क्या डीएनए एक वायरल-संक्रमित एजेंट है?

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एक बैक्टीरियोफेज (टी ₂ वायरस) जीवाणु एस्चेरिचिया कोलाई को संक्रमित करता है। संक्रमण के बाद, वायरस कई गुना बढ़ जाता है और टी ₂ फेज बैक्टीरिया कोशिकाओं के lysis के साथ जारी होते हैं। जैसा कि हम जानते हैं, टी ₂ फेज में डीएनए और प्रोटीन दोनों होते हैं। अब सवाल यह उठता है कि दो घटकों में से किसमें अधिक वायरल कणों के गुणन के लिए प्रोग्राम करने की जानकारी है।

चित्र सौजन्य: nist.gov/oles/forensics/images/DNA-Strand.jpg

इस समस्या को हल करने के लिए, हर्शे और चेस (1952) ने टी ₂ फेज की दो अलग-अलग तैयारियों के साथ एक प्रयोग तैयार किया। एक तैयारी में उन्होंने प्रोटीन को रेडियोएक्टिव बनाया और दूसरी तैयारी में डीएनए को रेडियो एक्टिव बनाया गया। इसके बाद ई। कोलाई की संस्कृति को इन दो चरणों की तैयारी से संक्रमित किया गया।

संक्रमण के तुरंत बाद और बैक्टीरिया के lysis से पहले ई। कोलाई कोशिकाओं को एक मिक्सर में धीरे से उत्तेजित किया गया था ताकि पालन चरण कणों को ढीला किया गया और फिर संस्कृति को सेंट्रीफ्यूज किया गया। परिणाम के साथ संक्रमित बैक्टीरिया कोशिकाओं के भारी छर्रों को ट्यूब के तल में नीचे बसाया गया था।

लाइटर वायरल कण और वे कण जो बैक्टीरिया कोशिकाओं में प्रवेश नहीं करते थे वे सतह पर तैरनेवाला में पाए गए थे। यह पाया गया कि जब ई। कोलाई को संक्रमित करने के लिए रेडियोधर्मी डीएनए के साथ टी ₂ फेज का इस्तेमाल किया गया था, तो भारी बैक्टीरिया की गोली भी रेडियोधर्मी थी। दूसरी ओर, जब रेडियोधर्मी प्रोटीन के साथ टी ₂ फेज का उपयोग किया गया था, तो बैक्टीरिया की गोली में बहुत कम रेडियोधर्मिता थी और अधिकांश रेडियोधर्मिता सतह पर तैरनेवाला में पाई गई थी।

इस प्रयोग ने साबित कर दिया है कि टी ₂ फेज के संक्रमण के दौरान, यह डीएनए है जो वास्तव में बैक्टीरिया में प्रवेश करता है जब इस तरह के संक्रमित बैक्टीरिया कोशिकाओं को विकसित किया गया था और वे आगे बढ़ गए थे और नए फेज कण बन गए थे।

हर्शे और चेस (1952) द्वारा किए गए इस प्रसिद्ध प्रयोग ने साबित कर दिया है कि यह वायरल डीएनए है न कि प्रोटीन जिसमें अधिक टी ₂ फेज कणों के उत्पादन की जानकारी है इसलिए डीएनए आनुवंशिक सामग्री है। हालांकि, कुछ वायरस (जैसे, टीएमवी, इन्फ्लूएंजा वायरस और पोलियो वायरस) में आरएनए आनुवंशिक सामग्री के रूप में कार्य करता है।

हर्षे और चेस ने दो प्रयोग किए। एक प्रयोग में ई। कोलाई को रेडियो आइसोटोप एस ³⁵ वाले माध्यम में उगाया गया और दूसरे प्रयोगों में ई। कोली को रेडियो आइसोटोप पी ³² वाले माध्यम में उगाया गया। इन प्रयोगों में ई। कोलाई कोशिकाओं को टी ₂ फेज से संक्रमित किया गया। ई। कोलाई कोशिकाओं को S ³⁵ माध्यम में उगाया गया, उनके प्रोटीन कैप्सिड में S ³⁵ है, और P ³² माध्यम से जिनके डीएनए में P ³² था।

जब इन चरणों का उपयोग सामान्य रूप से नई ई.कोली कोशिकाओं को संक्रमित करने के लिए किया गया था, तो एस ³⁵ लेबल फेज द्वारा संक्रमण करने वाले जीवाणु कोशिकाओं ने अपनी कोशिका भित्ति में रेडियोधर्मिता दिखाई थी और साइटोप्लाज्म में नहीं। जबकि P ³² लेबल फेज से संक्रमित बैक्टीरिया ने उल्टी स्थिति दिखाई थी।

इस प्रकार यह कहा जा सकता है कि जब टी ₂ फेज बैक्टीरिया सेल को संक्रमित करता है, तो इसका प्रोटीन कैप्सिड बैक्टीरिया सेल के बाहर रहता है, लेकिन इसका डीएनए बैक्टीरिया के साइटोप्लाज्म में प्रवेश करता है। जब बैक्टीरिया की संक्रमित कोशिकाएं सिकुड़ जाती हैं, तो नए पूर्ण वायरल कण (टी ₂ फेज) बन जाते हैं।

यह साबित करता है, कि वायरल डीएनए डीएनए और प्रोटीन कैप्सूल की प्रतियों के संश्लेषण के लिए सूचना का वहन करता है। इससे पता चलता है कि डीएनए आनुवंशिक सामग्री है। प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड के उस भाग में जिसमें एक नाइट्रोजन आधार होता है और डीऑक्सीराइबोस को डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोसाइड कहा जाता है।

डीएनए अणु में होने के अलावा चार डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड्स, न्यूक्लियोप्लाज्म और साइटोप्लाज्म में भी होते हैं, लेकिन उनके ट्राइफॉस्फेट रूपों में जैसे डीऑक्सीडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (डीएटीपी), डीऑक्सीगैंगोसिलीन ट्राइफॉस्फेट (डीजीटीपी), डीओक्सीसाइस्टाइन ट्राइफॉस्फेट (डीसीटीपी) और थायमिडीन ट्राइएडीन होते हैं। ट्राइफॉस्फेट रूपों में डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड्स की घटना का महत्व वास्तव में निहित है कि डीएनए पोलीमरेज़ एंजाइम के दौरान डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड्स के ट्राइफॉस्फेट पर ही कार्य कर सकता है।

इस प्रयोग से पता चलता है कि केवल फेज डीएनए बैक्टीरिया सेल में प्रवेश करता है, न कि प्रोटीन कोट में। यह स्पष्ट रूप से दर्शाता है कि बैक्टीरिया कोशिकाओं के अंदर नए वायरस के संश्लेषण के लिए अकेले डीएनए जिम्मेदार है। इससे पता चलता है कि डीएनए आनुवंशिक सामग्री है न कि प्रोटीन। तंबाकू मोज़ेक वायरस (टीएमवी) में आंतरिक कोर डीएनए के बजाय आरएनए से बना होता है, इसलिए इस मामले में आरएनए आनुवंशिक सामग्री है।