वाशिंगटन डीसी: जीवित प्रजातियों के जीन उनकी जटिलता को दर्शाते हैं, लेकिन ये जीन कहां से आते हैं? हेलसिंकी विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने छोटे नियामक जीनों के गठन के बारे में लंबे समय से चले आ रहे सवालों के जवाब दिए और एक ऐसी विधि की रूपरेखा तैयार की जो उनके डीएनए पैलिंड्रोम उत्पन्न करती है। सही परिस्थितियों में, ये पैलिंड्रोम माइक्रोआरएनए जीन में विकसित हो सकते हैं।
मानव जीनोम में सीए होता है। 20,000 जीन जिनका उपयोग प्रोटीन के निर्माण के लिए किया जाता है। इन शास्त्रीय जीनों की गतिविधियाँ हजारों नियामक जीनों द्वारा समन्वित होती हैं, जिनमें से सबसे छोटे माइक्रोआरएनए अणुओं को एन्कोड करते हैं जिनकी लंबाई 22 आधार जोड़े हैं। जबकि जीनों की संख्या अपेक्षाकृत स्थिर रहती है, कभी-कभी विकास के दौरान नए जीन उभर कर सामने आते हैं। जैविक जीवन की उत्पत्ति के समान, नए जीन की उत्पत्ति भी वैज्ञानिकों को आकर्षित करती रही है।
सभी आरएनए अणुओं को आधारों के पैलिंड्रोमिक रन की आवश्यकता होती है जो अणु को उसकी कार्यात्मक संरचना में बंद कर देते हैं। महत्वपूर्ण बात यह है कि यादृच्छिक आधार उत्परिवर्तनों द्वारा धीरे-धीरे ऐसे पैलिंड्रोमिक रन बनाने की संभावना बेहद कम है, यहां तक कि साधारण माइक्रोआरएनए जीन के लिए भी। इसलिए, इन पैलिंड्रोमिक अनुक्रमों की उत्पत्ति ने शोधकर्ताओं को हैरान कर दिया है।
फ़िनलैंड के हेलसिंकी विश्वविद्यालय के जैव प्रौद्योगिकी संस्थान के विशेषज्ञों ने इस रहस्य को सुलझाया, एक ऐसे तंत्र का वर्णन किया जो तुरंत पूर्ण डीएनए पैलिंड्रोम उत्पन्न कर सकता है और इस प्रकार पहले के गैर-कोडिंग डीएनए अनुक्रमों से नए माइक्रोआरएनए जीन बना सकता है।
फ़िनलैंड अकादमी द्वारा वित्त पोषित एक परियोजना में, शोधकर्ताओं ने डीएनए प्रतिकृति में त्रुटियों का अध्ययन किया। प्रोजेक्ट लीडर, अरी लोयटीनोजा, डीएनए प्रतिकृति की तुलना पाठ की टाइपिंग से करते हैं।
“डीएनए को एक समय में एक आधार पर कॉपी किया जाता है, और आम तौर पर उत्परिवर्तन गलत एकल आधार होते हैं, जैसे लैपटॉप कीबोर्ड पर गलत-पंच। हमने बड़ी त्रुटियां पैदा करने वाले तंत्र का अध्ययन किया, जैसे किसी अन्य संदर्भ से पाठ को कॉपी-पेस्ट करना। हम विशेष रूप से मामलों में रुचि रखते थे इसने पाठ को पीछे की ओर कॉपी किया ताकि यह एक पैलिंड्रोम बना सके।”
शोधकर्ताओं ने माना कि डीएनए प्रतिकृति त्रुटियां कभी-कभी फायदेमंद हो सकती हैं। उन्होंने आरएनए जीव विज्ञान के विशेषज्ञ मिक्को फ्रिलैंडर को इन निष्कर्षों का वर्णन किया। उन्होंने तुरंत आरएनए अणुओं की संरचना से संबंध देखा।
वह बताते हैं, “एक आरएनए अणु में, आसन्न पैलिंड्रोम के आधार जुड़ सकते हैं और हेयरपिन जैसी संरचनाएं बना सकते हैं। ऐसी संरचनाएं आरएनए अणुओं के कार्य के लिए महत्वपूर्ण हैं।”
शोधकर्ताओं ने उनकी सरल संरचना के कारण माइक्रोआरएनए जीन पर ध्यान केंद्रित करने का निर्णय लिया: जीन बहुत छोटे होते हैं – बस कुछ दसियों आधार – और उन्हें सही ढंग से कार्य करने के लिए एक हेयरपिन संरचना में मोड़ना पड़ता है।
एक केंद्रीय अंतर्दृष्टि एक कस्टम कंप्यूटर एल्गोरिदम का उपयोग करके जीन इतिहास को मॉडल करना था। पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता हेली मॉन्ट्टिनेन के अनुसार, यह अब तक जीन की उत्पत्ति का निकटतम निरीक्षण करना संभव बनाता है।
“दसियों प्राइमेट्स और स्तनधारियों का पूरा जीनोम ज्ञात है। उनके जीनोम की तुलना से पता चलता है कि किस प्रजाति में माइक्रोआरएनए पैलिंड्रोम जोड़ी है, और किसमें इसकी कमी है। इतिहास के विस्तृत मॉडलिंग के साथ, हम देख सकते हैं कि पूरे पैलिंड्रोम एकल द्वारा बनाए गए हैं उत्परिवर्तन की घटनाएँ, “मोंटिनन कहते हैं।
मनुष्यों और अन्य प्राइमेट्स पर ध्यान केंद्रित करके, हेलसिंकी के शोधकर्ताओं ने प्रदर्शित किया कि नया पाया गया तंत्र कम से कम एक चौथाई नए माइक्रोआरएनए जीन की व्याख्या कर सकता है। चूंकि इसी तरह के मामले अन्य विकासवादी वंशों में पाए गए थे, इसलिए उत्पत्ति तंत्र सार्वभौमिक प्रतीत होता है।
सिद्धांत रूप में, माइक्रोआरएनए जीन का बढ़ना इतना आसान है कि नए जीन मानव स्वास्थ्य को प्रभावित कर सकते हैं। हेली मॉन्टिनेन कार्य के महत्व को अधिक व्यापक रूप से देखती हैं, उदाहरण के लिए जैविक जीवन के बुनियादी सिद्धांतों को समझने में।
वह कहती हैं, “शून्य से नए जीन के उद्भव ने शोधकर्ताओं को आकर्षित किया है। अब हमारे पास आरएनए जीन के विकास के लिए एक सुंदर मॉडल है।”
यद्यपि परिणाम छोटे नियामक जीन पर आधारित हैं, शोधकर्ताओं का मानना है कि निष्कर्षों को अन्य आरएनए जीन और अणुओं के लिए सामान्यीकृत किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, नए पाए गए तंत्र द्वारा उत्पन्न कच्चे माल का उपयोग करके, प्राकृतिक चयन बहुत अधिक जटिल आरएनए संरचनाएं और कार्य बना सकता है।
अध्ययन पीएनएएस में प्रकाशित हुआ था।
