ಜೈವಿಕತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಜೀವಂತ ಜೀವಿಗಳು ಅಥವಾ ಜೀವಿಗಳಿಂದ ಪಡೆದ ಕಿಣ್ವಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಮಾನವರಿಗೆ ಉಪಯುಕ್ತವಾದ ಉತ್ಪನ್ನಗಳು ಮತ್ತು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸುವ ತಂತ್ರಗಳೊಂದಿಗೆ ವ್ಯವಹರಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಅರ್ಥದಲ್ಲಿ, ಮೊಸರು, ಬ್ರೆಡ್ ಅಥವಾ ವೈನ್ ತಯಾರಿಸುವುದು, ಇವೆಲ್ಲವೂ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿ-ಮಧ್ಯಸ್ಥಿಕೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಾಗಿವೆ, ಇವನ್ನು ಸಹ ಜೈವಿಕತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಒಂದು ರೂಪವೆಂದು ಭಾವಿಸಬಹುದು. ಆದರೆ, ಇಂದು ಇದನ್ನು ಸೀಮಿತ ಅರ್ಥದಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಅಂದರೆ ಅದೇ ಕೆಲಸವನ್ನು ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಸಾಧಿಸಲು ಜನ್ಯಾಂಶಪರಿವರ್ತಿತ ಜೀವಿಗಳನ್ನು ಬಳಸುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಸೂಚಿಸಲು. ಇದಲ್ಲದೆ, ಇನ್ನೂ ಅನೇಕ ಇತರ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು/ತಂತ್ರಗಳನ್ನು ಸಹ ಜೈವಿಕತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಸೇರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ‘ಟೆಸ್ಟ್-ಟ್ಯೂಬ್’ ಶಿಶುವಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುವ ಇನ್ ವಿಟ್ರೋ ಫಲೀಕರಣ, ಒಂದು ಜೀನ್ ಅನ್ನು ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಿ ಅದನ್ನು ಬಳಸುವುದು, ಡಿಎನ್ಎ ಲಸಿಕೆಯನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುವುದು ಅಥವಾ ದೋಷಯುಕ್ತ ಜೀನ್ ಅನ್ನು ಸರಿಪಡಿಸುವುದು, ಇವೆಲ್ಲವೂ ಜೈವಿಕತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಭಾಗವಾಗಿವೆ.

ಯುರೋಪಿಯನ್ ಫೆಡರೇಷನ್ ಆಫ್ ಬಯೋಟೆಕ್ನಾಲಜಿ (EFB) ಜೈವಿಕತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನವನ್ನು ನೀಡಿದೆ, ಅದು ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ದೃಷ್ಟಿಕೋನ ಮತ್ತು ಆಧುನಿಕ ಆಣವಿಕ ಜೈವಿಕತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಎರಡನ್ನೂ ಒಳಗೊಂಡಿದೆ. EFB ನೀಡಿದ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನವು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತಿದೆ: ‘ಉತ್ಪನ್ನಗಳು ಮತ್ತು ಸೇವೆಗಳಿಗಾಗಿ ನೈಸರ್ಗಿಕ ವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಜೀವಿಗಳು, ಕೋಶಗಳು, ಅವುಗಳ ಭಾಗಗಳು ಮತ್ತು ಆಣವಿಕ ಸಾದೃಶ್ಯಗಳ ಸಂಯೋಜನೆ’.

11.1 ಜೈವಿಕತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ತತ್ವಗಳು

ಅನೇಕಗಳಲ್ಲಿ, ಆಧುನಿಕ ಜೈವಿಕತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಜನನವನ್ನು ಸಾಧ್ಯಗೊಳಿಸಿದ ಎರಡು ಮೂಲ ತಂತ್ರಗಳು ಇವು:

(i) ಜನ್ಯಾಂಶ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್: ಜನ್ಯಾಂಶ ವಸ್ತುವಿನ (ಡಿಎನ್ಎ ಮತ್ತು ಆರ್ಎನ್ಎ) ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವ ತಂತ್ರಗಳು, ಇವನ್ನು ಪೋಷಕ ಜೀವಿಗಳಿಗೆ ಪರಿಚಯಿಸುವುದು ಮತ್ತು ಆ ಮೂಲಕ ಪೋಷಕ ಜೀವಿಯ ಫಿನೋಟೈಪ್ ಅನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವುದು.

(ii) ಜೈವಿಕ-ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್: ರಾಸಾಯನಿಕ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ ನಿರ್ಜೀವಿಕ (ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿ ಸೋಂಕು-ಮುಕ್ತ) ಪರಿಸರವನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುವುದು, ಪ್ರತಿಜೀವಿಕಗಳು, ಲಸಿಕೆಗಳು, ಕಿಣ್ವಗಳು, ಇತ್ಯಾದಿ. ಜೈವಿಕತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಉತ್ಪನ್ನಗಳ ತಯಾರಿಕೆಗಾಗಿ ಬೇಕಾದ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿ/ಯೂಕ್ಯಾರಿಯೋಟಿಕ್ ಕೋಶವನ್ನು ಮಾತ್ರ ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಬೆಳೆಯಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುವುದು.

ಈಗ ಜನ್ಯಾಂಶ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ನ ತತ್ವಗಳ ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳೋಣ. ಅಲೈಂಗಿಕ ಸಂತಾನೋತ್ಪತ್ತಿಗಿಂತ ಲೈಂಗಿಕ ಸಂತಾನೋತ್ಪತ್ತಿಯ ಅನುಕೂಲಗಳನ್ನು ನೀವು ಬಹುಶಃ ಮನಗಾಣುತ್ತೀರಿ. ಮೊದಲನೆಯದು ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳಿಗೆ ಮತ್ತು ಜನ್ಯಾಂಶ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಅನನ್ಯ ಸಂಯೋಜನೆಗಳ ರಚನೆಗೆ ಅವಕಾಶಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ, ಇವುಗಳಲ್ಲಿ ಕೆಲವು ಜೀವಿ ಮತ್ತು ಜನಸಂಖ್ಯೆ ಎರಡಕ್ಕೂ ಪ್ರಯೋಜನಕಾರಿಯಾಗಿರಬಹುದು. ಅಲೈಂಗಿಕ ಸಂತಾನೋತ್ಪತ್ತಿಯು ಜನ್ಯಾಂಶ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ಸಂರಕ್ಷಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಲೈಂಗಿಕ ಸಂತಾನೋತ್ಪತ್ತಿಯು ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಅನುಮತಿಸುತ್ತದೆ. ಸಸ್ಯ ಮತ್ತು ಪ್ರಾಣಿ ಸಂತಾನೋತ್ಪತ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಬಳಸುವ ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಸಂಕರೀಕರಣ ವಿಧಾನಗಳು, ಬಹಳ ಸಾರಿ, ಅನಪೇಕ್ಷಿತ ಜೀನ್ಗಳನ್ನು ಬಯಸಿದ ಜೀನ್ಗಳೊಂದಿಗೆ ಸೇರಿಸುವುದು ಮತ್ತು ಗುಣಿಸುವುದಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತವೆ. ಪುನರ್ ಸಂಯೋಜಕ ಡಿಎನ್ಎಯ ಸೃಷ್ಟಿ, ಜೀನ್ ಕ್ಲೋನಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಜೀನ್ ವರ್ಗಾವಣೆಯ ಬಳಕೆಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಜನ್ಯಾಂಶ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ತಂತ್ರಗಳು ಈ ಮಿತಿಯನ್ನು ದಾಟುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಅನಪೇಕ್ಷಿತ ಜೀನ್ಗಳನ್ನು ಗುರಿ ಜೀವಿಗೆ ಪರಿಚಯಿಸದೆಯೇ ಕೇವಲ ಒಂದು ಅಥವಾ ಬಯಸಿದ ಜೀನ್ಗಳ ಗುಂಪನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲು ಮತ್ತು ಪರಿಚಯಿಸಲು ನಮಗೆ ಅನುಮತಿಸುತ್ತವೆ.

ಯಾವುದೇ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ ಪರಕೀಯ ಜೀವಿಗೆ ವರ್ಗಾವಣೆ ಮಾಡಲಾದ ಡಿಎನ್ಎ ತುಂಡಿನ ಸಂಭಾವ್ಯ ಗತಿಯೇನು ಎಂದು ನಿಮಗೆ ತಿಳಿದಿದೆಯೇ? ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಭವನೀಯತೆ, ಈ ಡಿಎನ್ಎ ತುಂಡು ಜೀವಿಯ ಸಂತತಿ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ ಸ್ವತಃ ಗುಣಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಆದರೆ, ಅದು ಸ್ವೀಕರಿಸುವವರ ಜೀನೋಮ್ನೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜನೆಗೊಂಡಾಗ, ಅದು ಗುಣಿಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು ಮತ್ತು ಪೋಷಕ ಡಿಎನ್ಎಯೊಂದಿಗೆ ಆನುವಂಶಿಕವಾಗಿ ವರ್ಗಾವಣೆಯಾಗಬಹುದು. ಇದಕ್ಕೆ ಕಾರಣ, ಪರಕೀಯ ಡಿಎನ್ಎ ತುಂಡು ಗುಣಸಾಪೇಕ್ಷದ ಭಾಗವಾಗಿದೆ, ಅದು ಪ್ರತಿಕೃತಿ ಮಾಡುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಗುಣಸಾಪೇಕ್ಷದಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಕೃತಿ ಮೂಲ ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಡಿಎನ್ಎ ಅನುಕ್ರಮವಿದೆ, ಅದು ಪ್ರತಿಕೃತಿ ಮಾಡಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುವುದಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಯಾವುದೇ ಪರಕೀಯ ಡಿಎನ್ಎ ತುಂಡನ್ನು ಜೀವಿಯಲ್ಲಿ ಗುಣಿಸಲು, ಅದು ‘ಪ್ರತಿಕೃತಿ ಮೂಲ’ ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಅನುಕ್ರಮವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಗುಣಸಾಪೇಕ್ಷದ(ಗಳ) ಭಾಗವಾಗಿರಬೇಕು. ಹೀಗಾಗಿ, ಪರಕೀಯ ಡಿಎನ್ಎಯನ್ನು ಪ್ರತಿಕೃತಿ ಮೂಲದೊಂದಿಗೆ ಲಿಂಕ್ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ, ಈ ಪರಕೀಯ ಡಿಎನ್ಎ ತುಂಡು ಪೋಷಕ ಜೀವಿಯಲ್ಲಿ ಸ್ವತಃ ಪ್ರತಿಕೃತಿ ಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು ಮತ್ತು ಗುಣಿಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು. ಇದನ್ನು ಕ್ಲೋನಿಂಗ್ ಅಥವಾ ಯಾವುದೇ ಟೆಂಪ್ಲೇಟ್ ಡಿಎನ್ಎಯ ಅನೇಕ ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ಪ್ರತಿಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸುವುದು ಎಂದೂ ಕರೆಯಬಹುದು.

ಈಗ ಕೃತಕ ಪುನರ್ ಸಂಯೋಜಕ ಡಿಎನ್ಎ ಅಣುವಿನ ನಿರ್ಮಾಣದ ಮೊದಲ ಉದಾಹರಣೆಯತ್ತ ಗಮನ ಹರಿಸೋಣ. ಮೊದಲ ಪುನರ್ ಸಂಯೋಜಕ ಡಿಎನ್ಎಯ ನಿರ್ಮಾಣವು ಪ್ರತಿಜೀವಿಕ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಎನ್ಕೋಡ್ ಮಾಡುವ ಜೀನ್ ಅನ್ನು ಸಾಲ್ಮೊನೆಲ್ಲಾ ಟೈಫಿಮ್ಯೂರಿಯಂನ ಸ್ಥಳೀಯ ಪ್ಲಾಸ್ಮಿಡ್ (ಸ್ವಾಯತ್ತವಾಗಿ ಪ್ರತಿಕೃತಿ ಮಾಡುವ ವೃತ್ತಾಕಾರದ ಅತಿರಿಕ್ತ-ಗುಣಸಾಪೇಕ್ಷೀಯ ಡಿಎನ್ಎ) ಜೊತೆ ಲಿಂಕ್ ಮಾಡುವ ಸಾಧ್ಯತೆಯಿಂದ ಹೊರಹೊಮ್ಮಿತು. ಸ್ಟ್ಯಾನ್ಲಿ ಕೋಹೆನ್ ಮತ್ತು ಹರ್ಬರ್ಟ್ ಬೋಯರ್ ಇದನ್ನು 1972 ರಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಜೀವಿಕ ಪ್ರತಿರೋಧ ಜೀನ್ ಅನ್ನು ಪ್ರತಿಜೀವಿಕ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ನೀಡುವುದಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗಿದ್ದ ಪ್ಲಾಸ್ಮಿಡ್ನಿಂದ ಡಿಎನ್ಎ ತುಂಡನ್ನು ಕತ್ತರಿಸಿ ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸುವ ಮೂಲಕ ಸಾಧಿಸಿದರು. ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸ್ಥಳಗಳಲ್ಲಿ ಡಿಎನ್ಎಯನ್ನು ಕತ್ತರಿಸುವುದು ‘ಆಣವಿಕ ಕತ್ತರಿ’ ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ನಿರ್ಬಂಧಕ ಕಿಣ್ವಗಳ ಆವಿಷ್ಕಾರದೊಂದಿಗೆ ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು. ಕತ್ತರಿಸಿದ ಡಿಎನ್ಎ ತುಂಡನ್ನು ನಂತರ ಪ್ಲಾಸ್ಮಿಡ್ ಡಿಎನ್ಎಯೊಂದಿಗೆ ಲಿಂಕ್ ಮಾಡಲಾಯಿತು. ಈ ಪ್ಲಾಸ್ಮಿಡ್ ಡಿಎನ್ಎಗಳು ಅದಕ್ಕೆ ಲಗತ್ತಿಸಲಾದ ಡಿಎನ್ಎ ತುಂಡನ್ನು ವರ್ಗಾಯಿಸಲು ವಾಹಕಗಳಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ. ನಿಮಗೆ ಬಹುಶಃ ತಿಳಿದಿರಬಹುದು, ಸೊಳ್ಳೆಯು ಮಲೇರಿಯಾ ಪರಾವಲಂಬಿಯನ್ನು ಮಾನವ ದೇಹಕ್ಕೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲು ಕೀಟ ವಾಹಕವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಅದೇ ರೀತಿ, ಪ್ಲಾಸ್ಮಿಡ್ ಅನ್ನು ಪರಕೀಯ ಡಿಎನ್ಎ ತುಂಡನ್ನು ಪೋಷಕ ಜೀವಿಗೆ ತಲುಪಿಸಲು ವಾಹಕವಾಗಿ ಬಳಸಬಹುದು. ಪ್ರತಿಜೀವಿಕ ಪ್ರತಿರೋಧ ಜೀನ್ ಅನ್ನು ಪ್ಲಾಸ್ಮಿಡ್ ವಾಹಕದೊಂದಿಗೆ ಲಿಂಕ್ ಮಾಡುವುದು ಡಿಎನ್ಎ ಲೈಗೇಸ್ ಕಿಣ್ವದೊಂದಿಗೆ ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು, ಅದು ಕತ್ತರಿಸಿದ ಡಿಎನ್ಎ ಅಣುಗಳ ಮೇಲೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ತುದಿಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸುತ್ತದೆ. ಇದು ಇನ್ ವಿಟ್ರೋದಲ್ಲಿ ಸೃಷ್ಟಿಸಲಾದ ವೃತ್ತಾಕಾರದ ಸ್ವಾಯತ್ತ ಪ್ರತಿಕೃತಿ ಡಿಎನ್ಎಯ ಹೊಸ ಸಂಯೋಜನೆಯನ್ನು ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇದನ್ನು ಪುನರ್ ಸಂಯೋಜಕ ಡಿಎನ್ಎ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಡಿಎನ್ಎಯನ್ನು ಸಾಲ್ಮೊನೆಲ್ಲಾಕ್ಕೆ ನಿಕಟ ಸಂಬಂಧ ಹೊಂದಿರುವ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾದ ಎಸ್ಚೆರಿಚಿಯಾ ಕೋಲೈಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಿದಾಗ, ಅದು ಹೊಸ ಪೋಷಕದ ಡಿಎನ್ಎ ಪಾಲಿಮರೇಸ್ ಕಿಣ್ವವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಪ್ರತಿಕೃತಿ ಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು ಮತ್ತು ಅನೇಕ ಪ್ರತಿಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಬಹುದು. ಎ. ಕೋಲೈಯಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಜೀವಿಕ ಪ್ರತಿರೋಧ ಜೀನ್ ನ ಪ್ರತಿಗಳನ್ನು ಗುಣಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಎ. ಕೋಲೈಯಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಜೀವಿಕ ಪ್ರತಿರೋಧ ಜೀನ್ ನ ಕ್ಲೋನಿಂಗ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಯಿತು.

ಆದ್ದರಿಂದ ಜೀವಿಯನ್ನು ಜನ್ಯಾಂಶಪರಿವರ್ತನೆ ಮಾಡುವಲ್ಲಿ ಮೂರು ಮೂಲ ಹಂತಗಳಿವೆ ಎಂದು ನೀವು ನಿರ್ಣಯಿಸಬಹುದು —

(i) ಬಯಸಿದ ಜೀನ್ಗಳೊಂದಿಗೆ ಡಿಎನ್ಎಯನ್ನು ಗುರುತಿಸುವುದು;

(ii) ಗುರುತಿಸಲಾದ ಡಿಎನ್ಎಯನ್ನು ಪೋಷಕಕ್ಕೆ ಪರಿಚಯಿಸುವುದು;

(iii) ಪೋಷಕದಲ್ಲಿ ಪರಿಚಯಿಸಲಾದ ಡಿಎನ್ಎಯನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುವುದು ಮತ್ತು ಡಿಎನ್ಎಯನ್ನು ಅದರ ಸಂತತಿಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸುವುದು.

11.2 ಪುನರ್ ಸಂಯೋಜಕ ಡಿಎನ್ಎ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಸಾಧನಗಳು

ಮೇಲಿನ ಚರ್ಚೆಯಿಂದ ಈಗ ನಮಗೆ ತಿಳಿದಿದೆ, ನಾವು ಪ್ರಮುಖ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದರೆ ಮಾತ್ರ ಜನ್ಯಾಂಶ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಅಥವಾ ಪುನರ್ ಸಂಯೋಜಕ ಡಿಎನ್ಎ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಸಾಧಿಸಬಹುದು, ಅಂದರೆ, ನಿರ್ಬಂಧಕ ಕಿಣ್ವಗಳು, ಪಾಲಿಮರೇಸ್ ಕಿಣ್ವಗಳು, ಲೈಗೇಸ್ಗಳು, ವಾಹಕಗಳು ಮತ್ತು ಪೋಷಕ ಜೀವಿ. ಇವುಗಳಲ್ಲಿ ಕೆಲವನ್ನು ವಿವರವಾಗಿ ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಪ್ರಯತ್ನಿಸೋಣ.

11.2.1 ನಿರ್ಬಂಧಕ ಕಿಣ್ವಗಳು

1963 ರಲ್ಲಿ, ಎಸ್ಚೆರಿಚಿಯಾ ಕೋಲೈಯಲ್ಲಿ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯೋಫೇಜ್ನ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ನಿರ್ಬಂಧಿಸುವ ಎರಡು ಕಿಣ್ವಗಳನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲಾಯಿತು. ಇವುಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದು ಡಿಎನ್ಎಗೆ ಮೀಥೈಲ್ ಗುಂಪುಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸಿತು, ಆದರೆ ಇನ್ನೊಂದು ಡಿಎನ್ಎಯನ್ನು ಕತ್ತರಿಸಿತು. ನಂತರದದ್ದನ್ನು ನಿರ್ಬಂಧಕ ಎಂಡೋನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೇಸ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಯಿತು.

ಮೊದಲ ನಿರ್ಬಂಧಕ ಎಂಡೋನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೇಸ್–ಹೈಂಡ್ II, ಅದರ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಣೆಯು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಡಿಎನ್ಎ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೋಟೈಡ್ ಅನುಕ್ರಮವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ, ಅದನ್ನು ಐದು ವರ್ಷಗಳ ನಂತರ ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ವಿವರಿಸಲಾಯಿತು. ಹೈಂಡ್ II ಯಾವಾಗಲೂ ಆರು ಬೇಸ್ ಜೋಡಿಗಳ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಅನುಕ್ರಮವನ್ನು ಗುರುತಿಸುವ ಮೂಲಕ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ ಡಿಎನ್ಎ ಅಣುಗಳನ್ನು ಕತ್ತರಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಲಾಯಿತು. ಈ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಬೇಸ್ ಅನುಕ್ರಮವನ್ನು ಹೈಂಡ್ II ಗಾಗಿ ಗುರುತಿಸುವ ಅನುಕ್ರಮ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಹೈಂಡ್ II ಜೊತೆಗೆ, ಇಂದು ನಮಗೆ 900 ಕ್ಕೂ ಹೆಚ್ಚು ನಿರ್ಬಂಧಕ ಕಿಣ್ವಗಳು ತಿಳಿದಿವೆ, ಅವುಗಳನ್ನು 230 ಕ್ಕೂ ಹೆಚ್ಚು ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾ ತಳಿಗಳಿಂದ ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲಾಗಿದೆ, ಪ್ರತಿಯೊಂದೂ ವಿಭಿನ್ನ ಗುರುತಿಸುವ ಅನುಕ್ರಮಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸುತ್ತವೆ.

ಈ ಕಿಣ್ವಗಳನ್ನು ಹೆಸರಿಸುವ ಸಂಪ್ರದಾಯವೆಂದರೆ ಹೆಸರಿನ ಮೊದಲ ಅಕ್ಷರವು ಜೀನಸ್ನಿಂದ ಬರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಮುಂದಿನ ಎರಡು ಅಕ್ಷರಗಳು ಅವುಗಳನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲಾದ ಪ್ರೋಕ್ಯಾರಿಯೋಟಿಕ್ ಕೋಶದ ಪ್ರಭೇದದಿಂದ ಬರುತ್ತವೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಎಕೋಆರ್I ಎಸ್ಚೆರಿಚಿಯಾ ಕೋಲೈ ಆರ್ ವೈ 13 ರಿಂದ ಬರುತ್ತದೆ. ಎಕೋಆರ್I ನಲ್ಲಿ, ‘ಆರ್’ ಅಕ್ಷರವು ತಳಿಯ ಹೆಸರಿನಿಂದ ಪಡೆಯಲಾಗಿದೆ. ಹೆಸರನ್ನು ಅನುಸರಿಸುವ ರೋಮನ್ ಸಂಖ್ಯೆಗಳು ಆ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾ ತಳಿಯಿಂದ ಕಿಣ್ವಗಳನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲಾದ ಕ್ರಮವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತವೆ.

ನಿರ್ಬಂಧಕ ಕಿಣ್ವಗಳು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೇಸ್ಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ದೊಡ್ಡ ವರ್ಗದ ಕಿಣ್ವಗಳಿಗೆ ಸೇರಿವೆ. ಇವು ಎರಡು ರೀತಿಯವು; ಎಕ್ಸೋನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೇಸ್ಗಳು ಮತ್ತು ಎಂಡೋನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೇಸ್ಗಳು. ಎಕ್ಸೋನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೇಸ್ಗಳು ಡಿಎನ್ಎಯ ತುದಿಗಳಿಂದ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೋಟೈಡ್ಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುತ್ತವೆ ಆದರೆ, ಎಂಡೋನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೇಸ್ಗಳು ಡಿಎನ್ಎಯ ಒಳಗೆ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸ್ಥಾನಗಳಲ್ಲಿ ಕಡಿತಗಳನ್ನು ಮಾಡುತ್ತವೆ.

ಪ್ರತಿಯೊಂದು ನಿರ್ಬಂಧಕ ಎಂಡೋನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೇಸ್ ಡಿಎನ್ಎ ಅನುಕ್ರಮದ ಉದ್ದವನ್ನು ‘ಪರಿಶೀಲಿಸುವ’ ಮೂಲಕ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಅದು ತನ್ನ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಗುರುತಿಸುವ ಅನುಕ್ರಮವನ್ನು ಕಂಡುಕೊಂಡ ನಂತರ, ಅದು ಡಿಎನ್ಎಗೆ ಬಂಧಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ದ್ವಿ ಸುರುಳಿಯ ಎರಡು ಎಳೆಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಯೊಂದನ್ನು ಅವುಗಳ ಸಕ್ಕರೆ-ಫಾಸ್ಫೇಟ್ ಬೆನ್ನೆಲುಬುಗಳಲ್ಲಿ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಬಿಂದುಗಳಲ್ಲಿ ಕತ್ತರಿಸುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 11.1). ಪ್ರತಿಯೊಂದು ನಿರ್ಬಂಧಕ ಎಂಡೋನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೇಸ್ ಡಿಎನ್ಎಯಲ್ಲಿ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಪ್ಯಾಲಿಂಡ್ರೋಮಿಕ್ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೋಟೈಡ್ ಅನುಕ್ರಮಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 11.1 ನಿರ್ಬಂಧಕ ಎಂಡೋನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೇಸ್ ಕಿಣ್ವ - ಎಕೋಆರ್I ನ ಕ್ರಿಯೆಯಿಂದ ಪುನರ್ ಸಂಯೋಜಕ ಡಿಎನ್ಎ ರಚನೆಯ ಹಂತಗಳು

ಪ್ಯಾಲಿಂಡ್ರೋಮ್ಗಳು ಯಾವುವು ಎಂದು ನಿಮಗೆ ತಿಳಿದಿದೆಯೇ? ಇವು ಮುಂದಕ್ಕೆ ಮತ್ತು ಹಿಂದಕ್ಕೆ ಎರಡೂ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಓದಿದಾಗ ಒಂದೇ ಪದಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುವ ಅಕ್ಷರಗಳ ಗುಂಪುಗಳಾಗಿವೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ, “ಮಲಯಾಳಂ”. ಪದ-ಪ್ಯಾಲಿಂಡ್ರೋಮ್ಗೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, ಅಲ್ಲಿ ಎರಡೂ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಒಂದೇ ಪದವನ್ನು ಓದಲಾಗುತ್ತದೆ, ಡಿಎನ್ಎಯಲ್ಲಿನ ಪ್ಯಾಲಿಂಡ್ರೋಮ್ ಎಂದರೆ ಬೇಸ್ ಜೋಡಿಗಳ ಅನುಕ್ರಮವಾಗಿದೆ, ಅದು ಓದುವ ದಿಕ್ಕನ್ನು ಒಂದೇ ರೀತಿ ಇರಿಸಿದಾಗ ಎರಡು ಎಳೆಗಳ ಮೇಲೆ ಒಂದೇ ರೀತಿ ಓದುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಕೆಳಗಿನ ಅನುಕ್ರಮಗಳು 5’ $\rightarrow$ 3’ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಎರಡು ಎಳೆಗಳ ಮೇಲೆ ಒಂದೇ ರೀತಿ ಓದುತ್ತದೆ. ಇದು 3’ $\rightarrow$ 5’ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಓದಿದರೂ ಸಹ ನಿಜವಾಗಿದೆ

$ \begin{aligned} 5^{\prime}—– \text { GAATTC }—– 3^{\prime} \\ 3^{\prime}—–\text { CTTAAG }—–5^{\prime} \end{aligned} $

ನಿರ್ಬಂಧಕ ಕಿಣ್ವಗಳು ಪ್ಯಾಲಿಂಡ್ರೋಮ್ ಸ್ಥಳಗಳ ಕೇಂದ್ರದಿಂದ ಸ್ವಲ್ಪ ದೂರದಲ್ಲಿ ಡಿಎನ್ಎ ಎಳೆಯನ್ನು ಕತ್ತರಿಸುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ವಿರುದ್ಧ ಎಳೆಗಳ ಮೇಲೆ ಒಂದೇ ಎರಡು ಬೇಸ್ಗಳ ನಡುವೆ. ಇದು ತುದಿಗಳಲ್ಲಿ ಏಕ-ಎಳೆ ಭಾಗಗಳನ್ನು ಬಿಡುತ್ತದೆ. ಪ್ರತಿ ಎಳೆಯ ಮೇಲೆ ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವ ತುದಿಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ಓವರ್ಹ್ಯಾಂಗಿಂಗ್ ವಿಸ್ತರಣೆಗಳಿವೆ (ಚಿತ್ರ 11.1). ಅವು ತಮ್ಮ ಪೂರಕ ಕತ್ತರಿಸಿದ ಪ್ರತಿರೂಪಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಬಂಧಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುವ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ ಇವನ್ನು ಹೀಗೆ ಹೆಸರಿಸಲಾಗಿದೆ. ತುದಿಗಳ ಈ ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವ ಗುಣವು ಡಿಎನ್ಎ ಲೈಗೇಸ್ ಕಿಣ್ವದ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಸುಲಭಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.

ಪುನರ್ ಸಂಯೋಜಕ ಡಿಎನ್ಎ ಅಣುಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಜನ್ಯಾಂಶ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ನಲ್ಲಿ ನಿರ್ಬಂಧಕ ಎಂಡೋನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೇಸ್ಗಳನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇವು ವಿಭಿನ್ನ ಮೂಲಗಳು/ಜೀನೋಮ್ಗಳಿಂದ ಡಿಎನ್ಎಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತವೆ.

ಒಂದೇ ನಿರ್ಬಂಧಕ ಕಿಣ್ವದಿಂದ ಕತ್ತರಿಸಿದಾಗ, ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಡಿಎನ್ಎ ತುಣುಕುಗಳು ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ‘ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವ-ತುದಿಗಳನ್ನು’ ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು, ಇವನ್ನು ಡಿಎನ್ಎ ಲೈಗೇಸ್ಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಸೇರಿಸಬಹುದು (ತುದಿಯಿಂದ ತುದಿಗೆ) (ಚಿತ್ರ 11.2).

ಚಿತ್ರ 11.2 ಪುನರ್ ಸಂಯೋಜಕ ಡಿಎನ್ಎ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ರೇಖಾಚಿತ್ರ ನಿರೂಪಣೆ

ವಾಹಕ ಮತ್ತು ಮೂಲ ಡಿಎನ್ಎಯನ್ನು ಒಂದೇ ನಿರ್ಬಂಧಕ ಕಿಣ್ವದಿಂದ ಕತ್ತರಿಸದ ಹೊರತು, ಪುನರ್ ಸಂಯೋಜಕ ವಾಹಕ ಅಣುವನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸೃಷ್ಟಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ ಎಂದು ನೀವು ಅರಿತುಕೊಂಡಿರಬಹುದು.

ಡಿಎನ್ಎ ತುಣುಕುಗಳ ಪ್ರತ್ಯೇಕತೆ ಮತ್ತು ಬೇರ್ಪಡಿಕೆ: ನಿರ್ಬಂಧಕ ಎಂಡೋನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೇಸ್ಗಳಿಂದ ಡಿಎನ್ಎಯನ್ನು ಕತ್ತರಿಸುವುದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಡಿಎನ್ಎ ತುಣುಕುಗಳು ಉಂಟಾಗುತ್ತವೆ. ಈ ತುಣುಕುಗಳನ್ನು ಜೆಲ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಫೋರಿಸಿಸ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ತಂತ್ರದಿಂದ ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಬಹುದು. ಡಿಎನ್ಎ ತುಣುಕುಗಳು ಋಣಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಆವೇಶಿತ ಅಣುಗಳಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಅವುಗಳನ್ನು ಮಾಧ್ಯಮ/ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ ಮೂಲಕ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಆನೋಡ್ ಕಡೆಗೆ ಚಲಿಸುವಂತೆ ಒತ್ತಾಯಿಸುವ ಮೂಲಕ ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಬಹುದು. ಇಂದು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ ಆಗರೋಸ್ ಆಗಿದೆ, ಅದು ಸಮುದ್ರದ ಕಳೆಗಳಿಂದ ಹೊರತೆಗೆಯಲಾದ ನೈಸರ್ಗಿಕ ಪಾಲಿಮರ್ ಆಗಿದೆ. ಡಿಎನ್ಎ ತುಣುಕುಗಳು ಆಗರೋಸ್ ಜೆಲ್ ನೀಡುವ ಜರಡಿ ಪರಿಣಾಮದ ಮೂಲಕ ಅವುಗಳ ಗಾತ್ರದ ಪ್ರಕಾರ ಪ್ರತ್ಯೇಕವಾಗಿರುತ್ತವೆ (ರಿಸಾಲ್ವ್ ಆಗುತ್ತವೆ). ಆದ್ದರಿಂದ, ತುಣುಕಿನ ಗಾತ್ರವು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದ್ದರೆ, ಅದು ಹೆಚ್ಚು ದೂರ ಸರಿಯುತ್ತದೆ. ಚಿತ್ರ 11.3 ಅನ್ನು ನೋಡಿ ಮತ್ತು ಜೆಲ್ನ ಯಾವ ತುದಿಯಲ್ಲಿ ಮಾದರಿಯನ್ನು ಲೋಡ್ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ ಎಂದು ಊಹಿಸಿ.

ಚಿತ್ರ 11.3 ಒಂದು ವಿಶಿಷ್ಟ ಆಗರೋಸ್ ಜೆಲ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಫೋರಿಸಿಸ್, ಅದು ಅಜೀರ್ಣಿತ (ಲೇನ್ 1) ಮತ್ತು ಜೀರ್ಣಿತ ಡಿಎನ್ಎ ತುಣುಕುಗಳ ಗುಂಪಿನ (ಲೇನ್ 2 ರಿಂದ 4) ವಲಸೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ

ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲಾದ ಡಿಎನ್ಎ ತುಣುಕುಗಳನ್ನು ಡಿಎನ್ಎಯನ್ನು ಎಥಿಡಿಯಮ್ ಬ್ರೋಮೈಡ್ ಎಂಬ ಸಂಯುಕ್ತದಿಂದ ಬಣ್ಣ ಹಾಕಿದ ನಂತರ ಮತ್ತು ನಂತರ UV ವಿಕಿರಣಕ್ಕೆ ಒಡ್ಡಿದ ನಂತರ ಮಾತ್ರ ದೃಶ್ಯೀಕರಿಸಬಹುದು (ನೀವು ಶುದ್ಧ ಡಿಎನ್ಎ ತುಣುಕುಗಳನ್ನು ಗೋಚರ ಬೆಳಕಿನಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ಬಣ್ಣ ಹಾಕದೆ ನೋಡಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ). UV ಬೆಳಕಿಗೆ ಒಡ್ಡಲಾದ ಎಥಿಡಿಯಮ್ ಬ್ರೋಮೈಡ್ ಬಣ್ಣ ಹಾಕಿದ ಜೆಲ್ನಲ್ಲಿ ನೀವು ಪ್ರಕಾಶಮಾನವಾದ ಕಿತ್ತಳೆ ಬಣ್ಣದ ಡಿಎನ್ಎ ಬ್ಯಾಂಡ್ಗಳನ್ನು ನೋಡಬಹುದು (ಚಿತ್ರ 11.3). ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲಾದ ಡಿಎನ್ಎ ಬ್ಯಾಂಡ್ಗಳನ್ನು ಆಗರೋಸ್ ಜೆಲ್ನಿಂದ ಕತ್ತರಿಸಿ ಜೆಲ್ ತುಂಡಿನಿಂದ ಹೊರತೆಗೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಹಂತವನ್ನು ಎಲೂಷನ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಶುದ್ಧೀಕರಿಸಿದ ಡಿಎನ್ಎ ತುಣುಕುಗಳನ್ನು ಕ್ಲೋನಿಂಗ್ ವಾಹಕಗಳೊಂದಿಗೆ ಸೇರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಪುನರ್ ಸಂಯೋಜಕ ಡಿಎನ್ಎಯನ್ನು ನಿರ್ಮಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

11.2.2 ಕ್ಲೋನಿಂಗ್ ವಾಹಕಗಳು

ಪ್ಲಾಸ