हमारे ग्रह पर जीवन के लिए खाका आमतौर पर डीएनए अणुओं द्वारा चार-अक्षर आनुवंशिक वर्णमाला का उपयोग करके लिखा जाता है। लेकिन कुछ बैक्टीरिया-हमलावर वायरस डीएनए के चारों ओर एक अलग अक्षर – जेड – के साथ ले जाते हैं, जिससे उन्हें जीवित रहने में मदद मिल सकती है। और नए अध्ययनों से पता चलता है कि यह पहले की तुलना में बहुत अधिक व्यापक है।
नए पत्रों की एक श्रृंखला का वर्णन है कि यह अजीब रासायनिक पत्र वायरल में कैसे प्रवेश करता है डीएनए, और शोधकर्ताओं ने अब यह प्रदर्शित किया है कि “जेड-जीनोम” दुनिया भर में बैक्टीरिया-हमलावर वायरस में बहुत अधिक व्यापक है – और हमारे शुरुआती लोगों की गर्म, कठोर परिस्थितियों से बचने में मदद करने के लिए भी विकसित हो सकता है। ग्रह।
तीन अलग अध्ययन करते हैं जर्नल साइंस में गुरुवार (29 अप्रैल) को प्रकाशित हुआ।
डीएनए लगभग हमेशा रासायनिक यौगिकों के एक ही अक्षर से बना होता है जिसे न्यूक्लियोटाइड्स के रूप में जाना जाता है: गुआनिन (जी), साइटोसिन (सी), थाइमिन (टी) और एडेनिन (ए)। एक डीएनए अणु में इन रसायनों के दो स्ट्रैंड होते हैं जो एक साथ डबल-हेलिक्स आकार में बंधे होते हैं। डीएनए की वर्णमाला वही है चाहे वह मेंढक, मनुष्य या खिड़की से पौधे के लिए कोडिंग हो, लेकिन निर्देश अलग-अलग हैं। अणु RNA लगभग समान वर्णमाला का उपयोग करता है, लेकिन थाइमिन के बजाय यूरैसिल (U) का उपयोग करता है।
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1977 में, रूस में वैज्ञानिकों के एक समूह ने पहली बार पता लगाया कि एक साइनोफेज, या ए वाइरस के एक समूह पर हमला करता है जीवाणु साइनोबैक्टीरिया के रूप में जाना जाता है, ने अपने सभी को रासायनिक 2-एमिनोएडीनिन (जेड) के लिए प्रतिस्थापित किया था। दूसरे शब्दों में, एक आनुवंशिक वर्णमाला जो आमतौर पर हमारे ग्रह पर अधिकांश जीवों में एटीसीजी के होते हैं, इन रोगाणुओं में ZTCG था।
दशकों से, यह एक सिर-खरोंच खोज थी – वर्तनी “सेब” के रूप में अजीब थी – और इस बारे में बहुत कम जानकारी थी कि यह एक-अक्षर प्रतिस्थापन वायरस को कैसे प्रभावित कर सकता है। 1980 के दशक के उत्तरार्ध में, शोधकर्ताओं ने पाया कि इस Z न्यूक्लियोटाइड ने वास्तव में वायरस को कुछ फायदे दिए: यह उच्च तापमान पर अधिक स्थिर था, इसने डीएनए के एक स्ट्रैंड को प्रतिकृति के बाद डीएनए के दूसरे स्ट्रैंड में अधिक सटीक रूप से बाँधने में मदद की (डीएनए डबल-स्ट्रैंड है) , और जेड-डीएनए बैक्टीरिया में मौजूद कुछ प्रोटीनों का विरोध कर सकता है जो सामान्य रूप से वायरल डीएनए को नष्ट कर देंगे।
अब, फ्रांस में दो शोध समूहों और चीन में एक ने पहेली का एक और टुकड़ा खोजा है: यह जेड-न्यूक्लियोटाइड बैक्टीरियोफेज के जीनोम में कैसे समाप्त होता है – वायरस जो बैक्टीरिया पर आक्रमण करते हैं और दोहराने के लिए इसकी मशीनरी का उपयोग करते हैं।
फैक्टरी जेड
सभी तीन अनुसंधान समूहों ने विभिन्न प्रकार की जीनोमिक तकनीकों का उपयोग करते हुए, बैक्टीरियोफेज में जेड-जीनोम की ओर जाने वाले मार्ग के एक हिस्से की पहचान की।
पहले दो समूहों में दो प्रमुख प्रोटीन पाए गए जिन्हें प्यूरज और पुरब के रूप में जाना जाता है जो जेड-न्यूक्लियोटाइड बनाने में शामिल हैं। एक बार जब सायनोफेज अपने डीएनए को बैक्टीरिया में इंजेक्ट कर देता है, तो खुद को बदलने के लिए, परिवर्तनों की एक श्रृंखला होती है: वे दो प्रोटीन एक पूर्ववर्ती जेड-अणु बनाते हैं और फिर जेड अग्र-अणु को जेड-न्यूक्लियोटाइड में परिवर्तित करते हैं। अन्य प्रोटीन तब इसे संशोधित करते हैं ताकि इसे डीएनए में शामिल किया जा सके।
तीसरे समूह ने मूल डीएनए अणु से नए डीएनए अणुओं को इकट्ठा करने के लिए जिम्मेदार एंजाइम की पहचान की: एक डीएनए पोलीमरेज़ जिसे DpoZ के रूप में जाना जाता है। उन्होंने यह भी पाया कि यह एंजाइम विशेष रूप से ए-न्यूक्लियोटाइड को बाहर करता है और हमेशा इसके बजाय जेड जोड़ता है।
दशकों तक, जेड-जीनोम केवल सायनोबैक्टीरिया की एक प्रजाति में मौजूद था। “लोगों का मानना था कि यह जेड-जीनोम इतना दुर्लभ था,” शंघाई स्कूल में जीवन विज्ञान और प्रौद्योगिकी के स्कूल में सहायक प्रोफेसर और अध्ययन में से एक के वरिष्ठ लेखक सुवेन झाओ ने कहा।
झाओ और उनकी टीम ने जेड-जीनोम के साथ चरणों के अनुक्रमों का विश्लेषण किया और उनकी तुलना अन्य जीवों से की। उन्होंने पाया कि जेड-जीनोम वास्तव में पहले से अधिक व्यापक हैं। जेड-जीनोम 200 से अधिक विभिन्न प्रकार के बैक्टीरियोफेज में मौजूद था।
इस जेड-जीनोम को ले जाने वाले चरणों को जीवन का एक अलग रूप माना जा सकता है, “फ्रांस में इंस्टीट्यूट पाश्चर के एक शोधकर्ता पियरे एलेक्जेंड्रे कमिंस्की, तीसरे में एक अध्ययन के वरिष्ठ लेखक और तीसरे पर सह-लेखक हैं।” लेकिन “सटीक उत्पत्ति को जानना मुश्किल है,” और यह इस हद तक पता लगाना आवश्यक है कि यह पर्ज प्रोटीन बैक्टीरियोफेज में मौजूद है – और शायद जीव भी, उन्होंने लाइव साइंस को बताया।
कमिंसकी और उनके समूह ने विश्लेषण किया विकासवादी पुरज प्रोटीन का इतिहास और पता चला है कि यह पुरा में पाए जाने वाले प्रोटीन से संबंधित है जो पुरातन में पाया जाता है जो ए-न्यूक्लियराइड का संश्लेषण करता है। यह “दूर” विकासवादी संबंध इस सवाल को उठाता है कि क्या जेड-न्यूक्लियोटाइड बनाने में शामिल प्रोटीन पहले बैक्टीरिया में उत्पन्न हुए थे और अंततः वायरस द्वारा अनुकूलित किए गए थे, या क्या वे ग्रह पर प्रारंभिक जीवनसंगों में अधिक बार हुए, शायद कोशिकाओं के भीतर, माइकल। येल विश्वविद्यालय में ग्रेम और फेरेन इसहाक, जो अध्ययन का हिस्सा नहीं थे, ने संबंधित परिप्रेक्ष्य लेख में पत्रिका में प्रकाशित किया विज्ञान 29 अप्रैल को।
PurZ और DpoZ को अक्सर एक साथ विरासत में मिला है, जो बताता है कि हमारे ग्रह पर जीवन के शुरुआती दिनों से ही सामान्य डीएनए के साथ-साथ जेड-जीनोम मौजूद हैं, 3.5 अरब साल पहले, उन्होंने लिखा था। क्या अधिक है, 1969 में अंटार्कटिका में गिरे एक उल्कापिंड के 2011 में किए गए एक विश्लेषण ने जेड-न्यूक्लियोटाइड की खोज की जिसमें कुछ मानक और गैर-मानक न्यूक्लियोटाइड के साथ-साथ अलौकिक मूल के होने की संभावना थी, “उन्होंने जीवन के शुरुआती रूपों में जेड के लिए एक संभावित भूमिका बढ़ाई,” उन्होंने लिखा।
भविष्य Z
यह संभव है कि यह जेड-जीनोम, अगर यह अस्तित्व में है कि हमारे ग्रह के इतिहास में जल्दी, प्रारंभिक विकृतियों के लिए एक लाभ प्रदान कर सकता है। झाओ ने कहा, “मुझे लगता है कि प्रारंभिक ग्रह के गर्म और कठोर वातावरण में जीवित रहने के लिए जेड-जीनोम जीवों के लिए यह अधिक उपयुक्त है।”
जेड-जीनोम बहुत स्थिर है। जब सामान्य डीएनए के दो स्ट्रैंड मिलकर एक डबल हेलिक्स बनाते हैं, दो हाइड्रोजन बांड A को T से बांधते हैं, और तीन हाइड्रोजन बॉन्ड G को C. से बांधते हैं लेकिन जब A को Z से बदला जाता है, तो तीन हाइड्रोजन बॉन्ड उन्हें एक साथ बांधते हैं, जिससे टाई मजबूत होती है। यह केवल गैर-सामान्य डीएनए है जो हाइड्रोजन बॉन्डिंग को संशोधित करता है, कमिंसकी ने कहा।
लेकिन यह कोई आश्चर्य की बात नहीं है कि जेड-जीनोम आज प्रजातियों में व्यापक नहीं है। जेड-जीनोम बहुत स्थिर बनाता है, लेकिन लचीला नहीं है, डीएनए, झाओ ने कहा। उन्होंने कहा कि कई जैविक घटनाओं के लिए, डीएनए की प्रतिकृति के रूप में, हमें डबल स्ट्रैंड को अनज़िप करने की आवश्यकता है, और अतिरिक्त हाइड्रोजन बॉन्ड अनजिपिंग को और कठिन बना देता है, उसने कहा। “मुझे लगता है कि यह गर्म और कठोर वातावरण के लिए अधिक उपयुक्त है, लेकिन अभी यह अधिक आरामदायक वातावरण नहीं है,” झाओ ने कहा।
फिर भी, जेड-जीनोम की स्थिरता इसे कुछ प्रौद्योगिकियों के लिए एक आदर्श उम्मीदवार बनाती है। अब जब शोधकर्ताओं को पता है कि इन जेड-जीनोम को बनाने के लिए वायरस किस प्रोटीन का उपयोग करता है, तो वैज्ञानिक उन्हें खुद बना सकते हैं “अब हम बड़े पैमाने पर जेड-जीनोम का उत्पादन कर सकते हैं,” झाओ ने कहा।
उदाहरण के लिए, जेड-जीनोम फेज थेरेपी को बेहतर बनाने में मदद कर सकता है, जो कि जीवाणु संक्रमण उपचार का एक तरीका है जो बैक्टीरियोफेज का उपयोग करता है, आमतौर पर जब बैक्टीरिया एंटीबायोटिक दवाओं के लिए प्रतिरोध विकसित करता है, उसने कहा। या, यह परिप्रेक्ष्य लेख के अनुसार, जीन थेरेपी में उपयोग किए जाने वाले डीएनए के किस्में की लंबी उम्र और लक्ष्यीकरण क्षमता में सुधार करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। क्या अधिक है, शोधकर्ता अध्ययन कर सकते हैं कि क्या हो सकता है यदि वे परिप्रेक्ष्य लेख के अनुसार, सेल के कामकाज में सुधार करने के लिए कोशिकाओं में जेड-जीनोम को शामिल करते हैं।
लेकिन अभी भी जेड-जीनोम के बारे में बहुत सारे अनुत्तरित प्रश्न हैं, झाओ ने कहा। उदाहरण के लिए, वह यह समझने की उम्मीद करती है कि इसकी 3 डी संरचना में सामान्य डीएनए की तुलना में कोई अंतर है या नहीं, जबकि कमिंसकी को उम्मीद है कि यह इस बात का पता लगाने में मदद करेगा कि यह जेड-जीनोम बैक्टीरिया के रक्षा प्रोटीन को बाहर निकालने में मदद करने के अलावा बैक्टीरियोफेज को क्या लाभ देता है।
परिप्रेक्ष्य लेख के अनुसार, यह ज्ञात नहीं है कि क्या जेड-जीनोम भी डीएनए के सापेक्ष आरएनए की किस्में बना सकता है। यह भी स्पष्ट नहीं है कि क्या यह जेड-जीनोम एक वायरस के जीवाणु मेजबान के जीन में शामिल हो सकता है। इन अध्ययनों से स्पष्ट है कि जेड-जीनोम जितना हमने सोचा था उससे अधिक व्यापक है – और संभवतः एक बहुत ही दिलचस्प विकासवादी कहानी है।
मूल रूप से लाइव साइंस पर प्रकाशित।
