सार:
सिंथेटिक जीव विज्ञान के क्षेत्र ने हाल ही में महत्वपूर्ण उपलब्धियां हासिल की हैं। कैलिफ़ोर्निया विश्वविद्यालय, सैन डिएगो, संयुक्त राज्य अमेरिका की एक वैज्ञानिक अनुसंधान टीम के नवीनतम शोध से पता चलता है कि पृथ्वी के जीवों में स्वाभाविक रूप से पाए जाने वाले मुख्य एंजाइम आठ रासायनिक अक्षरों से बने आनुवंशिक कोड के विस्तारित संस्करण को सटीक रूप से पहचान और स्थानांतरित कर सकते हैं।
यह खोज उस अंतर्निहित समझ को तोड़ती है कि प्रकृति में अरबों वर्षों से जीवन का निर्माण केवल चार आधारों से हुआ है। यह साबित करता है कि जीवित कोशिकाओं की मौजूदा आणविक मशीनरी कृत्रिम रूप से संश्लेषित आनुवंशिक जानकारी को संसाधित करने में पूरी तरह से सक्षम है, जो नई सटीक दवा, लक्षित दवाओं और इंजीनियर जैविक प्रणालियों के भविष्य के विकास के लिए एक महत्वपूर्ण आणविक नींव रखती है।
पृथ्वी पर सभी ज्ञात जीवन रूपों की आनुवंशिक जानकारी डीएनए कोडिंग प्रणाली में दर्ज की जाती है जिसमें चार रासायनिक अक्षर एडेनिन (ए), थाइमिन (टी), साइटोसिन (सी) और गुआनिन (जी) शामिल हैं। हालांकि वैज्ञानिकों ने पहले प्रयोगशाला में नए आधारों को संश्लेषित किया है जिन्हें डीएनए की डबल हेलिक्स संरचना में एकीकृत किया जा सकता है (जैसे कि "आठ-वर्ण डीएनए" प्रणाली जिसमें चार सिंथेटिक आधार पी, जेड, बी और एस शामिल हैं), क्या इन अप्राकृतिक अक्षरों को प्राकृतिक कोशिकाओं के अंदर पढ़ने के तंत्र द्वारा सटीक रूप से पार्स किया जा सकता है, सिंथेटिक जीवविज्ञान के व्यावहारिक अनुप्रयोग के लिए हमेशा मुख्य बाधा रही है। <स्रोत संस्करण='0.0.0-प्लेसहोल्डर'/><स्रोत संस्करण='0.0.0-PLACEHOLDER'><स्रोत/>
नेचर कम्युनिकेशंस में प्रकाशित नवीनतम अध्ययन में, अनुसंधान टीम ने जीन अभिव्यक्ति के प्रमुख एंजाइम-आरएनए पोलीमरेज़ (आरएनए पॉलीमरेज़) पर ध्यान केंद्रित किया। शोधकर्ताओं ने एस्चेरिचिया कोली (ई. कोली) के आरएनए पोलीमरेज़ की त्रि-आयामी संरचना के एक गतिशील स्नैपशॉट को सफलतापूर्वक कैप्चर करने के लिए क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (क्रायो-ईएम) तकनीक का उपयोग किया, जब यह एकल परमाणु की चौड़ाई से छोटे उच्च-रिज़ॉल्यूशन पैमाने पर सिंथेटिक आधारों को पढ़ता और प्रसारित करता है। प्रायोगिक आंकड़ों से पता चलता है कि जब यह प्राकृतिक एंजाइम सिंथेटिक आधार जोड़े को संसाधित करता है, तो इसकी प्रतिलेखन सटीकता और दक्षता प्राकृतिक आधार जोड़े की तुलना में काफी तुलनीय होती है।
संरचनात्मक विश्लेषण से पता चला कि आरएनए पोलीमरेज़ इन सिंथेटिक अक्षरों को "विदेशी वस्तुओं" के रूप में अस्वीकार नहीं करता है, लेकिन संरचनात्मक और रासायनिक सिग्नल नोड्स के माध्यम से उन्हें सटीक रूप से पहचानता है जो लगभग प्राकृतिक आधारों को पहचानने के लिए उपयोग किए जाने वाले समान हैं। इसके अलावा, शोध दल ने प्रोसीडिंग्स ऑफ द नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज (पीएनएएस) में प्रकाशित एक अन्य पूरक अध्ययन में यह भी पाया कि आरएनए पोलीमरेज़ कुछ अप्राकृतिक आधार जोड़े को भी सटीक रूप से पहचान और ट्रांसक्राइब कर सकता है जिनमें पारंपरिक हाइड्रोजन बॉन्डिंग बलों की कमी होती है, जो कृत्रिम आनुवंशिक वर्णमाला के डिजाइन स्थान का काफी विस्तार करता है।
आनुवंशिक वर्णमाला को चार से आठ तक विस्तारित करने का अर्थ है सूचना भंडारण क्षमता में ज्यामितीय वृद्धि। मूल रूप से तीन अक्षर संयोजनों से बने 64 आनुवंशिक कोड विस्फोटक रूप से विस्तारित होंगे, जिससे नए अमीनो एसिड और कार्यात्मक प्रोटीन को कृत्रिम रूप से डिजाइन और संश्लेषित करना संभव हो जाएगा जो प्रकृति में मौजूद नहीं हैं। शोधकर्ताओं ने बताया कि इस तकनीक ने पहले आणविक निदान के क्षेत्र में अद्वितीय फायदे दिखाए हैं जैसे कि यकृत कैंसर कोशिकाओं की लक्षित पहचान, और इस बार इसने प्राकृतिक एंजाइमों के प्रतिलेखन तंत्र पर विजय प्राप्त की है, जो सिंथेटिक दवाओं और उन्नत बायोमटेरियल्स का उत्पादन करने के लिए मेजबान सेल बायोरिएक्टर का उपयोग करने में तकनीकी बाधाओं को पूरी तरह से साफ़ कर देगा।
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