैप कहा जाता है (न्यूरॉन्स में सिंकैप्स के साथ भ्रमित नहीं होने के लिए, यहां इस शब्द का उपयोग दूसरे अर्थ के साथ किया गया है)।

सिंकॉल जरूरी नहीं कि दोनों समरूप अनुक्रमों के बीच एक सीधा संपर्क है, डीएनए कुछ समय के लिए तब तक चलना जारी रख सकता है जब तक कि यह होमोलॉगस भाग को नहीं खोज लेता। इस खोज प्रक्रिया को होमोलोगस अलाइनमेंट कहा जाता है।

डी-लूप का गठन

फिर, "स्ट्रैंड आक्रमण" नामक एक घटना होती है। एक गुणसूत्र डीएनए का एक दोहरा हेलिक्स है। सजातीय पुनर्संयोजन में, दो गुणसूत्र अपने समरूप अनुक्रमों की तलाश करते हैं। एक हेलिकॉप्टर में, किस्में अलग होती हैं और यह स्ट्रैंड डबल हेलिक्स संरचना पर "आक्रमण" करता है, जिससे संरचना को डी लूप कहा जाता है।

डी-लूप स्ट्रैंड को मूल डबल हेलिक्स के पूरक स्ट्रैंड के साथ ब्रेकिंग स्ट्रैंड और जोड़े के आक्रमण से विस्थापित किया गया है।

हॉलिडे जंक्शन का गठन

अगला कदम हॉलिडे यूनियनों का गठन है। यहां, एक्सचेंज किए गए किस्में के छोर एक साथ बंधे हैं। यह संघ किसी भी दिशा में बढ़ने की क्षमता रखता है। जोड़ कई बार टूट सकता है और बन सकता है।

पुनर्संयोजन की अंतिम प्रक्रिया इन यूनियनों का संकल्प है और सेल को प्राप्त करने के दो तरीके या तरीके हैं। उनमें से एक संघ का दरार है या विघटन नामक एक प्रक्रिया द्वारा, यूकेरियोटिक जीवों का विशिष्ट।

पहले तंत्र में, हॉलिडे जंक्शन को तोड़ने से दो श्रृंखलाओं का पुनर्जनन होता है। अन्य "विघटन" घटना में, संघ में एक प्रकार का पतन होता है।

प्रोटीन शामिल

पुनर्संयोजन प्रक्रिया में एक महत्वपूर्ण प्रोटीन को यूकेरियोटिक कोशिकाओं में रेड 51 कहा जाता है, और एस्चेरिचिया कोलाई में आरईसीए। यह पुनर्संयोजन के विभिन्न चरणों में काम करता है: पहले, अन्तर्ग्रथन के दौरान और बाद में।

Rad51 प्रोटीन हमलावर डीएनए और टेम्पर्ड डीएनए के बीच शारीरिक संबंध बनाने की सुविधा देता है। इस प्रक्रिया में हेटेरोडुप्लेक्स डीएनए उत्पन्न होता है।

Rad51 और उसके RecA समकक्ष, समरूप डीएनए की खोज और डीएनए किस्में के आदान-प्रदान को उत्प्रेरित करते हैं। ये प्रोटीन एकल-बैंड डीएनए को सहकारी रूप से बांधने की क्षमता रखते हैं।

Rad51 और Rad57 कहे जाने वाले रैड 51 के परलोक जीन (जीवों के वंश में जीन दोहराव की घटनाओं से उत्पन्न) भी हैं। मनुष्यों में, Rad51B, Rad51C, Rad51D, Xrcc2, और Xrcc3 नामक पांच रैड 51 पैरालॉग जीन की पहचान की गई है।

पुनर्संयोजन प्रक्रियाओं से जुड़ी विसंगतियां

चूंकि पुनर्संयोजन को गुणसूत्रों पर शारीरिक बंधन की आवश्यकता होती है, यह अर्धसूत्रीविभाजन के दौरान उचित अलगाव में एक महत्वपूर्ण कदम है। यदि उचित पुनर्संयोजन नहीं होता है, तो परिणाम प्रमुख विकृति हो सकता है।

गुणसूत्रों का नगण्य होना या अलगाव में होने वाली त्रुटियां गुणसूत्रीय उत्पत्ति के गर्भपात और विसंगतियों के सबसे लगातार कारणों में से एक है, जैसे कि गुणसूत्र 21 का त्रिसोमी, जो डाउन सिंड्रोम का कारण बनता है।

हालांकि पुनर्संयोजन आमतौर पर एक काफी सटीक प्रक्रिया है, जीनोम के क्षेत्र जो दोहराए जाते हैं और जिन जीनों में जीनोम भर में कई प्रतियां होती हैं, वे असमान क्रॉसओवर के लिए प्रवण होते हैं।

यह इंटरब्रिडिंग विभिन्न नैदानिक ​​रूप से प्रासंगिक लक्षण पैदा करता है, जिसमें थैलेसीमिया और ऑटिज्म जैसी सामान्य बीमारियां शामिल हैं।

पुनर्संयोजन के आवेदन

विभिन्न तकनीकों को बनाने के लिए आणविक जीवविज्ञानी ने समरूप पुनर्संयोजन के तंत्र के ज्ञान का लाभ उठाया है। इनमें से एक "नॉकआउट" जीवों के निर्माण की अनुमति देता है।

ये आनुवंशिक रूप से संशोधित जीवों के लिए ब्याज की एक जीन के कार्य को स्पष्ट करना संभव बनाता है।

नॉकआउट के निर्माण के लिए इस्तेमाल की जाने वाली कार्यप्रणाली में मूल जीन को एक संशोधित या "क्षतिग्रस्त" संस्करण के साथ बदलकर विशिष्ट जीन की अभिव्यक्ति का दमन होता है। जीन को होमोलोगस पुनर्संयोजन के माध्यम से उत्परिवर्तित संस्करण के लिए आदान-प्रदान किया जाता है।

अन्य प्रकार के पुनर्संयोजन

होमोलोगस या वैध पुनर्संयोजन के अलावा, अन्य प्रकार के आनुवंशिक सामग्री का आदान-प्रदान है।

जब डीएनए के क्षेत्र जो सामग्री का आदान-प्रदान करते हैं, वे गैर-एलील (समरूप गुणसूत्र) होते हैं, तो इसका परिणाम दोहराव या जीन की कमी है। इस प्रक्रिया को गैर-घरेलू पुनर्संयोजन या असमान पुनर्संयोजन के रूप में जाना जाता है।

एक साथ, एक ही गुणसूत्र पर बहन क्रोमैटिड के बीच आनुवंशिक सामग्री का आदान-प्रदान किया जा सकता है। यह प्रक्रिया meiotic और mitotic विभाजन दोनों में होती है, और इसे असमान विनिमय कहा जाता है।

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