जीनोम अनुक्रमण के कारण और विधियाँ

जीनोम की अनुक्रमण परिष्कृत, जटिल है और इसके लिए विशेष तकनीक की आवश्यकता होती है। 500- 800 बीपी के एक सेगमेंट को सीक्वेंस किया जा सकता है। हालांकि जीनोम बहुत बड़े हैं जैसे कि ई। कोलाई 4.2 x 10 ⁶ बीपी और 3.2 x 10 ⁹ बीपी मनुष्यों के लिए।

इस प्रकार अनुक्रमण के लिए छोटे खंडों की आवश्यकता होती है। ऐसे खंडों को जीनोमिक डीएनए को छोटे टुकड़ों में बेतरतीब ढंग से तोड़कर उत्पादित किया जाता है। इस तरह के टुकड़े आमतौर पर अपने छोर पर अन्य टुकड़ों को ओवरलैप करते हैं। जीवों की एक जीनोमिक लाइब्रेरी उत्पन्न करने के लिए फ्रेग्मेंट को एक वेक्टर में क्लोन किया जाता है।

एक जीनोम पूर्ण अनुक्रमण के कारण:

(i) यह जीन की खोज के लिए आधार प्रदान करता है और जीन की सूची प्रदान करता है।

(ii) यह जीन के बीच संभावित संबंधों का प्रतिनिधित्व करता है।

(iii) जीनोम की अनुक्रमण आगे प्रयोग के लिए उपकरणों का एक सेट प्रदान करता है।

(iv) किसी जीव की आनुवंशिक जानकारी जीन अनुक्रम से उपलब्ध कराई जाती है।

(v) किसी जीव की पूर्ण आनुवांशिक अनुक्रमणिका एक जीव बनाने के लिए आवश्यक सभी आनुवंशिक जानकारी प्रदान करती है।

जीनोम अनुक्रमण के लिए उपयोग की जाने वाली विधियाँ:

(i) बैक्टीरियल आर्टिफिशियल क्रोमोसोम (बीएसी) की सीक्वेंस का निर्देशन:

बैक्टीरियल कृत्रिम गुणसूत्र बस डीएनए के बहुत लंबे खंड (यानी 100, 000 से 300, 000 बीपी) के क्लोनिंग के लिए डिज़ाइन किए गए प्लास्मिड हैं। इन वैक्टरों का उपयोग जीनोमिक लाइब्रेरी बनाने के लिए किया जाता है जिसमें डालने का आकार 80- 100 kb होता है। हजारों बेस जोड़े के डीएनए टुकड़े बीएसी वेक्टर में क्लोन किए गए हैं।

जीनोमिक लाइब्रेरी को आम प्रतिबंध प्रतिबंधों का पता लगाने के लिए जांच की जाती है, जिन्हें कंटिग्स कहा जाता है। कॉन्टेस्ट के सदस्यों में कुछ अतिव्यापी क्षेत्र होते हैं जो कॉन्टेग में अपने स्थान के सटीक निर्धारण की अनुमति देते हैं।

भौतिक मानचित्रण विधियों का अंतिम उद्देश्य जीनोम के प्रत्येक गुणसूत्र के लिए एक पूर्ण संदर्भ प्राप्त करना है। मैप किए गए अंडों को बड़े डीएनए अंशों को छोटे खंडों में तोड़कर अनुक्रमित किया जाता है। कॉनिग के प्रत्येक क्लोन को अनुक्रमित किया जाता है। न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम को क्लोन के आधार पर अकेले पहचाना जाता है जब तक कि पूर्ण जीनोम का अनुक्रम नहीं हो जाता।

(ii) रैंडम शॉटगन अनुक्रमण या बॉटम अप अप्रोच:

शॉट गनिंग से एक जीव में किसी अन्य जीव से किसी वांछित जीन का क्लोन बनाना संभव है। इसके लिए पहले जीव के पूरे जीनोम को टुकड़ों के यादृच्छिक मिश्रण का उत्पादन करने के लिए प्रतिबंध एंडोन्यूक्लाइज के साथ पचा जाता है।

जीनोमिक डीएनए के रैंडम (शॉटगिम) पुस्तकालयों का निर्माण छोटे यानी 2.0 केबी और मध्यम यानी 10 केबी वाले प्लास्मिड वैक्टर के साथ-साथ जीनोमिक शॉटगन बड़े इन्सर्ट बीएसी लाइब्रेरी (80-100 केबी) में किया जाता है। टुकड़े प्लास्मिड वेक्टर में डाले जाते हैं और पुनः संयोजक प्लास्मिड वांछित मेजबान सेल में बदल जाते हैं।

शॉट गन अनुक्रमण में बेतरतीब ढंग से चयनित क्लोनों का अनुक्रम किया जाता है जब तक कि जीनोमिक लाइब्रेरी में क्लोन का विश्लेषण नहीं किया जाता है। दूसरे शब्दों में हम कह सकते हैं कि यादृच्छिक शॉट गन अनुक्रमण गुणसूत्रों को वर्गों में विभाजित किया जाता है और फिर जीनोमिक डीएनए के खंड को लाखों छोटे खंडों में तोड़ दिया जाता है और सभी खंडों को एक निष्पक्ष शैली में अनुक्रमित किया जाता है।

अतिव्यापी डीएनए के क्षेत्रों का मिलान किया जाता है जो जीनोमिक डीएनए के बड़े और बड़े खंडों का गठन करते हैं। डीएनए अनुक्रमण को जीनोम के कम से कम तीन बार कवरेज प्रदान करने के लिए छोटे और मध्यम सम्मिलित प्लास्मिड पुस्तकालयों से यादृच्छिक रूप से चयनित क्लोनों के आवेषण के दोनों सिरों पर किया जाता है।

छोटे डीएनए के टुकड़े बेतरतीब ढंग से विभिन्न प्लास्मिड अणुओं में डाले जाते हैं। ओवरलैपिंग आवेषण के मामले में, वे सभी एक ही जीनोमिक स्थान से आते हैं, लेकिन विभिन्न क्षेत्रों से या तो एक दूसरे के सापेक्ष बाएं या दाएं स्थानांतरित हो जाते हैं।

ओवरलैपिंग के टुकड़े या तो कॉटिंग या संबंधित क्षेत्र (शॉट गन विधि) के लिए एक अनुक्रम में संरेखित किए जाते हैं। प्रोकैरियोटिक जीनोम में संबंधित डीएनए कम होते हैं और शॉट गन अनुक्रमण अच्छे परिणाम देते हैं। यूकेरियोट्स कई दोहराया अनुक्रम सहन करते हैं।

यह सब भ्रम पैदा करता है। हालांकि, कम्प्यूटेशनल अभ्यास द्वारा विधानसभा चरण में टुकड़ों का अतिव्यापी दोहन किया जाता है। कंप्यूटर प्रोग्राम अतिव्यापी दृश्यों की पहचान करता है और उन्हें एक निरंतर खिंचाव में जोड़ता है। इस प्रक्रिया को सेलेरा जीनोमिक्स द्वारा प्रकाशित सभी माइक्रोबियल जीनोम अनुक्रमों के अनुक्रमण के लिए सफलतापूर्वक लागू किया गया है।