டி. என். ஏ. Karpom Ariviyal

My Sincere Thanks to http://ta.wikipedia.org/s/m6

டி. என். ஏ.

DNA மூலக்கூறின் ஒரு பகுப்பின் வெளி-நிரப்பும் மாதிரி

டி.என்.ஏ என்பது ஆக்சிசனற்ற ரைபோ கரு அமிலம் (Deoxyribonucleic acid அல்லது Deoxyribose nucleic acid - DNA) எனப் பொருள் தரும். இது எந்த ஒரு உயிரினத்தினதும் (ஆர்.என்.ஏ வைரசுக்கள் தவிர்ந்த) தொழிற்பாட்டையும், விருத்தியையும் நிர்ணயிக்கும் மரபியல்சார் அறிவுறுத்தல்களைக் கொண்ட ஒரு கரு அமிலம் ஆகும். டி.என்.ஏ என்பதை இனக்கீற்று அமிலம் எனத் தமிழில் கூறலாம்.உயிரினங்களின் (சில தீநுண்மங்கள் உட்பட) உயிர் வளர்ச்சிக்கான மரபுக் கட்டளைகள் டி.என்.ஏ யில் அடங்கியுள்ளது. உயிரினங்களின் பாரம்பரியப் பண்புகள் அவற்றின் சந்ததிகளுக்கும் (offspring) வருவதற்கு டி.என்.ஏ யே காரணமாகும். இனப்பெருக்கத்தின் பொழுது டி.என்.ஏ மூலக்கூறுகள் இரட்டித்து பெருகி சந்ததிகளுக்கு கடத்தப்படுகிறது.
புரதம், ஆர்.என்.ஏ போன்ற உயிரணுக்களின் ஏனைய கூறுகளை அமைப்பதற்குத் தேவையான தகவல்களை டி.என்.ஏ கொண்டிருப்பதனால் இதனை நீல அச்சுப்படி தொகுப்பு ஒன்றுக்கு ஒப்பிடலாம். டி.என்.ஏ யில் மரபியல் தகவல்களைக் கொண்ட பகுதிகள் மரபணு எனப்படும். ஏனைய பகுதிகள் கட்டமைப்பிற்கும், மரபியல் தகவல்களின் பயன்பாட்டை ஒழுங்கமைப்பதிலும் பங்கெடுக்கும்.

டி.என்.ஏ கட்டமைப்பு

டி.என்.ஏ யின்வேதிக் கட்டமைப்பு. ஐதரசன் பிணைப்புக்கள் புள்ளிக் கோடுகளால் காட்டப்பட்டுள்ளது.

டி.என்.ஏ யின் ஒரு பகுதியைக் காட்டும் இயங்குபடம். சுருளாகச் செல்லும் இரு இழைகளுக்கு கிடையாக bases அமைந்துள்ளன.

இதன் வடிவம், ஓர் ஏணியை முறுக்கியது போன்று இரட்டைச்சுருள் வடிவத்தைக் கொண்டிருக்கின்றது. டி.என்.ஏ யானது நியூகிளியோடைட்டுக்கள் என அழைக்கப்படும் எளிய அலகுகளின் கூட்டால் உருவாகும் ஒரு பல்பகுதியக் கட்டமைப்பாகும். இதன் வடிவத்தை முதன்முதலாக அறிமுகப்படுத்தியவர்கள் ஜேம்ஸ் டி. வற்சன் (James D. Watson), ஃப்ரான்சிஸ் கிரிக் (Francis Crick) ஆகிய இருவருமாவர். ஒரு பொது அச்சைச் வட்டமாகச் சுற்றிச் செல்லும் இரு சுருளிச் சங்கிலி வடிவங்கள், 10 அங்க்ஸ்ரோம் (1.0 நானோ மீற்றர் nm) ஆரையையும், 34 அங்க்ஸ்ரோம் (3.4 nm) புரியிடைத் தூரத்தையும் கொண்டிருக்கும் அமைப்பொன்றை இவர்கள் கண்டு பிடித்தனர்.

உயிரினங்களில் டி.என்.ஏ யானது பொதுவாக தனியான மூலக்கூறாக இல்லாமல், இரு மூலக்கூறுகள் இறுக்கமாக இணைந்த நிலையில் காணப்படும். இரு இழைகளும், ஒன்றை ஒன்று சுற்றி இருப்பதனால் இரட்டைச் சுருளி அமைப்பைப் பெறுகின்றது. நியூக்கிளியோடைட்டுக்கள் (nucleotide) எசுத்தர் பிணைப்பால் இணைக்கப்பட்ட ஒற்றைச்சர்க்கரைகளையும், அவற்றுடன் இணைந்த தாங்கி (base) மூலக்கூறுகளையும், பொசுபேற் (Phosphate) கூட்டங்களையும் கொண்டிருக்கும். ஒற்றைச்சக்கரை மூலக்கூறுகள் ஒவ்வொன்றுடனும், அடினின் (Adenine - A), தயமின் (Thymine -T), சைற்றோசின் (Cytosine - C), குவானின் (Guanine - G) என்ற நான்கு தாங்கிகள் (bases) என்றழைக்கப்படும் மூலக்கூறுகளில் ஏதாவது ஒன்று பிணைந்திருக்கும். ஒற்றைச்சக்கரை ஒன்றுடன் ஒரு தாங்கி மூலக்கூறு இணைந்து வரும் தொகுதி நியூக்கிளியோசைட்டு (nucleoside) எனப்படும். பின்னர் அது பொசுபேற்றுடன் இணையும்போது நியூக்கிளியோடைட்டு எனப்படுகின்றது. நியூக்கிளியோடைட்டுக்களில் காணப்படும் இந்த தாங்கி மூலக்கூறுகளின் ஒழுங்கு வரிசையே அனைத்து மரபியல்சார் தகவல்களையும் கொண்டிருக்கும் மரபுக் குறியீடுகளை நிர்ணயிக்கும். இந்த மரபுக் குறியீடுகள் புரதங்களின் எளிய கூறுகளான அமினோ அமிலங்களுக்கான வரிசையை தீர்மானிக்கும். இந்த தாங்கி மூலக்கூறுகளில் அடினினும், குவானினும் பியூரின் (purine) வகை எனவும், சைற்றோசினும், தயமினும் (pirimidine) பிரிமிடின் வகை எனவும் பாகுபடுத்தப்படும். (ஆர்.என்.ஏ யில் தயமினுக்குப் பதிலாக யூராசில் (uracil) எனப்படும் தாங்கி காணப்படும்)

டி.என்.ஏ யின் ஆதார இழையில் ஒற்றைச்சக்கரைகளும், பொசுபேற்றுக்களும் ஒன்றுவிட்டு ஒன்றான ஒழுங்கில் அடுக்கப்பட்டிருக்கும். டி.என்.ஏ யிலுள்ள ஒற்றைச்சக்கரை, ஐந்து கரிம அலகுகளைக் கொண்ட 2-deoxyribose ஆகும் (ஆர்.என்.ஏ யிலுள்ள ஒற்றைச்சக்கரை ribose ஆகும்). அருகருகாக உள்ள இரு ஒற்றைச்சக்கரை வளைய மூலக்கூறுகளில் 3 ஆம், 5 ஆம் இடங்களிலுள்ள கரிமங்களுடன் ஒரு பொசுபேற் மூலக்கூறானது பொசுபேற்-இரு-எசுத்தர் பிணைப்பினால் இணைக்கப்பட்டிருக்கும். இப்படியான சமச்சீரற்ற பிணைப்புக்களால், ஒவ்வொரு இழையும் ஒரு திசையைக் கொண்டிருக்கும். டி.என்.ஏ யில் ஒரு இழையின் நியூக்கிளியோடைட்டுக்களின் திசைக்கு எதிர்த் திசையிலேயே அடுத்த இழையின் நியூக்கிளியோடைட்டுக்களின் திசை அமையும். இதனால் இரு இழைகளும், ஒன்றுக்கொன்று எதிரான திசையில் இருப்பதைக் காணலாம். இழைகளின் நுனிகளும் சமச்சீரற்ற நிலையிலேயே காணப்படும். ஒரு இழையின் ஒரு நுனியில், ஒற்றைச்சக்கரையின் 5 ஆம் கரிமத்துடன் இணைந்த பொசுபேற் அலகு காணப்படும். இதனை 5' (5 prime) என்பர். அதே பக்கமுள்ள அடுத்த இழையின் நுனியில் ஒற்றைச்சக்கரையின் 3 ஆம் கரிமத்தில் இணைந்த OH கூட்டம் (hydroxyl group) காணப்படும். இதனை 3' (3 prime) என்பர்.

டி.என்.ஏ யிலுள்ள புரியிடைத் தூரம் மிகச் சிறியதாக இருப்பினும், இது மில்லியன் எண்ணிக்கையிலான நியூக்கிளியோடைட்டுக்களைக் கொண்ட பல்பகுதியமாகும். மனிதனில் உள்ள நிறப்புரிகளில் முதலாவது நிறப்புரி கிட்டத்தட்ட 220 மில்லியன் இணைதாங்கிகளைக் (base pairs) கொண்டது. டி.என்.ஏ இழைகளின் பகுதிகள் குறிப்பிட்ட வெவ்வேறு புரதங்களிற்கான தகவல்களை அல்லது கட்டளைகளைக் கொண்ட மரபணுக்களாக அடையாளம் காணப்பட்டுள்ளன. ஒவ்வொரு டி.என்.ஏ மூலக் கூறும் ஒரு இலட்சம் முதல் 10 இலட்சம் அணுக்களால் கட்டமைக்கப்படுகிறது. ஒரு முழு மனிதத் தொகுதியில் 46 நிறப்புரிகள் உள்ளன: இதில் 23 தாயின் முட்டை உயிரணுவிலிருந்தும் மற்ற 23 தந்தையின் விந்தணுவில் இருந்தும் வந்தவை. ஒரு உயிரணு பிரியும் ஒவ்வொரு முறையும் ஒவ்வொரு நிறப்புரிகளில் உள்ள டி.என்.ஏ இன் ஒவ்வொரு துண்டும் நகல் எடுக்கப்படுகிறது. டி.என்.ஏ மூலக்கூறு மிக நீண்டது, மென்மையானது; ஸ்பேகெட்டி (spaghetti) என்னும் இத்தாலியத் தின்பண்ட நூலிழையின் 5 மைல் நீள அளவுக்கு இது அமையும்..

டி.என்.ஏ யின் அமைவிடங்கள்

மெய்கருவுயிரிகள்

விலங்குகள், தாவரங்கள், பூஞ்சைகள், அதிநுண்ணுயிரிகள் போன்ற மெய்க்கருவுயிரிகளில் அதிகளவான டி.என்.ஏ க்கள் உயிரணுக் கருவிலும், சிறியளவிலான டி.என்.ஏ க்கள் இழைமணிகள், பச்சையவுருமணிகள் போன்ற உயிரணுவின் உள்ளுறுப்புக்களான நுண் உறுப்புக்களிலும் அமைந்திருக்கும். உயிரணுக்களில் நீளமான அமைப்பான நிறப்புரிகளில் இந்த டி.என்.ஏக்கள் ஒழுங்குபடுத்தப்பட்டிருக்கும். டி.என்.ஏ க்கள் ஹிஸ்டோன் எனப்படும் புரதத்தினுள் இறுக்கமாகப் பொதிந்து நியூக்கிளியோசோம்களை உருவாக்கும். இவ்வமைப்பு டி.என்.ஏ சுருள் சுருளான அமைப்பை எடுக்க உதவும். நியூக்கிளியோசோம் அலகுகளின் தொகுப்பு, குரோமற்றின் (chromatin) என்னும் டி.என்.ஏ-புரதச் சிக்கலை (DNA-Protien complex) உருவாக்குகின்றது. இது மேலும் சுருள் வடிவில் உருவாகும்போது தோன்றும் அமைப்பே நிறப்புரிகளாகும். ஒவ்வொரு கலப்பிரிவின்போதும், டி.என்.ஏ இரட்டிப்பு எனும் தொழிற்பாட்டினால், நிறப்புரிகள் இரட்டிப்படையும்.

Fig. 2: The major structures in DNA compaction; DNA, the nucleosome, the 10nm "beads-on-a-string" fibre, the 30nm fibre and the metaphase chromosome.

நிலைக்கருவிலிகள்

ஆனால் பாக்டீரியா, ஆர்க்கீயா போன்ற நிலைக்கருவிலிகளில், டி.என்.ஏ யானது குழியமுதலுருவில் (cytoplasm) காணப்படும்.

டி.என்.ஏ யின் இயல்புகள்

பள்ளங்கள் (Grooves)

டி.என்.ஏ யின் இரட்டைச்சுருள் வடிவம்

இரட்டைச்சுருள் வடிவமான இரு இழைகளும் டி.என்.ஏ யின் ஆதாரமாக இருக்கும். அவ்விரு இழைகளுக்கு இடையிலான இடைவெளிகள் அல்லது பள்ளங்களை அவதானித்தால், அவையும் இரட்டைச்சுருளி வடிவத்தைக் கொண்டிருப்பதை காணலாம். இணைதாங்கிகளுக்கு (Base pairs) க்கு அண்மையாக உள்ள இந்த பள்ளங்களே இணைப்புப் பகுதிகளாக (binding sites) இருக்கும். இழைகள் ஒன்றுக்கொன்று நேரடியாக எதிர் எதிராகச் செல்லாமையினால், பள்ளங்களின் அளவு வேறுபடும். இவற்றில் பெரிய பள்ளம் (Major grooves) 22 அங்க்ஸ்ரொம் ஆகவும், சிறிய பள்ளம் (Minro grooves) 12 அங்க்ஸ்ரொம் ஆகவும் இருக்கும். சிறிய பள்ளமானது ஒடுங்கி இருப்பதனால், பெரிய பள்ளங்களிலேயே தாங்கிகளை அணுகுவது எளிதாக இருக்கும். இதனால், இரட்டை இழை கொண்ட டி.என்.ஏ யின் குறிப்பிட்ட இடத்தில் பிணைப்பை ஏற்படுத்தும் புரதங்கள் பெரிய பள்ளங்களில் வெளித்தெரியும் தாங்கிகளுடன் பிணையும். உயிரணுக்களினுள் டி.என்.ஏ யானது வழமையற்ற வடிவமைப்பைக் கொண்டிருக்கும்போது, புரத மூலக்கூறுகளின் பிணைப்பு ஏற்படும் இடங்களிலும் மாற்றம் ஏற்படலாம். ஆனால் டி.என்.ஏ தனது வழமையான B உருவத்திற்கு வரும்போது, பெரிய பள்ளம், சிறிய பள்ளம் என்பன அவற்றின் அளவையே குறிக்கும்.

இணைதாங்கிகள் (Base pairs)

மேலே: மூன்று ஐதரசன் பிணைப்புடன் உள்ள GC இணைதாங்கி, கீழே: இரண்டு ஐதரசன் பிணைப்புடன் உள்ள AT இணைதாங்கி

இரு இழைகளிலுமுள்ள தாங்கி மூலக்கூறுகளுக்கிடையில் ஏற்படும் ஐதரசன் பிணைப்புக்களால், இரு இழைகளும் இணைக்கப்பட்டிருக்கும். ஒரு இழையிலுள்ள குறிப்பிட்ட தாங்கி மூலக்கூறானது, அடுத்த இழையிலுள்ள ஒரு குறிப்பிட்ட தாங்கி மூலக்கூறுடன் மட்டுமே இணையும். அடினினானது அடுத்த இழையிலுள்ள தயமினுடனும், ஒரு இழையிலுள்ள சைற்றோசினானது, அடுத்த இழையிலுள்ள குவானினுடனும் மட்டுமே இணையும். இவ்வாறு இணையும் இரு தாங்கிகளையும் சேர்த்து இணைதாங்கி எனலாம். ஐதரசன் பிணைப்பானது பகிர்பிணைப்பு (அல்லது பங்கீட்டுப் பிணைப்பு அல்லது சம பிணைப்பாக = covalent bond) இருப்பதனால், அவை இலகுவில் பிரியவும் மீண்டும் சேரவும் கூடியனவாக இருக்கும். பொறியியல் விசை மூலமோ, அதிக வெப்பம் மூலமோ, இலகுவாக பல்லிணைவுப்படிகை போன்று இரு இழைகளும் பிரிக்கப்படலாம். இதன் மூலம், ஈரிழை டி.என்.ஏ யின் ஒவ்வொரு இழையிலும் உள்ள அனைத்து தகவல்களும் ஒவ்வொரு இழையிலும் இந்த இயல்பானது டி.என்.ஏ இரட்டிப்புக்கு மிகவும் அவசியமானதாகும். இரட்டிக்கப்பட்டு புதிய நிரப்பு இழைகள் தோன்றும். இவ்வாறாக நிரப்பு இணைதாங்கிகளுக்கிடையே (complementary base pairs) நிகழும் மீள்தகு இடைவினையானது உயிரினங்களில் டி.என்.ஏ யின் தொழில்கள் அனைத்துக்கும் மிகவும் முக்கியமானதாகும்.

பியூரீன், பிரிமிடீன் என்ற இரு வகையான தாங்கி மூலக்கூறுகளிலும் ஏற்படும் ஐதரசன் பிணைப்புக்களின் எண்ணிக்கையில் வேறுபாடு உண்டு. அடினின், தயமினுக்கு இடையில் இரு ஐதரசன் பிணைப்புக்களும், சைற்றோசின், குவானினுக்கு இடையில் மூன்று ஐதரசன் பிணைப்புக்களும் தோன்றும். மேலதிகமாக உள்ள ஒரு ஐதரசன் பிணைப்பின் விளைவால், GC அளவு அதிகமாகவுள்ள டி.என்.ஏ யானது, GC அளவு குறைவாக உள்ள டி.என்.ஏ யிலும்பார்க்க நிலைத்தன்மை கூடியதாக இருக்கும். GC அளவு அதிகமாக உள்ள, நீண்ட இழைகளைக் கொண்ட டி.என்.ஏ க்கள் உறுதியான பிணைப்புக்களையும், AT அளவு அதிகமுள்ள, குறுகிய இழைகளைக் கொண்ட டி.என்.ஏ க்கள் பலவீனமான பிணைப்புக்களையும் கொண்டிருக்கும்.

பரிசோதனைக் கூடங்களில், இங்குள்ள பிணைப்புக்களின் உறுதித்தன்மையை அறிய, ஐதரசன் பிணைப்புக்களை உடைக்கத் தேவைப்படும் வெப்பத்தின் அளவு அளவிடப்படும். ஒரு டி.என்.ஏ யிலுள்ள அனைத்து ஐதரசன் பிணைப்புக்களும் உடைக்கப்பட்டால், இரு இழைகளும் முழுமையாக தனிப்படுத்தப்பட்டு, இரு தனித்தனி மூலக்கூறுகளாக காணப்படும். இவ்வாறான ஒற்றை இழை டி.என்.ஏ (Single-starnded DNA = ssDNA) ஒரு பொதுவான அமைப்பைக் கொண்டிருப்பதில்லை. ஆனாலும் சில குறிப்பிட்ட வடிவங்கள் ஏனையவற்றைக் காட்டிலும் உறுதியானவையாக இருக்கும்.

மேலான சுருளாக்கம் (Supercoiling)

டி.என்.ஏ யானது மேலான சுருளாக்கம் மூலம் ஒரு கயிறுபோல முறுக்கப்படக்கூடியது. சாதாரண நிலையில் இரட்டைச்சுருளி டி.என்.ஏ யிலுள்ள ஒரு இழையானது, 10.4 இணைத்தாங்கிகளுக்கு ஒரு தடவை தனது அச்சைச் சுற்றி வரும். ஆனால் இழைகள் முறுக்கப்படும் நிலையில் இழைகள் நெருக்கமாகவோ, அல்லது தளர்வாகவோ வர நேரிடும். டி.என்.ஏ யிலுள்ள சுருளின் திசையில் முறுக்கப்படுமாயின், தாங்கிகள் இறுக்கமான நிலையில் வைக்கப்பட்டிருக்கும். இது நேர்மறையான மேலான சுருளாக்கம் (positive supercoiling) எனப்படும். சுருளின் திசைக்கு எதிர்த் திசையில் முறுக்கப்படுமாயின், அது எதிர்மறையான மேலான சுருளாக்கம் (negative supercoiling) எனப்படும். இந்நிலையில் டி.என்.ஏ இழைகளில் தளர்வு ஏற்பட்டு, தாங்கிகள் விலகிச் செல்லும். இயற்கயில் ரொப்போஐசோமரேசு என்னும் நொதியத்தின் தாக்கத்தால் சிறிதளவு எதிர்மறையான மேலான சுருளாக்க நிலையிலேயே காணப்படும். டி.என்.ஏ இரட்டிப்பு மற்றும் படியெடுத்தல்/ பிரதியாக்கம் (transcription) செயல்முறையின்போது, டி.என்.ஏ இழைகளில் முறுகலால் ஏற்படக்கூடிய அழுத்தத்தை நீக்குவதிலும் இந்த நொதியம் பயன்படும்.

மாற்று டி.என்.ஏ வடிவங்கள்

இடமிருந்து வலமாக டி.என்.ஏ யின் A, B, Z வடிவங்கள்

தொழிற்படும் உயிரினங்களில் பொதுவாக B, Z டி.என்.ஏ வடிவங்களே காணப்பட்டாலும், A டி.என்.ஏ, வேறும் பல வடிவங்களில் டி.என்.ஏ அறியப்படுகின்றது. டி.என்.ஏ யில் நிகழும் நீரேற்ற அளவு, டி.என்.ஏ வரிசை, மேலான சுருளாக்கத்தின் அளவு, திசை, இணைதாங்கிகளில் ஏற்படும் வேதியியல் மாற்றங்கள், உலோக அயனிகளின் வகை, செறிவு, கரைசலில் உள்ள polyamines என்பவற்றைப் பொறுத்து டி.என்.ஏ யின் வடிவங்கள் மாறுபடும்^.