डीएनए-डीएनए संकरण

जीनोमिक्स में, डीएनए-डीएनए संकरण आणविक जीवविज्ञान विधि है जो डीएनए अनुक्रमों के पूल के मध्य आनुवंशिक समानता की डिग्री को मापती है। इसका उपयोग समानयत: दो जीवों के मध्य आनुवंशिक दूरी निर्धारित करने के लिए किया जाता है और फिलोजेनी और टैक्सोनॉमी (जीव विज्ञान) में इसका बड़े मापदंड पर उपयोग किया गया है।

विधि
जीव के डीएनए को लेबल किया जाता है, फिर तुलना करने के लिए बिना लेबल वाले डीएनए के साथ मिलाया जाता है। मिश्रण को डीएनए स्ट्रैंड को भिन्न करने की अनुमति देने के लिए ऊष्मायन किया जाता है और फिर नवीनीकृत हाइब्रिड डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए बनाने के लिए ठंडा किया जाता है। उच्च स्तर की समानता वाले हाइब्रिड अनुक्रम अधिक शक्ति से बंधेंगे, और उन्हें भिन्न करने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होगी: अथार्त असमान अनुक्रमों की तुलना में उच्च तापमान पर गर्म करने पर वह भिन्न हो जाते हैं, इस प्रक्रिया को डीएनए पिघलने के रूप में जाना जाता है।

संकरित डीएनए के पिघलने की प्रोफ़ाइल का आकलन करने के लिए, डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए को स्तम्भ या फ़िल्टर से बांधा जाता है और मिश्रण को छोटे चरणों में गर्म किया जाता है। प्रत्येक चरण में, स्तम्भ या फ़िल्टर धोया जाता है; जो अनुक्रम पिघल जाते हैं वे एकल-फंसे हो जाते हैं और धुल जाते हैं। जिस तापमान पर लेबल वाला डीएनए निकलता है वह अनुक्रमों के मध्य समानता की मात्रा को दर्शाता है (और स्व-संकरण नमूना नियंत्रण के रूप में कार्य करता है)। जीवों के मध्य आनुवंशिक समानता की डिग्री निर्धारित करने के लिए इन परिणामों को जोड़ा जाता है।

एक ही झिल्ली पर बड़ी संख्या में डीएनए जांच के विरुद्ध बड़ी संख्या में डीएनए प्रतिरूपों को संकरण करने के लिए विधि प्रारंभ की गई थी। इन प्रतिरूपों को झिल्लियों के अंदर अपनी-अपनी मार्गो में भिन्न करना होगा और फिर झिल्ली को भिन्न कोण पर घुमाना होगा जहां इसके परिणामस्वरूप अनेक भिन्न-भिन्न डीएनए जांचों के साथ संकरण होगा।

उपयोग
जब अनेक प्रजातियों की तुलना की जाती है, तब समानता मूल्य जीवों को फ़ाइलोजेनेटिक वृक्ष में व्यवस्थित करने की अनुमति देते हैं; इसलिए यह आणविक प्रणाली विज्ञान को क्रियान्वित करने का संभावित दृष्टिकोण है।

सूक्ष्मजीव विज्ञान में
डीएनए-डीएनए संकरण (डीडीएच) का उपयोग जीवाणु प्रजातियों को भिन्न करने के लिए प्राथमिक विधि के रूप में किया जाता है क्योंकि उन्हें दृष्टिगत रूप से स्पष्ट रूप से वर्गीकृत करना कठिन है। इस विधि का व्यापक रूप से बड़े जीवों पर उपयोग नहीं किया जाता है जहां प्रजातियों में अंतर की जाच करना सरल होता है। 1900 के दशक के उत्तरार्ध में उपभेदों को ही प्रजाति से संबंधित माना जाता था यदि उनका डीएनए-डीएनए समानता मूल्य 70% से अधिक था और उनके पिघलने का तापमान दूसरे के 5 डिग्री सेल्सियस के अंदर था।  जो 2014 में जीवाणु उप-प्रजातियों को भिन्न करने के लिए 79% समानता की सीमा का सुझाव दिया गया है।

डीएनए-डीएनए संकरण (डीडीएच) का उपयोग जीवाणु प्रजातियों को भिन्न करने के लिए प्राथमिक विधि के रूप में किया जाता है क्योंकि उन्हें दृष्टिगत रूप से स्पष्ट रूप से वर्गीकृत करना कठिन है। इस विधि का व्यापक रूप से बड़े जीवों पर उपयोग नहीं किया जाता है जहां प्रजातियों में अंतर की पहचान करना सरल होता है। 1900 के दशक के उत्तरार्ध में उपभेदों को ही प्रजाति से संबंधित माना जाता था यदि उनका डीएनए-डीएनए समानता मूल्य 70% से अधिक था और उनके पिघलने का तापमान दूसरे के 5 डिग्री सेल्सियस के अंदर था। 2014 में जीवाणु उप-प्रजातियों को भिन्न करने के लिए 79% समानता की सीमा का सुझाव दिया गया है।

डीडीएच बैक्टीरिया के लिए सामान्य विधि है, किन्तु यह श्रम गहन, त्रुटि-प्रवण और तकनीकी रूप से चुनौतीपूर्ण है। 2004 में, नई डीडीएच विधि का वर्णन किया गया था। इस विधि में आवश्यक समय को कम करने और संसाधित किए जा सकने वाले प्रतिरूपों की मात्रा को बढ़ाने के लिए माइक्रोप्लेट्स और वर्णमिति लेबल वाले डीएनए का उपयोग किया गया। यह नई डीडीएच विधि जीवाणु वर्गीकरण के लिए मानक बन गई।

जीव विज्ञानं
विधि के अग्रदूत चार्ल्स सिबली और जॉन अहलक्विस्ट ने एवियन (पक्षियों की सिबली-अहलक्विस्ट वर्गीकरण या सिबली-अहलक्विस्ट वर्गीकरण) और प्राइमेट्स के फ़ाइलोजेनेटिक संबंधों की जांच करने के लिए डीएनए-डीएनए संकरण का उपयोग किया था।

रेडियोधर्मिता में
1969 में, ऐसी ही विधि रेडियोधर्मिता के माध्यम से येल विश्वविद्यालय में मैरी लू पार्ड्यू और जोसेफ जी. गैल द्वारा प्रदर्शित की गई थी, जहां इसमें साइटोलॉजिकल तैयारी के स्थिर डीएनए के समाधान में रेडियोधर्मी परीक्षण डीएनए का संकरण सम्मिलित था जिसे ऑटोरैडियोग्राफी के रूप में पहचाना जाता है।

जीनोम अनुक्रमण द्वारा प्रतिस्थापन
आलोचकों का लोजिक है कि निकट संबंधी प्रजातियों की तुलना के लिए यह विधि गलत है क्योंकि जीवों के मध्य तर्कसंगत अनुक्रमों के मध्य अंतर को मापने का कोई भी प्रयास किसी जीव के जीनोम के अंदर निरर्थक अनुक्रमों के संकरण से अभिभूत हो जाता है। डीएनए अनुक्रमण और अनुक्रमों की कम्प्यूटेशनल तुलना अब समान्यत: आनुवंशिक दूरी निर्धारित करने की विधि है चूँकि विधि का उपयोग अभी भी बैक्टीरिया की पहचान करने में सहायता करने के लिए माइक्रोबायोलॉजी में किया जाता है।

सिलिको विधियों में
आधुनिक दृष्टिकोण सिलिको में डीएनए-डीएनए संकरण को पूर्ण या आंशिक रूप से अनुक्रमित जीनोम का उपयोग करना है। डीएसएमजेड में विकसित जीजीडीसी और टीवाईजीएस डीडीएच-एनालॉगस मानों की गणना के लिए सबसे स्पष्ट ज्ञात उपकरण हैं। अन्य एल्गोरिथम सुधारों के मध्य, यह दो जीनोम अनुक्रमों के मध्य मिलान से सावधानीपूर्वक फ़िल्टर करके पैरालॉगस अनुक्रमों की समस्या को हल करता है। इस पद्धति का उपयोग एस्चेरिचिया कोली, बैसिलस सेरेस समूह और एरोमोनस जैसे कठिन टैक्सा को हल करने के लिए किया गया है।

यह भी देखें

 * डीएनए मेलटिंग
 * तापमान ग्रेडिएंट जेल वैद्युत कण संचलन

अग्रिम पठन

 * Graur, D. & Li, W-H. 1991 (2nd ed. 1999). Fundamentals of Molecular Evolution.