अनुक्रम समरूपता

अनुक्रम समरूपता डीएनए अनुक्रम, आरएनए अनुक्रम, या प्रोटीन प्राथमिक संरचना के बीच समरूपता (जीवविज्ञान) है, जिसे जीवन के विकासवादी इतिहास में साझा वंश के संदर्भ में परिभाषित किया गया है। डीएनए के दो खंडों में तीन घटनाओं के कारण साझा वंशावली हो सकती है: या तो प्रजाति घटना (ऑर्थोलॉग्स), या जीन दोहराव (पैरालॉग्स), या फिर क्षैतिज जीन स्थानांतरण (या पार्श्व) जीन स्थानांतरण घटना (एक्सनोलॉग्स)। डीएनए, आरएनए या प्रोटीन के बीच समरूपता का अनुमान सामान्यतः उनके न्यूक्लियोटाइड या एमिनो एसिड अनुक्रम समानता से लगाया जाता है। महत्वपूर्ण समानता इस बात का ठोस प्रमाण है कि दो अनुक्रम सामान्य पैतृक अनुक्रम से विकासवादी परिवर्तनों से संबंधित हैं। एकाधिक अनुक्रमों के अनुक्रम संरेखण का उपयोग यह इंगित करने के लिए किया जाता है कि प्रत्येक अनुक्रम के कौन से क्षेत्र समरूप हैं।

पहचान, समानता और संरक्षण
प्रतिशत समरूपता शब्द का प्रयोग अधिकांशतः अनुक्रम समानता के लिए किया जाता है, अर्थात समान अवशेषों का प्रतिशत (प्रतिशत पहचान), या समान भौतिक रासायनिक गुणों (प्रतिशत समानता) के साथ संरक्षित अवशेषों का प्रतिशत, उदाहरण के लिए ल्यूसीन और आइसोल्यूसीन का उपयोग सामान्यतः समरूपता को निर्धारित करने के लिए किया जाता है। ऊपर निर्दिष्ट समरूपता की परिभाषा के आधार पर यह शब्दावली गलत है क्योंकि अनुक्रम समानता अवलोकन है, और समरूपता निष्कर्ष है। अनुक्रम या तो समजात हैं या नहीं। इसमें यह सम्मिलित है कि प्रतिशत होमोलॉजी शब्द मिथ्या नाम है। रूपात्मक और संरचनात्मक संरचनाओं की तरह, अनुक्रम समानता अभिसरण विकास के कारण हो सकती है, या, छोटे अनुक्रमों की तरह, संयोग से, जिसका अर्थ है कि वे समरूप नहीं हैं। सजातीय अनुक्रम क्षेत्रों को संरक्षित अनुक्रम भी कहा जाता है। इसे अमीनो एसिड अनुक्रमों में संरक्षण के साथ भ्रमित नहीं किया जाना चाहिए, जहां विशिष्ट स्थिति में अमीनो एसिड को अलग से प्रतिस्थापित किया गया है जिसमें कार्यात्मक रूप से समकक्ष भौतिक रसायन गुण हैं।

आंशिक समरूपता तब हो सकती है जहां तुलना किए गए अनुक्रमों के खंड की साझा उत्पत्ति होती है, जबकि अन्य की नहीं होती है। ऐसी आंशिक समरूपता जीन संलयन घटना के परिणामस्वरूप हो सकती है।

ऑर्थोलॉजी
सजातीय अनुक्रम ऑर्थोलॉगस होते हैं यदि यह अनुमान लगाया जाता है कि वे प्रजाति घटना द्वारा अलग किए गए एक ही पैतृक अनुक्रम से निकले हैं: जब प्रजाति दो अलग-अलग प्रजातियों में विभाजित हो जाती है, तो दो परिणामी प्रजातियों में एक ही जीन की प्रतियां ऑर्थोलॉगस कहलाती हैं। ऑर्थोलॉग, या ऑर्थोलॉगस जीन, विभिन्न प्रजातियों के जीन हैं जो अंतिम सामान्य पूर्वज के एकल जीन से ऊर्ध्वाधर वंश द्वारा उत्पन्न हुए हैं। ऑर्थोलॉग शब्द 1970 में आणविक विकासवादी वाल्टर एम. फिच द्वारा गढ़ा गया था।

उदाहरण के लिए, पादप फ्लू (पादप जीन) अरेबिडोप्सिस (बहुकोशिकीय उच्च पौधा) और क्लैमाइडोमोनास (एकल कोशिका हरा शैवाल) दोनों में उपस्थित होता है। क्लैमाइडोमोनस संस्करण अधिक जटिल है: यह झिल्ली को एक बार के अतिरिक्त दो बार पार करता है, इसमें अतिरिक्त डोमेन होते हैं और वैकल्पिक स्प्लिसिंग से निकलता है। चूँकि, यदि जेनेटिक इंजीनियरिंग के माध्यम से इसे शैवाल से पौधे के जीनोम में स्थानांतरित किया जाए तो यह पूरी तरह से बहुत सरल एराबिडोप्सिस प्रोटीन का स्थान ले सकता है। महत्वपूर्ण अनुक्रम समानता और साझा कार्यात्मक डोमेन से संकेत मिलता है कि ये दो जीन ऑर्थोलॉगस जीन हैं, जो साझा पूर्वज से विरासत में मिले हैं।

वंशावली के संदर्भ में ऑर्थोलॉजी को सख्ती से परिभाषित किया गया है। यह देखते हुए कि जीन दोहराव और जीनोम पुनर्व्यवस्था की घटनाओं के कारण विभिन्न जीवों में जीन की स्पष्ट वंशावली का पता लगाना जटिल है, सबसे शक्तिशाली प्रमाण कि दो समान जीन ऑर्थोलॉगस हैं, सामान्यतः जीन वंश के फ़ाइलोजेनेटिक विश्लेषण को पूरा करके पाया जाता है। ऑर्थोलॉग अधिकांशतः, किंतु सदैव नहीं, एक ही कार्य करते हैं।

ऑर्थोलॉगस अनुक्रम जीवों के वर्गीकरण और फ़ाइलोजेनेटिक अध्ययन में उपयोगी जानकारी प्रदान करते हैं। आनुवंशिक विचलन के पैटर्न का उपयोग जीवों की संबंधितता का पता लगाने के लिए किया जा सकता है। दो जीव जो बहुत निकट से संबंधित हैं, दो ऑर्थोलॉग के बीच बहुत समान डीएनए अनुक्रम प्रदर्शित करने की संभावना है। इसके विपरीत, जीव जिसे किसी अन्य जीव से विकासात्मक रूप से हटा दिया जाता है, इस प्रकार अध्ययन किए जा रहे ऑर्थोलॉग के अनुक्रम में अधिक विचलन प्रदर्शित करने की संभावना है।

ऑर्थोलॉगस जीन के डेटाबेस
जीव विज्ञान और जैव सूचना विज्ञान के लिए उनके अद्भुत महत्व को देखते हुए, ऑर्थोलॉगस जीन को कई विशेष जैविक डेटाबेस में व्यवस्थित किया गया है जो ऑर्थोलॉगस जीन अनुक्रमों की पहचान और विश्लेषण करने के लिए उपकरण प्रदान करते हैं। ये संसाधन उन दृष्टिकोणों को नियोजित करते हैं जिन्हें सामान्यतः उन लोगों में वर्गीकृत किया जा सकता है जो सभी जोड़ीदार अनुक्रम तुलनाओं के अनुमानी विश्लेषण का उपयोग करते हैं, और जो वंशावली विधियों का उपयोग करते हैं। अनुक्रम तुलना विधियों को पहली बार 1997 में COGs डेटाबेस में अग्रणी बनाया गया था। इन विधियों को बारह अलग-अलग डेटाबेस में विस्तारित और स्वचालित किया गया है, जिनमें से सबसे उन्नत है AYbRAH, होमोलोग्स की वंशावली का पुनर्निर्माण करके यीस्ट का विश्लेषण करना। और साथ ही ये निम्नलिखित डेटाबेस अभी है।

वृक्ष-आधारित फ़ाइलोजेनेटिक दृष्टिकोण का उद्देश्य प्रजाति वृक्षों के साथ जीन वृक्षों की तुलना करके जीन दोहराव की घटनाओं से प्रजाति को अलग करना है, जैसा कि डेटाबेस और सॉफ़्टवेयर टूल में प्रयुक्त किया गया है:
 * एगएनओजी (डेटाबेस)
 * ग्रीनफिलडीबी पौधों के लिए
 * इनपैरानॉयड जोड़ीवार ऑर्थोलॉग संबंधों पर ध्यान केंद्रित करता है
 * OHNOLOGS मानव और चूहे सहित कशेरुकी जीनोम में संपूर्ण जीनोम दोहराव से बनाए गए जीन का भंडार है।
 * ऑर्थोलॉगस मैट्रिक्स
 * ऑर्थोडीबी इस बात की सराहना करता है कि ऑर्थोलॉजी अवधारणा प्रजाति के पेड़ के साथ ऑर्थोलॉग का पदानुक्रम प्रदान करके विभिन्न प्रजाति बिंदुओं से संबंधित है।
 * ऑर्थोइंस्पेक्टर जीवन के तीन क्षेत्रों को कवर करने वाले 4753 जीवों के लिए ऑर्थोलॉगस जीन का भंडार है
 * ऑर्थोलॉगआईडी
 * ऑर्थोमैम  स्तनधारियों के लिए
 * ऑर्थोएमसीएल
 * राउंडअप

हाइब्रिड दृष्टिकोण की तीसरी श्रेणी समूहों के निर्माण और पेड़ों को निर्धारित करने के लिए अनुमानी और फ़ाइलोजेनेटिक दोनों विधियों का उपयोग करती है, उदाहरण के लिए:
 * लॉफ्ट
 * ट्रीफैम
 * ऑर्थोफाइंडर


 * एन्सेम्बलकंपारा जीनट्रीज़
 * होमोलोगीन
 * ऑर्थोल्यूज

पैरालॉजी
पैरालॉगस जीन वे जीन होते हैं जो तुलना की जा रही प्रजातियों के अंतिम सामान्य पूर्वज (एलसीए) में दोहराव की घटनाओं के माध्यम से संबंधित होते हैं। वे अलग-अलग प्रजाति की घटनाओं के समय डुप्लिकेट जीन के उत्परिवर्तन के परिणामस्वरूप होते हैं। जब एलसीए के वंशज मूल डुप्लिकेट जीन के उत्परिवर्तित होमोलॉग साझा करते हैं तो उन जीनों को पैरालॉग माना जाता है।

उदाहरण के लिए, एलसीए में, जीन (जीन ए) को अलग समान जीन (जीन बी) बनाने के लिए डुप्लिकेट किया जा सकता है, वे दो जीन बाद की पीढ़ियों को मिलते रहते है। प्रजातिकरण के समय, वातावरण जीन A (जीन A1) में उत्परिवर्तन का पक्ष लेगा, जिससे जीन A1 और B के साथ नई प्रजाति का निर्माण होता है। फिर अलग प्रजातिकरण घटना में, वातावरण जीन B (जीन B1) में उत्परिवर्तन का पक्ष लेता है, जिससे जीन ए1 और बी जीन A और B1 के साथ नई प्रजाति उत्पन्न होती है। वंशजों के जीन A1 और B1 एक-दूसरे के समानांतर हैं क्योंकि वे समरूप हैं जो दो प्रजातियों के अंतिम सामान्य पूर्वज में दोहराव घटना के माध्यम से संबंधित हैं।

पैरालॉग्स के अतिरिक्त वर्गीकरण में एलोपैरलॉग्स (आउट-पैरालॉग्स) और सिम्पैरलॉग्स (इन-पैरालॉग्स) सम्मिलित हैं। एलोपारलॉग्स ऐसे पैरालॉग्स हैं जो जीन दोहराव से विकसित हुए हैं जो दिए गए प्रजाति घटना से पहले हुए थे। दूसरे शब्दों में, एलोपैरालॉग ऐसे पैरालॉग हैं जो तुलना किए जा रहे जीवों के एलसीए में होने वाली दोहराव की घटनाओं से विकसित हुए हैं। उपरोक्त उदाहरण एलोपैरालॉजी का उदाहरण है। सिम्पैरलॉग्स ऐसे पैरालॉग्स हैं जो बाद की प्रजाति की घटनाओं में पैरालॉगस जीन के जीन दोहराव से विकसित हुए हैं। ऊपर दिए गए उदाहरण से, यदि जीन A1 और B वाले वंशज अन्य प्रजातिीकरण घटना से निकले जहाँ जीन A1 की नकल हुई, तो नई प्रजाति में जीन B, A1a और A1b होते है। इस उदाहरण में, जीन A1a और A1b सहसंयोजक हैं।

पैरालॉगस जीन पूरे जीनोम की संरचना को आकार दे सकते हैं और इस प्रकार अधिक सीमा तक जीनोम विकास की व्याख्या कर सकते हैं। उदाहरणों में जानवरों में होमोबॉक्स (हॉक्स जीन) जीन सम्मिलित हैं। इन जीनों में न केवल गुणसूत्रों के अंदर जीन दोहराव हुआ किंतु जीनोम विकास भी हुआ है। परिणामस्वरूप, अधिकांश कशेरुकियों में हॉक्स जीन कई गुणसूत्रों में एकत्रित हो जाते हैं और हॉक्सए-डी समूहों का सबसे अच्छा अध्ययन किया जाता है।

एक अन्य उदाहरण ग्लोबिन जीन हैं जो मायोग्लोबिन और हीमोग्लोबिन का अनुवाद (आनुवांशिकी) करते हैं और इन्हें प्राचीन परलोक माना जाता है। इसी प्रकार, हीमोग्लोबिन के चार ज्ञात वर्ग (हीमोग्लोबिन A, हीमोग्लोबिन A2, हीमोग्लोबिन बी, और भ्रूण हीमोग्लोबिन) एक दूसरे के पर्याय हैं। जबकि इनमें से प्रत्येक प्रोटीन ऑक्सीजन परिवहन का एक ही मूल कार्य करता है, वे पहले से ही कार्य में थोड़ा भिन्न हो चुके हैं: भ्रूण के हीमोग्लोबिन (हीमोग्लोबिन एफ) में वयस्क हीमोग्लोबिन की तुलना में ऑक्सीजन के लिए अधिक आकर्षण होता है। चूँकि, फ़ंक्शन सदैव संरक्षित नहीं होता है। उदाहरण के लिए, मानव एंजियोजेनिन राइबोन्यूक्लीज़ से अलग हो गया, और जबकि दो पैरालॉग तृतीयक संरचना में समान रहते हैं, इस प्रकार कोशिका के अंदर उनके कार्य अब अधिक भिन्न हैं।

यह अधिकांशतः अनुरोध किया जाता है कि ऑर्थोलॉग समान विचलन के पैरालॉग की तुलना में अधिक कार्यात्मक रूप से समान हैं, किंतु कई पत्रों ने इस धारणा को चुनौती दी है।

विनियमन
पैरालॉग्स को अधिकांशतः अलग ढंग से विनियमित किया जाता है, उदा. विभिन्न ऊतक-विशिष्ट अभिव्यक्ति पैटर्न (हॉक्स जीन देखें) के द्वारा। चूँकि, उन्हें प्रोटीन स्तर पर अलग विधियों से भी विनियमित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, बेसिलस सुबटिलिस ग्लूटामेट डिहाइड्रोजनेज के दो प्रतिमानों को कूटबद्ध करता है: गुडबी को संवैधानिक रूप से प्रतिलेखित किया जाता है जबकि RocG को कसकर विनियमित किया जाता है। अपनी सक्रिय, ऑलिगोमेरिक अवस्था में, दोनों एंजाइम समान एंजाइमेटिक दर दिखाते हैं। चूँकि, एंजाइमों और प्रमोटरों की अदला-बदली गंभीर फिटनेस हानि का कारण बनती है, इस प्रकार प्रमोटर-एंजाइम सह-विकास का संकेत मिलता है। प्रोटीन के लक्षण वर्णन से पता चलता है कि, RocG की तुलना में, गुडबी की एंजाइमेटिक गतिविधि ग्लूटामेट और पीएच पर अत्यधिक निर्भर है।

पैरालॉगस क्रोमोसोमल क्षेत्र
कभी-कभी, गुणसूत्रों के बड़े क्षेत्र एक ही जीनोम के अंदर अन्य गुणसूत्र क्षेत्रों के समान जीन सामग्री साझा करते हैं। वे मानव जीनोम में अच्छी तरह से चित्रित हैं, जहां उन्हें 2R परिकल्पना का समर्थन करने के लिए प्रमाण के रूप में उपयोग किया गया है। विभिन्न गुणसूत्रों पर संबंधित जीनों के साथ डुप्लिकेट, ट्रिपलिकेटेड और क्वाड्रिप्लिकेटेड जीन के सेट को जीनोम या क्रोमोसोमल डुप्लिकेशंस के अवशेष माना जाता है। पैरालोजी क्षेत्रों के समूह को एक साथ पैरालोगोन कहा जाता है। पैरालॉजी क्षेत्रों के अच्छी तरह से अध्ययन किए गए सेटों में मानव गुणसूत्र 2, 7, 12 और 17 के क्षेत्र सम्मिलित हैं जिनमें हॉक्स जीन क्लस्टर, कोलेजन जीन, केराटिन जीन और अन्य डुप्लिकेट जीन सम्मिलित हैं। मानव गुणसूत्र 4, 5, 8 और 10 के क्षेत्र जिनमें न्यूरोपेप्टाइड रिसेप्टर जीन, एनके वर्ग होमोबॉक्स जीन और कई अन्य जीन परिवार सम्मिलित हैं,  और मानव गुणसूत्र 13, 4, 5 और एक्स के भाग जिनमें पैराहॉक्स जीन और उनके पड़ोसी सम्मिलित हैं। मानव गुणसूत्र 6 पर मेजर हिस्टोकम्पैटिबिलिटी कॉम्प्लेक्स (एमएचसी) में गुणसूत्र 1, 9 और 19 पर पैरालॉजी क्षेत्र हैं। ऐसा प्रतीत होता है कि मानव जीनोम का अधिकांश भाग पैरालॉजी क्षेत्रों को सौंपा जा सकता है।

ओहनोलॉजी
ओहनोलॉगस जीन पैरालॉगस जीन हैं जो 2आर परिकल्पना पैलियोपॉलीप्लोइडी|संपूर्ण-जीनोम दोहराव की प्रक्रिया से उत्पन्न हुए हैं। यह नाम सबसे पहले केन वोल्फ द्वारा अग्रिम ओह के सम्मान में दिया गया था। ओहनोलॉग्स विकासवादी विश्लेषण के लिए उपयोगी हैं क्योंकि जीनोम में सभी ओहनोलॉग्स समान अवधि के लिए अलग-अलग हो रहे हैं (पूरे जीनोम दोहराव में उनकी सामान्य उत्पत्ति के बाद से)। ओनोलॉग्स को कैंसर, प्रमुख आनुवंशिक विकारों और रोगजनक प्रतिलिपि संख्या भिन्नताओं के साथ अधिक संबंध दिखाने के लिए भी जाना जाता है।

ज़ेनोलॉजी
दो जीवों के बीच क्षैतिज जीन स्थानांतरण के परिणामस्वरूप उत्पन्न होने वाले होमोलॉग को ज़ेनोलॉग कहा जाता है। यदि नया वातावरण क्षैतिज रूप से गतिशील जीन के लिए बहुत अलग है तो ज़ेनोलॉग के अलग-अलग कार्य हो सकते हैं। चूँकि, सामान्यतः, ज़ेनोलॉग सामान्यतः दोनों जीवों में समान कार्य करते हैं। यह शब्द वाल्टर फिच द्वारा गढ़ा गया था।

होमियोलॉजी
समजात (होमोलॉगस भी लिखा जाता है) गुणसूत्र या गुणसूत्रों के भाग वे होते हैं जिन्हें अंतर-प्रजाति संकरण और एलोपोलिप्लोइडी के बाद यूकेरियोट संकर जीनोम बनाने के लिए एक साथ लाया जाता है, और जिनका संबंध पैतृक प्रजातियों में पूरी तरह से समरूप था। एलोपॉलीप्लोइड्स में, प्रत्येक पैतृक उप-जीनोम के अंदर समजात गुणसूत्रों को अर्धसूत्रीविभाजन के समय निष्ठापूर्वक जोड़ा जाना चाहिए, जिससे असामाजिक वंशानुक्रम होता है; चूँकि, कुछ एलोपॉलीप्लोइड्स में, पैतृक जीनोम के समरूप गुणसूत्र लगभग एक-दूसरे के समान हो सकते हैं जैसे कि समजात गुणसूत्र, जिससे टेट्रासॉमी (अर्धसूत्रीविभाजन पर चार गुणसूत्रों का युग्मन), इंटरजेनोमिक आनुवंशिक पुनर्संयोजन और प्रजनन क्षमता कम हो जाती है।

गैमेटोलॉजी
गैमेटोलॉजी गैर-पुनर्संयोजन, विपरीत लिंग गुणसूत्र पर समजात जीन के बीच संबंध को दर्शाता है। यह शब्द गार्सिया-मोरेनो और मिंडेल द्वारा गढ़ा गया था। 2000. गैमेटोलॉग आनुवंशिक लिंग-निर्धारण प्रणाली की उत्पत्ति और लिंग गुणसूत्रों के बीच पुनर्संयोजन में आने वाली बाधाओं के परिणामस्वरूप उत्पन्न होते हैं। गैमेटोलॉग के उदाहरणों में पक्षियों में सीएचडीडब्ल्यू और सीएचडीजेड सम्मिलित हैं।

यह भी देखें

 * गहन समरूपता
 * एगएनओजी (डेटाबेस)
 * ऑर्थोडीबी
 * ऑर्थोलॉगस मैट्रिक्स (ओएमए)
 * प्रोटीन फ़ैमिली
 * प्रोटीन सुपरफैमिली
 * ट्रीफैम
 * संश्लेषण
 * संश्लेषण