डीएनए टेंगल्स उत्परिवर्तन के विकास की भविष्यवाणी करने में मदद कर सकते हैं

बाथ विश्वविद्यालय में मिलनर सेंटर फॉर इवोल्यूशन के एक नए अध्ययन के मुताबिक, अवांछित डीएनए में टेंगल्स बैक्टीरिया के जीनोम में उत्परिवर्तनीय हॉटस्पॉट बना सकते हैं। अध्ययन के लेखकों का कहना है कि ये निष्कर्ष भविष्य में समय के साथ बैक्टीरिया और वायरस के विकास की भविष्यवाणी करने में हमारी मदद करेंगे, जो टीके के डिजाइन और एंटीबायोटिक प्रतिरोध की बेहतर समझ में सहायता कर सकते हैं।

जबकि अधिकांश विकास प्राकृतिक चयन द्वारा आकार दिया जाता है, जहां केवल वे व्यक्ति जो अपने पर्यावरण के लिए अनुकूलित होते हैं, वे जीवित रहने और अपने जीन को पारित करने में सक्षम होते हैं, नेचर कम्युनिकेशंस में प्रकाशित एक नए अध्ययन से पता चलता है कि विकास भी डीएनए स्ट्रैंड में उलझन से प्रभावित होता है।

बर्मिंघम विश्वविद्यालय के सहयोग से बाथ विश्वविद्यालय के नेतृत्व में वैज्ञानिकों की एक टीम ने मिट्टी के बैक्टीरिया स्यूडोमोनास फ्लोरेसेंस (SBW25 और Pf0-1) के दो उपभेदों के विकास को देखा।

जब वैज्ञानिकों ने एक जीन को हटा दिया जो बैक्टीरिया को तैरने में सक्षम बनाता है, तो बैक्टीरिया के दोनों उपभेदों ने फिर से तैरने की क्षमता विकसित की, लेकिन काफी अलग मार्गों का उपयोग किया।

उपभेदों में से एक (जिसे SBW25 कहा जाता है), हमेशा गतिशीलता हासिल करने के लिए एक विशेष जीन के एक ही हिस्से को उत्परिवर्तित करता है।

हालांकि, अन्य स्ट्रेन (जिसे Pf0-1 कहा जाता है) ने हर बार वैज्ञानिकों द्वारा प्रयोग को दोहराया जाने पर अलग-अलग जीनों में अलग-अलग स्थानों को उत्परिवर्तित किया।

यह समझने के लिए कि एक स्ट्रेन अनुमानित रूप से क्यों विकसित हुआ और दूसरा अप्रत्याशित था, उन्होंने दो स्ट्रेन के डीएनए अनुक्रमों की तुलना की। उन्होंने पाया कि SBW25 स्ट्रेन में, जो एक अनुमानित तरीके से उत्परिवर्तित होता है, एक ऐसा क्षेत्र था जहां डीएनए स्ट्रैंड अपने आप में एक हेयरपिन के आकार की उलझन का निर्माण करता था।

ये टेंगल्स डीएनए पोलीमरेज़ नामक कोशिका तंत्र को बाधित कर सकते हैं, जो कोशिका विभाजन के दौरान जीन की प्रतिलिपि बनाता है, और इसलिए उत्परिवर्तन होने की अधिक संभावना होती है।

जब टीम ने छह मौन उत्परिवर्तन (उत्पादित प्रोटीन के अनुक्रम को बदले बिना) का उपयोग करके हेयरपिन संरचना को हटा दिया, तो इसने उत्परिवर्तनीय हॉटस्पॉट को समाप्त कर दिया और बैक्टीरिया अपनी तैराकी क्षमता को वापस पाने के लिए बहुत व्यापक तरीके से विकसित होने लगे।

मिलनर सेंटर फॉर इवोल्यूशन के टिफ़नी टेलर ने कहा, "डीएनए आम तौर पर एक डबल हेलिक्स संरचना बनाता है, लेकिन जब डीएनए की प्रतिलिपि बनाई जाती है, तो किस्में संक्षेप में अलग हो जाती हैं।" "हमने पाया है कि डीएनए में हॉटस्पॉट हैं जहां अनुक्रम का कारण बनता है डीएनए के अलग-अलग किस्में खुद पर वापस मुड़ने के लिए-थोड़ा सा जैसे जब आप रस्सी के तारों को अलग करते हैं- इसका परिणाम एक उलझन में होता है। जब डीएनए पोलीमरेज़ एंजाइम जीन की प्रतिलिपि बनाने के लिए स्ट्रैंड के साथ चलता है, तो यह उलझन में पड़ता है और छोड़ सकते हैं, जिससे उत्परिवर्तन हो सकता है।

टेलर ने कहा कि उनके प्रयोगों से पता चलता है कि टीम जीनोम में उत्परिवर्तनीय हॉटस्पॉट बनाने या हटाने में सक्षम थी, जिससे हेयरपिन उलझन को रोकने या रोकने के लिए अनुक्रम को बदल दिया गया।

"इससे पता चलता है कि प्राकृतिक चयन अभी भी विकास में सबसे महत्वपूर्ण कारक है, लेकिन खेल में अन्य कारक भी हैं।" "अगर हम जानते थे कि बैक्टीरिया या वायरस में संभावित उत्परिवर्तनीय हॉटस्पॉट कहां थे, तो यह भविष्यवाणी करने में हमारी मदद कर सकता है कि कैसे ये रोगाणु चयनात्मक दबाव में उत्परिवर्तित हो सकते हैं।"

कैंसर कोशिकाओं में पारस्परिक हॉटस्पॉट पहले से ही पाए गए हैं, और शोधकर्ताओं ने महत्वपूर्ण रोगजनकों सहित कई जीवाणु प्रजातियों में उनकी खोज करने की योजना बनाई है।

यह जानकारी वैज्ञानिकों को यह समझने में मदद कर सकती है कि बैक्टीरिया और वायरस कैसे विकसित होते हैं, जो बीमारियों के नए रूपों के खिलाफ टीके विकसित करने में मदद कर सकते हैं। यह भविष्यवाणी करना भी आसान बना सकता है कि रोगाणु एंटीबायोटिक दवाओं के प्रति प्रतिरोध कैसे विकसित कर सकते हैं।

"कई रोमांचक खोजों की तरह, यह दुर्घटना से पाया गया था। जिन उत्परिवर्तनों को हम देख रहे थे, वे तथाकथित मौन थे क्योंकि वे परिणामी प्रोटीन अनुक्रम को नहीं बदलते हैं, इसलिए शुरू में हमें नहीं लगा कि वे विशेष रूप से महत्वपूर्ण थे," जेम्स हॉर्टन ने कहा, जिन्होंने हाल ही में अपनी पीएच.डी. मिलनर सेंटर फॉर इवोल्यूशन। "हालांकि हमारे निष्कर्ष मौलिक रूप से उस भूमिका की हमारी समझ को चुनौती देते हैं जो मूक उत्परिवर्तन अनुकूलन में खेलते हैं।"

बाथ विश्वविद्यालय के सौजन्य से पुनर्प्रकाशित। फोटो: विकास के हॉटस्पॉट डीएनए में एक उलझन के कारण होते हैं जो डीएनए प्रतिकृति मशीनरी को बाधित कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप उत्परिवर्तन होता है। क्रेडिट: कूपर