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‘प्लांट जीनोम एडिटिंग टूल्स’

Lokesh Pal August 22, 2024 04:33 60 0

संदर्भ

ICAR-राष्ट्रीय चावल अनुसंधान संस्थान और पेंसिल्वेनिया स्टेट यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं ने ISDra2TnpB नामक एक छोटा ‘टूल’ विकसित किया है।

CRISPR तकनीक

  • CRISPR एक ‘जीन एडिटिंग टूल’ है, जो वैज्ञानिकों को किसी जीव के जीनोम में सटीक परिवर्तन करने की अनुमति देता है ताकि लाभकारी लक्षण पेश किए जा सकें या अवांछित लक्षण हटाए जा सकें। 
  • यह तकनीक विशेष रूप से कृषि के लिए अच्छी है, जहाँ यह फसल की पैदावार और बीमारी और जलवायु परिवर्तन के प्रति प्रतिरोध को बढ़ा सकती है।
  • पौधों की ‘जीन एडिटिंग’ में चुनौतियाँ
    • आकार का मुद्दा: CRISPR DNA को लक्षित करने के लिए Cas9 या Cas12 जैसे प्रोटीन का उपयोग करता है, लेकिन ये प्रोटीन पौधों की कोशिकाओं में प्रभावी रूप से काम करने के लिए बहुत बड़े होते हैं, जिससे पौधों के जीनोम एडिटिंग में इनका उपयोग सीमित हो जाता है।

ISDra2TnpB

  • ISDra2TnpB एक विशिष्ट प्रोटीन है, जो लगभग 400 अमीनो एसिड इकाइयों से बना है।
    • यह जीवाणु डाइनोकोकस रेडियोड्यूरान्स  (Deinococcus radiodurans) से उत्पन्न होता हैI

  • यह DNA को सटीक रूप से काट सकता है, जो इसे जीन संपादन के लिए उपयोगी बनाता है। 
  • यह Cas9 और Cas12 का एक छोटा विकल्प है, जिसका आमतौर पर CRISPR आधारित जीनोम एडिटिंग में उपयोग किया जाता है।
    • ISDra2TnpB का आकार Cas9 या Cas12 के आधे से भी कम है, जिससे यह पादप कोशिकाओं के लिए अधिक उपयुक्त है।

  • DNA संरचना और न्यूक्लियोटाइड की भूमिका
    • जीनोम में दो DNA स्ट्रैंड होते हैं, जो न्यूक्लियोटाइड द्वारा एक साथ जुड़े रहते हैं।
      • प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड के तीन भाग होते हैं, जिनमें से दो सामान्य होते हैं, और तीसरा चार विकल्पों में से एक होता है: एडिनीन (A), थाइमिन (T), साइटोसिन (C), या ग्वानिन (G)। 
        • इन न्यूक्लियोटाइड्स का अनुक्रम आनुवंशिक कोड निर्धारित करता है।

    • नई प्रणाली का परीक्षण चावल (एक मोनोकोट) और अरेबिडोप्सिस (एक डायकोट) दोनों में किया गया, जिसमें उन पौधों में 33.58%  एडिटिंग दक्षता दिखाई गई, जहाँ Cas9 और Cas12 अप्रभावी थे। 
      • यह वर्तमान प्लांट जीनोम एडिटिंग टूल्स की आकार संबंधी बाधाओं को संबोधित करने का एक तरीका प्रदान करता है।

‘जंपिंग जीन्स’

  • ये DNA अनुक्रम हैं, जो जीनोम के भीतर चलते हैं।
  • कार्य: केवल चलने के लिए आवश्यक जानकारी ले जाना, जीव को लाभ पहुँचाना नहीं।
  • नकारात्मक प्रभाव: महत्त्वपूर्ण जीन को बाधित या परिवर्तित कर सकता है।
  • मानव जीनोम: हमारे DNA का लगभग 30% हिस्सा ट्रांसपोसॉन या संबंधित अनुक्रमों से बना होता है।
  • सकारात्मक क्षमता: आनुवंशिक विविधता या विकास में योगदान दे सकता है।

ISDra2TnpB की मुख्य विशेषताएँ

  • RNA-निर्देशित: यह DNA को सटीक स्थानों पर काटने के लिए RNA का उपयोग करता है।
  • TnpB फैमिली का हिस्सा: ISDra2TnpB TnpB प्रोटीन फैमिली का एक सदस्य है, जो ट्रांसपोसॉन से जुड़ा हुआ है, जिसे “जंपिंग जीन” के रूप में भी जाना जाता है, जो जीनोम के भीतर संचरण कर सकता है।
  • चिकित्सा क्षमता: यह जीवों में दोषपूर्ण जीन को ठीक करता है, जो इसे भविष्य के चिकित्सा उपचारों के लिए एक शक्तिशाली उपकरण बनाता है।

TnpB की कार्यप्रणाली

  • ISDra2TnpB विशिष्ट DNA अनुक्रमों को खोजने के लिए मार्गदर्शक के रूप में RNA के एक टुकड़े का उपयोग करता है। 
  • RNA प्रोटीन को DNA पर सही स्थान की पहचान करने में मदद करता है, जहाँ उसे कट बनाने की आवश्यकता होती है।
    • यह गाइड आरएनए ट्रांसपोसॉन के एक विशिष्ट भाग से आता है जिसे ‘दायाँ तत्त्व’ (RE) कहा जाता है।

TnpB आधारित ‘जीन एडिटिंग टूल’ के लाभ

  • फसल की लचीलापन और उपज में वृद्धि
    • रोग प्रतिरोधक क्षमता: TnpB का उपयोग उन जीनों की एडिटिंग करने के लिए किया जा सकता है, जो पौधों को रोगों के प्रति संवेदनशील बनाते हैं, जिससे उनके समग्र स्वास्थ्य और उत्पादकता में सुधार होता है।
    • कीट प्रतिरोधक क्षमता: कीटों के आकर्षण या भेद्यता से संबंधित जीनों को लक्षित करके, TnpB ऐसी फसलें बनाने में मदद कर सकता है, जो कीटों से होने वाले नुकसान के प्रति कम संवेदनशील होती हैं।
  • पोषण सुधार
    • कम पोषक प्रतिरोधी तत्त्व: TnpB का उपयोग खाद्य फसलों में पोषक प्रतिरोधी तत्त्वों को हटाने या कम करने के लिए किया जा सकता है, जिससे वे अधिक पौष्टिक और पचने योग्य बन जाते हैं।
    • पोषक तत्त्व की मात्रा में वृद्धि: TnpB का उपयोग फसलों में विटामिन और खनिजों जैसे आवश्यक पोषक तत्त्वों के स्तर को बढ़ाने के लिए किया जा सकता है।
  • फसल की गुणवत्ता और सुरक्षा
    • बेहतर स्वाद: TnpB का उपयोग फसलों के स्वाद और बनावट को प्रभावित करने वाले जीन को संशोधित करने के लिए किया जा सकता है, जिससे वे उपभोक्ताओं के लिए अधिक आकर्षक बन जाते हैं। 
    • एलर्जी कम करना: TnpB खाद्य फसलों में एलर्जी को खत्म करने या कम करने में मदद कर सकता है, जिससे वे एलर्जी वाले लोगों के लिए सुरक्षित हो जाते हैं।

कुल मिलाकर, TnpB आधारित जीन संपादन उपकरण कृषि उत्पादकता, फसल की गुणवत्ता और खाद्य सुरक्षा में सुधार करने की महत्त्वपूर्ण क्षमता प्रदान करते हैं।

TnpB आधारित ‘जीन एडिटिंग टूल’ की चुनौतियाँ

  • द्विबीजपत्री पौधों में कम दक्षता
    • TnpB ने चावल जैसे एक बीज पत्र वाले पौधों में अच्छे परिणाम दिखाए हैं, लेकिन यह अरेबिडोप्सिस जैसे द्विबीजपत्री पौधों में उतना कारगर नहीं रहा है। 
    • TnpB को विभिन्न पौधों की प्रजातियों में अधिक व्यापक रूप से उपयोग करने के लिए इस चुनौती को दूर करने की आवश्यकता है।
  • संपूर्ण संयंत्रों से सीमित डेटा
    • TnpB के साथ सबसे अधिक सफलता प्रोटोप्लास्ट (कोशिका भित्तियों के बिना पौधों की कोशिकाओं) में देखी गई है। 
    • हालाँकि, वास्तविक दुनिया की स्थितियों में इसकी प्रभावशीलता की पुष्टि करने के लिए पूरे पौधों में अधिक परीक्षण की आवश्यकता है।
  • DNA एकीकरण की चुनौतियाँ
    • पौधे जिस तरह से बाहरी DNA को अवशोषित करते हैं और अपने जीनोम में शामिल करते हैं, उससे यह प्रभावित हो सकता है कि TnpB कितनी अच्छी तरह कार्य करता है। 
    • बेहतर परिणामों के लिए इस प्रक्रिया को पूरी तरह से समझने तथा सुधारने के लिए और अधिक शोध की आवश्यकता है।

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