16S राइबोसोमल आरएनए

16 स्वेडबर्ग राइबोसोमल आरएनए (या 16 स्वेडबर्ग आरआरएनए) एक प्रोकार्योटिक राइबोसोम (एसएसयू आरआरएनए) के 30 एस सबयूनिट का आरएनए घटक है। यह शाइन-डेलगार्नो अनुक्रम से जुड़ता है और अधिकांश एसएसयू संरचना प्रदान करता है।

इसके लिए कोडिंग करने वाले जीन को 16S rRNA जीन के रूप में संदर्भित किया जाता है और जीन के इस क्षेत्र के विकास की धीमी दर के कारण, फाइलोजेनेटिक्स के पुनर्निर्माण में उपयोग किया जाता है। कार्ल वोइस और जॉर्ज ई. फॉक्स उन दो लोगों में से थे, जिन्होंने 1977 में फाइलोजेनेटिक्स में 16S rRNA के उपयोग का बीड़ा उठाया था। 16S rRNA जीन के एकाधिक क्रम एक ही जीवाणु के भीतर मौजूद हो सकते हैं। रेफरी नाम= pmid17071787 >

कार्य

 * 23S राइबोसोमल RNA | बड़े (23S) राइबोसोमल RNA की तरह, इसकी एक संरचनात्मक भूमिका होती है, जो राइबोसोमल प्रोटीन की स्थिति को परिभाषित करने वाले मचान के रूप में कार्य करता है।
 * दिशात्मकता (आण्विक जीव विज्ञान) |3-एंड में एंटी-शाइन-डेलगार्नो सीक्वेंस होता है, जो mRNA पर AUG कोडन प्रारंभ करें के अपस्ट्रीम को बांधता है। 3{{prime}16S का अंत RNA प्रोटीन S1 और S21 को बांधता है जो प्रोटीन संश्लेषण की शुरुआत में शामिल होने के लिए जाने जाते हैं
 * 23S के साथ इंटरैक्ट करता है, दो राइबोसोमल सबयूनिट्स (50S और 30S) के बंधन में सहायता करता है
 * एडीनाइन अवशेषों 1492 और 1493 के एन 1 परमाणु और 2{{prime}एमआरएनए बैकबोन का ओएच समूह।

यूनिवर्सल प्राइमर्स
16S rRNA जीन का उपयोग फाइलोजेनेटिक्स अध्ययन के लिए किया जाता है क्योंकि यह बैक्टीरिया और आर्किया की विभिन्न प्रजातियों के बीच अत्यधिक संरक्षित है। कार्ल वोइस ने 1977 में 16S rRNA के इस प्रयोग का बीड़ा उठाया। यह सुझाव दिया गया है कि 16S rRNA जीन को एक विश्वसनीय आणविक घड़ी के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है क्योंकि 16S rRNA अनुक्रमों को दूर से संबंधित जीवाणु वंशावली से समान कार्यात्मकता दिखाई जाती है। कुछ थर्मोफिल  आर्किया (जैसे ऑर्डर थर्मोप्रोटील्स) में 16S rRNA जीन इंट्रॉन होते हैं जो अत्यधिक संरक्षित क्षेत्रों में स्थित होते हैं और सार्वभौमिक प्राइमर (आणविक जीव विज्ञान) के एनीलिंग (जीव विज्ञान) को प्रभावित कर सकते हैं। माइटोकॉन्ड्रियल और क्लोरोप्लास्टिक आरआरएनए भी प्रवर्धित हैं।

सबसे आम प्राइमर जोड़ी Weisburg et al द्वारा तैयार की गई थी। (1991) और वर्तमान में इसे 27F और 1492R कहा जाता है; हालाँकि, कुछ अनुप्रयोगों के लिए छोटे amplicon आवश्यक हो सकते हैं, उदाहरण के लिए टाइटेनियम रसायन के साथ 454 अनुक्रमण के लिए प्राइमर जोड़ी 27F-534R V1 से V3 को कवर करती है। अक्सर 27F के बजाय 8F का उपयोग किया जाता है। दो प्राइमर लगभग समान हैं, लेकिन 27F में 8F की तुलना में C. AGAGTTTGATCMTGGCTCAG के बजाय M है।

पीसीआर और एनजीएस अनुप्रयोग
अत्यधिक संरक्षित प्राइमर बाइंडिंग साइटों के अलावा, 16S rRNA जीन अनुक्रमों में हाइपरवार्जेबल क्षेत्र होते हैं जो बैक्टीरिया की पहचान के लिए उपयोगी प्रजाति-विशिष्ट हस्ताक्षर अनुक्रम प्रदान कर सकते हैं। नतीजतन, 16S rRNA जीन अनुक्रमण चिकित्सा सूक्ष्म जीव विज्ञान में जीवाणु पहचान के फेनोटाइप विधियों के एक तीव्र और सस्ते विकल्प के रूप में प्रचलित हो गया है। हालांकि मूल रूप से इसका उपयोग बैक्टीरिया की पहचान करने के लिए किया गया था, लेकिन बाद में 16S अनुक्रमण बैक्टीरिया को पूरी तरह से नई प्रजातियों में पुनर्वर्गीकृत करने में सक्षम पाया गया। या यहां तक ​​कि जाति । इसका उपयोग उन नई प्रजातियों का वर्णन करने के लिए भी किया गया है जिन्हें कभी भी सफलतापूर्वक संवर्धित नहीं किया गया है। तीसरी पीढ़ी के अनुक्रमण कई प्रयोगशालाओं में आने के साथ, हजारों 16S rRNA अनुक्रमों की एक साथ पहचान घंटों के भीतर संभव है, जिससे तीसरी पीढ़ी के अनुक्रमण#Metagenomics अध्ययनों की अनुमति मिलती है, उदाहरण के लिए अच्छा वनस्पति

हाइपरवेरिएबल क्षेत्र
बैक्टीरियल 16S जीन में नौ हाइपरवेरिएबल क्षेत्र (V1-V9) होते हैं, जो लगभग 30 से 100 बेस जोड़े लंबे होते हैं, जो 30S की द्वितीयक संरचना में शामिल होते हैं। संरक्षण की डिग्री हाइपरवेरिएबल क्षेत्रों के बीच व्यापक रूप से भिन्न होती है, अधिक संरक्षित क्षेत्रों के साथ उच्च-स्तरीय वर्गीकरण और कम संरक्षित क्षेत्रों से निम्न स्तर, जैसे कि जीनस और प्रजातियां। जबकि संपूर्ण 16S अनुक्रम सभी हाइपरवेरिएबल क्षेत्रों की तुलना करने की अनुमति देता है, लगभग 1,500 आधार जोड़े लंबे समय तक यह विविध जीवाणु समुदायों की पहचान करने या उनकी पहचान करने वाले अध्ययनों के लिए निषेधात्मक रूप से महंगा हो सकता है। ये अध्ययन आमतौर पर इल्लुमिना डाई सीक्वेंसिंग का उपयोग करते हैं, जो क्रमशः 50 गुना और 12,000 गुना कम खर्चीला 454 pyrosequencing और सेंगर अनुक्रमण की तुलना में पढ़ता है। जबकि सस्ता और गहन सामुदायिक कवरेज के लिए अनुमति देता है, इलुमिना सीक्वेंसिंग केवल 75-250 बेस जोड़े लंबे (इलुमिना मिसेक के साथ 300 बेस जोड़े तक) पढ़ता है, और सामुदायिक नमूनों में पूर्ण जीन को मज़बूती से जोड़ने के लिए कोई स्थापित प्रोटोकॉल नहीं है। हालांकि, पूर्ण हाइपरवेरिएबल क्षेत्रों को एक इल्लुमिना रन से इकट्ठा किया जा सकता है, जिससे वे प्लेटफॉर्म के लिए आदर्श लक्ष्य बन जाते हैं।

जबकि 16S हाइपरवेरिएबल क्षेत्र बैक्टीरिया के बीच नाटकीय रूप से भिन्न हो सकते हैं, 16S जीन पूरी तरह से अपने यूकेरियोटिक समकक्ष (18S राइबोसोमल आरएनए) की तुलना में अधिक लंबाई की एकरूपता बनाए रखता है, जो अनुक्रम संरेखण को आसान बना सकता है। इसके अतिरिक्त, 16S जीन में हाइपरवार्जेबल क्षेत्रों के बीच अत्यधिक संरक्षित अनुक्रम होते हैं, जो सार्वभौमिक प्राइमरों के डिजाइन को सक्षम करते हैं जो अलग-अलग टैक्सोन में 16S अनुक्रम के समान वर्गों का विश्वसनीय रूप से उत्पादन कर सकते हैं। हालांकि कोई भी हाइपरवेरिएबल क्षेत्र डोमेन (जीव विज्ञान) से लेकर प्रजातियों तक के सभी बैक्टीरिया को सटीक रूप से वर्गीकृत नहीं कर सकता है, कुछ विशिष्ट टैक्सोनोमिक स्तरों का विश्वसनीय रूप से अनुमान लगा सकते हैं। कई सामुदायिक अध्ययन इस कारण से V4 जैसे अर्ध-संरक्षित हाइपरवेरिएबल क्षेत्रों का चयन करते हैं, क्योंकि यह फ़ाइलम स्तर पर पूर्ण 16S जीन के रूप में सटीक रूप से रिज़ॉल्यूशन प्रदान कर सकता है। जबकि कम-संरक्षित क्षेत्र नई प्रजातियों को वर्गीकृत करने के लिए संघर्ष करते हैं जब उच्च क्रम वर्गीकरण अज्ञात होता है, उनका उपयोग अक्सर विशिष्ट रोगजनकों की उपस्थिति का पता लगाने के लिए किया जाता है। चक्रवर्ती एट अल द्वारा एक अध्ययन में। 2007 में, लेखकों ने विभिन्न प्रकार के रोगजनकों के V1-V8 क्षेत्रों की विशेषता निर्धारित की, ताकि यह निर्धारित किया जा सके कि रोग-विशिष्ट और व्यापक जांच के लिए कौन परख अतिपरिवर्तनीय क्षेत्र सबसे उपयोगी होंगे। अन्य निष्कर्षों में, उन्होंने नोट किया कि V3 क्षेत्र परीक्षण किए गए सभी रोगजनकों के लिए जीनस की पहचान करने में सबसे अच्छा था, और यह कि V6 संयुक्त राज्य अमेरिका में सभी उल्लेखनीय बीमारियों के बीच अंतर करने वाली प्रजातियों में सबसे सटीक था। बिसहरिया  सहित सीडीसी-देखे गए रोगजनकों का परीक्षण किया गया।

जबकि 16S हाइपरवेरिएबल रीजन एनालिसिस बैक्टीरियल टैक्सोनॉमिक स्टडीज के लिए एक शक्तिशाली उपकरण है, यह निकट संबंधी प्रजातियों के बीच अंतर करने के लिए संघर्ष करता है। Enterobacteriaceae, क्लोस्ट्रीडियासी, और पेप्टोस्ट्रेप्टोकोकासी परिवारों में, प्रजातियां पूर्ण 16 एस जीन में 99% अनुक्रम समानता साझा कर सकती हैं। नतीजतन, V4 अनुक्रम केवल कुछ न्यूक्लियोटाइड्स से भिन्न हो सकते हैं, जिससे संदर्भ डेटाबेस इन जीवाणुओं को निम्न टैक्सोनोमिक स्तरों पर मज़बूती से वर्गीकृत करने में असमर्थ हो जाते हैं। अतिपरिवर्तनीय क्षेत्रों का चयन करने के लिए 16S विश्लेषण को सीमित करके, ये अध्ययन बारीकी से संबंधित टैक्सा में अंतरों का निरीक्षण करने और उन्हें एकल टैक्सोनोमिक इकाइयों में समूहित करने में विफल हो सकते हैं, इसलिए नमूने की कुल विविधता को कम करके आंका जा सकता है। इसके अलावा, बैक्टीरियल जीनोम में कई 16S जीन हो सकते हैं, जिनमें V1, V2, और V6 क्षेत्र सबसे बड़ी इंट्रासेप्सी विविधता वाले होते हैं। जबकि बैक्टीरिया प्रजातियों को वर्गीकृत करने का सबसे सटीक तरीका नहीं है, हाइपरवेरिएबल क्षेत्रों का विश्लेषण जीवाणु समुदाय अध्ययन के लिए उपलब्ध सबसे उपयोगी उपकरणों में से एक है।

16S rRNA जीन का स्वच्छंदता
इस धारणा के तहत कि विकास लंबवत संचरण द्वारा संचालित होता है, 16S rRNA जीन को लंबे समय से प्रजाति-विशिष्ट माना जाता है, और आनुवंशिक मार्करों के रूप में अचूक माना जाता है जो प्रोकैर्योसाइटों के बीच फ़िलेजेनेटिक संबंधों का उल्लेख करते हैं। हालाँकि, टिप्पणियों की बढ़ती संख्या इन जीनों के क्षैतिज स्थानांतरण की घटना का सुझाव देती है। प्राकृतिक घटना की टिप्पणियों के अलावा, इन जीनों की हस्तांतरणीयता को एक विशेष Escherichia coli आनुवंशिक प्रणाली का उपयोग करके प्रयोगात्मक रूप से समर्थित किया जाता है। मेजबान के रूप में ई. कोलाई के एक अशक्त उत्परिवर्ती का उपयोग करते हुए, उत्परिवर्ती तनाव के विकास को विदेशी 16S rRNA जीन द्वारा पूरक दिखाया गया था जो कि फ़ाइलम स्तर पर ई. कोलाई से phylogenetically अलग थे। ऐसी कार्यात्मक संगतता थर्मस थर्मोफिलस में भी देखी गई थी। इसके अलावा, टी। थर्मोफिलस में, पूर्ण और आंशिक जीन स्थानांतरण दोनों देखे गए। आंशिक स्थानांतरण के परिणामस्वरूप मेजबान और विदेशी जीवाणु जीन के बीच स्पष्ट रूप से यादृच्छिक चिमेरा (आनुवांशिकी) का स्वतःस्फूर्त उत्पादन हुआ। इस प्रकार, 16S rRNA जीन कई तंत्रों के माध्यम से विकसित हो सकते हैं, जिनमें ऊर्ध्वाधर वंशानुक्रम और क्षैतिज जीन स्थानांतरण शामिल हैं; बाद की आवृत्ति पहले की तुलना में बहुत अधिक हो सकती है।

16S राइबोसोमल डेटाबेस
16S rRNA जीन का उपयोग रोगाणुओं के वर्गीकरण और पहचान के लिए मानक के रूप में किया जाता है, क्योंकि यह अधिकांश रोगाणुओं में मौजूद होता है और उचित परिवर्तन दिखाता है। अधिकांश बैक्टीरिया और आर्किया के लिए 16S rRNA जीन अनुक्रम के टाइप स्ट्रेन सार्वजनिक डेटाबेस पर उपलब्ध हैं, जैसे बायोटेक्नोलॉजी सूचना के लिए राष्ट्रीय केंद्र हालाँकि, इन डेटाबेसों पर पाए जाने वाले अनुक्रमों की गुणवत्ता अक्सर मान्य नहीं होती है। इसलिए, द्वितीयक डेटाबेस जो केवल 16S rRNA अनुक्रम एकत्र करते हैं, का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले डेटाबेस नीचे सूचीबद्ध हैं:

एज़बायोक्लाउड
EzBioCloud डेटाबेस, जिसे पहले EzTaxon डेटाबेस के रूप में जाना जाता था, में 62,988 बैक्टीरिया और आर्किया प्रजाति/फ़ाइलोटाइप युक्त एक पूर्ण श्रेणीबद्ध वर्गीकरण प्रणाली शामिल है, जिसमें सितंबर 2018 तक 15,290 वैध प्रकाशित नाम शामिल हैं। अधिकतम-संभावना और ऑर्थोएएनआई जैसे फ़ाइलोजेनेटिक संबंध के आधार पर, सभी प्रजातियाँ / उप-प्रजातियों को कम से कम एक 16S rRNA जीन अनुक्रम द्वारा दर्शाया जाता है। EzBioCloud डेटाबेस व्यवस्थित रूप से क्यूरेट और नियमित रूप से अपडेट किया जाता है जिसमें उपन्यास उम्मीदवार प्रजातियां भी शामिल हैं। इसके अलावा, वेबसाइट QIIME और Mothur पाइपलाइन के लिए ANI कैलकुलेटर, ContEst16S और 16S rRNA DB जैसे जैव सूचना विज्ञान उपकरण प्रदान करती है।

राइबोसोमल डेटाबेस प्रोजेक्ट
राइबोसोमल डेटाबेस प्रोजेक्ट (RDP) एक क्यूरेटेड डेटाबेस है जो संबंधित कार्यक्रमों और सेवाओं के साथ राइबोसोम डेटा प्रदान करता है। पेशकशों में राइबोसोमल आरएनए (आरआरएनए) अनुक्रमों के फाइलोजेनेटिक रूप से आदेशित संरेखण, व्युत्पन्न फाइलोजेनेटिक पेड़, आरआरएनए माध्यमिक संरचना आरेख और संरेखण और पेड़ों को संभालने, विश्लेषण करने और प्रदर्शित करने के लिए विभिन्न सॉफ्टवेयर पैकेज शामिल हैं। डेटा ftp और इलेक्ट्रॉनिक मेल के माध्यम से उपलब्ध हैं। इलेक्ट्रॉनिक मेल सर्वर द्वारा कुछ विश्लेषणात्मक सेवाएं भी प्रदान की जाती हैं। इसके बड़े आकार के कारण RDP डेटाबेस का उपयोग अक्सर जैव सूचनात्मक उपकरण विकास और मैन्युअल रूप से क्यूरेटेड डेटाबेस बनाने के लिए आधार के रूप में किया जाता है।

सिल्वा
सिल्वा राइबोसोमल आरएनए डेटाबेस सभी तीनों के लिए संरेखित छोटे (16S / 18S राइबोसोमल आरएनए, छोटी सबयूनिट ) और बड़े सबयूनिट (23S राइबोसोमल आरएनए / 28S राइबोसोमल आरएनए,  बड़ी सबयूनिट ) राइबोसोमल आरएनए (आरआरएनए) अनुक्रमों के व्यापक, गुणवत्ता की जाँच और नियमित रूप से अपडेट किए गए डेटासेट प्रदान करता है। जीवन के डोमेन के साथ-साथ खोज, प्राइमर-डिज़ाइन और संरेखण उपकरण (बैक्टीरिया, आर्किया और यूकेरिया) का एक सूट।

ग्रीनजीन
GreenGenes एक गुणवत्ता नियंत्रित, व्यापक 16S rRNA जीन संदर्भ डेटाबेस और एक डे नोवो फाइलोजेनी पर आधारित टैक्सोनॉमी है जो मानक परिचालन टैक्सोनोमिक यूनिट सेट प्रदान करता है। खबरदार कि यह 2012 और 2013 के बीच वर्षों पहले लागू किए गए फ़ाइलोजेनेटिक तरीकों से प्रस्तावित टैक्सोनॉमिक शब्दों का उपयोग करता है। तब से, आर्किया और बैक्टीरिया के लिए कई तरह के उपन्यास फ़िलेजेनेटिक तरीके प्रस्तावित किए गए हैं।

बाहरी संबंध

 * University of Washington Laboratory Medicine: Molecular Diagnosis | Bacterial Sequencing
 * The Ribosomal Database Project
 * Ribosomes and Ribosomal RNA: (rRNA)
 * SILVA rRNA database
 * Greengenes: 16S rDNA data and tools
 * EzBioCloud