संदर्भ:

• 26 जून को, नेचर पत्रिका ने कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले और अमेरिका में आर्क इंस्टीट्यूट के शोधकर्ताओं द्वारा संयुक्त रूप से जारी एक पेपर प्रकाशित किया, जिसमें एक नए आरएनए-निर्देशित जीन संपादन प्रणाली का वर्णन किया गया था।

ट्रांसपोसन की खोज

• आनुवंशिकी क्या है ?
  • ट्रांसपोसेबल तत्व (TE), जिन्हें "जंपिंग जीन" के रूप में भी जाना जाता है, एक डीएनए अनुक्रम हैं, जो जीनोम पर एक स्थान से दूसरे स्थान पर जाते हैं। ट्रांसपोसन की खोज ने आनुवंशिकी को लेकर मानवीय समझ में क्रांति ला दी, विशेष रूप से प्रकृति की अद्भुत विविधता को सक्षम करने में उनकी भूमिका। 1948 में, कार्नेगी इंस्टीट्यूशन में बारबरा मैकक्लिंटॉक ने उस प्रचलित अवधारणा को चुनौती दी कि, जिसमें मन गया था, कि जीन स्थिर होते हैं और गुणसूत्रों पर व्यवस्थित रूप से व्यवस्थित होते हैं। उन्होंने पाया कि कुछ जीन, जिन्हें विचरणीय तत्व या ट्रांसपोसन कहा जाता है, जीनोम के भीतर घूम सकते हैं।
• जंपिंग जीन
  • मैकक्लिंटॉक ने यह भी देखा, कि ये संचरण करने वाले तत्व अपने सम्मिलन स्थानों के आधार पर जीन अभिव्यक्ति को विपरीत रूप से बदल सकते हैं। इसके वंशानुगत विशेषताओं को समझने के लिए मकई के दाने का उपयोग किया गया था ।  इस अभूतपूर्व कार्य के लिए, उन्हें 1983 में फिजियोलॉजी या मेडिसिन में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया जा चुका है। 1948 और 1983 के बीच, शोधकर्ताओं ने विभिन्न जीवन रूपों में ट्रांसपोज़न पाया, जिसमें बैक्टीरियोफेज, बैक्टीरिया, पौधे, कीड़े, फल मक्खियाँ, मच्छर, चूहे और मनुष्य शामिल थे, जिससे उन्हें 'जंपिंग जीन' उपनाम मिला।
• ट्रांसपोज़न के प्रकार
  • आज, वैज्ञानिक जानते हैं कि TE के कई अलग-अलग प्रकार हैं, साथ ही उन्हें वर्गीकृत करने के कई तरीके भी हैं। सबसे आम विभाजनों में से एक उन TE के बीच है जिन्हें ट्रांसपोज़ करने के लिए रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन (यानी, RNA का DNA में ट्रांसक्रिप्शन) की आवश्यकता होती है और जिन्हें इसकी आवश्यकता नहीं होती है। पहले वाले तत्वों को रेट्रोट्रांसपोज़न या क्लास 1 TE के रूप में जाना जाता है, जबकि बाद वाले को DNA ट्रांसपोज़न या क्लास 2 TE के रूप में जाना जाता है। मैकक्लिंटॉक द्वारा खोजा गया Ac/Ds सिस्टम बाद की श्रेणी में आता है। विभिन्न यूकेरियोटिक जीवों के जीनोम में ट्रांसपोज़ेबल तत्वों के विभिन्न वर्ग पाए जाते हैं।

‘स्लीपिंग ब्यूटी’ ट्रांसपोसन

• जंपिंग जीन के कार्य:
  • ट्रांसपोसन विभिन्न एपिजेनेटिक तंत्रों के माध्यम से अपनी अभिव्यक्ति को “चालू” या “बंद” करके जीन प्रभावों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं, जिससे वे जीनोम को पुनर्व्यवस्थित करने और परिवर्तन लाने की अपनी क्षमता के कारण विकास के उपकरण बन जाते हैं। मानव जीनोम का 45% से अधिक हिस्सा ट्रांसपोजेबल तत्वों से बना होता है। जबकि वे विविधता उत्पन्न करते हैं और जीन उत्परिवर्तन का कारण भी बन सकते हैं जिससे बीमारियाँ होती हैं। हालाँकि, अधिकांश ट्रांसपोसन में उत्परिवर्तन विरासत में मिले हैं और वे निष्क्रिय हो गए हैं, जीनोम के भीतर हिलने-डुलने में असमर्थ हैं।
• जैव-चिकित्सकीय अनुप्रयोगों के लिए निष्क्रिय ट्रांसपोसन को पुनर्जीवित करना
  • वर्तमान में शोधकर्ता संभावित बायोमेडिकल अनुप्रयोगों, जैसे कि बीमारियों को ठीक करने के लिए आनुवंशिक सुधार या जीन थेरेपी के लिए पशु जीनोम से निष्क्रिय ट्रांसपोसन को पुनर्जीवित करने का प्रयास कर रहे हैं।
    • उदाहरण:
      • 1997 में, शोधकर्ताओं ने मछली के जीनोम से आणविक स्तर पर “स्लीपिंग ब्यूटी” नामक एक ट्रांसपोसन का पुनर्निर्माण किया।
  • यह ट्रांसपोसन लाखों वर्षों से कशेरुकियों में निष्क्रिय था। शोधकर्ताओं ने इस सिंथेटिक ट्रांसपोजोन को मानव कोशिकाओं में काम करने के लिए पुनः प्रोग्राम किया, तथा आशा व्यक्त की कि भविष्य में इसी प्रकार के ट्रांसपोजोन समस्याग्रस्त जीन को बंद कर देंगे या लाभकारी जीन को अधिक मात्रा में व्यक्त करेंगे।

आरएनए-निर्देशित ट्रांसपोज़न

• ट्रांसपोज़न siRNA को निर्देशित कर सकते हैं, जो अपनी खुद की जीनोम संपादन प्रक्रिया में मध्यस्थता करते हैं
  • 26 जून को, यूनिवर्सिटी ऑफ़ कैलिफ़ोर्निया, बर्कले और यू.एस. में आर्क इंस्टीट्यूट के शोधकर्ताओं ने नेचर में एक पेपर प्रकाशित किया जिसमें एक नए आरएनए-निर्देशित जीन संपादन सिस्टम का वर्णन किया गया है। यह उपकरण पहले की एक खोज पर आधारित है कि बैक्टीरियल ट्रांसपोज़न के IS110 परिवार में से एक जीन में कोशिकाओं को दो लूप वाले आरएनए अणु बनाने के निर्देश होते हैं। यह आरएनए सामान्य एक के बजाय दो डीएनए टुकड़ों से बंध सकता है, जिससे उनके बीच एक पुल बन जाता है।
• उच्च दक्षता और विशिष्टता के साथ लूप आरएनए
  • शोधकर्ताओं ने डीएनए को संपादित करने के लिए एक लूप आरएनए का उपयोग किया। आरएनए के दो लूप स्वतंत्र रूप से दो अलग-अलग डीएनए टुकड़ों से बंध सकते हैं:
    • एक लूप जीनोम में परिवर्तित किए जाने वाले लक्ष्य स्थल की पहचान करता है, और दूसरा डाला जाने वाला डीएनए निर्दिष्ट करता है।
  • प्रत्येक लूप स्वतंत्र रूप से प्रोग्राम करने योग्य है, जिससे शोधकर्ता किसी भी लक्ष्य और दाता डीएनए अनुक्रमों को मिला सकते हैं और उनका मिलान कर सकते हैं।  अपने अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने बताया कि एस्चेरिचिया कोली बैक्टीरिया में, ब्रिज आरएनए में 60% से अधिक सम्मिलन दक्षता (वांछित जीन को पेश करने की क्षमता) और 94% विशिष्टता (जीनोम पर इच्छित स्थान को लक्षित करने की क्षमता) थी।

सिंथेटिक जीवविज्ञान के लिए वरदान

• टोक्यो विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने लूप आरएनए का उपयोग करके जीनोम संशोधन के तंत्र का विस्तृत विवरण दिया है। क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के साथ IS110 ट्रांसपोसन का अध्ययन करते हुए, उन्होंने पाया कि ये ट्रांसपोसन डिमर के रूप में काम करते हैं, जहाँ एक कॉपी लक्षित डीएनए से और दूसरी दाता डीएनए से जुड़ती है। यह प्रक्रिया आरएनए द्वारा संपन्न की जाती है। यह विधि CRISPR पर लाभ प्रदान करती है, क्योंकि यह न्यूक्लियोटाइड त्रुटियों को छोड़े बिना साफ, विशिष्ट कटौती सुनिश्चित करती है।
• यह परिशुद्धता किसी भी लंबाई के डीएनए अनुक्रमों को जोड़ने, हटाने या उलटने की अनुमति देती है, जिससे किसी भी जीनोम स्थान में दोषपूर्ण जीन की कार्यात्मक प्रतियों को सम्मिलित करना संभव हो जाता है। यह तकनीक विशेष रूप से सिंथेटिक जीवविज्ञान के लिए और दोषपूर्ण जीन को बदलने या गुणसूत्र व्युत्क्रम और विलोपन को ठीक करके आनुवंशिक रोगों के इलाज के लिए फायदेमंद है।

निष्कर्ष

• ट्रांसपोसन जीन के प्रभावों को उनके एक्सप्रेशन को ‘चालू’ या ‘बंद’ करके प्रभावित करते हैं और जीनोम को पुनर्व्यवस्थित कर सकते हैं, जिससे प्रकृति की विविधता को बढ़ावा मिलता है। शोधकर्ताओं ने मछली के जीनोम से ‘स्लीपिंग ब्यूटी’ नामक एक ट्रांसपोसन का पुनर्निर्माण किया है, जो लाखों वर्षों से निष्क्रिय था। भविष्य में एक समान सिंथेटिक ट्रांसपोसन हमें समस्याग्रस्त जीन को बंद करने या लाभकारी जीन को अधिक व्यक्त करने की अनुमति दे सकता है। बैक्टीरियल ट्रांसपोसन का उपयोग करने वाला एक नया आरएनए-निर्देशित जीन संपादन सिस्टम एक विशिष्ट जीनोमिक स्थान में एक कार्यात्मक जीन कॉपी को प्रतिस्थापित करके विभिन्न आनुवंशिक रोगों का इलाज कर सकता है और गुणसूत्र व्युत्क्रम या विलोपन को भी संबोधित कर सकता है। 

स्रोत: द हिन्दू