कृत्रिम रचनांतरण ही डीएनएमध्ये फेरबदल घडवण्याची एक प्रक्रिया आहे. कृत्रिम रचनांतरणामध्ये अनेक स्रोतांपासून मिळवलेले डीएनएचे तुकडे पुनर्संयोजित करून जीवाणूंमध्ये व्यक्त करवूनघेता येतात. त्यामुळे जैवतंत्रज्ञान आणि जनुक अभियांत्रिकी या क्षेत्रांमध्ये कृत्रिम रचनांतरण हा एक महत्त्वाचा भाग मानला जातो. किण्व आणि वनस्पती पेशींमध्ये जनुकीय बदल घडवण्यासाठी देखील कृत्रिम रचनांतरणही पद्धत उपयोगी पडते. रेणवीय संवृत्तीकरण (Molecular cloning) करताना डीएनएचे तुकडे वाहकांमध्ये (Cloning vectors) स्थापित करण्यासाठी रचनांतरण प्रक्रिया उपयुक्त ठरते. केवळ प्रयोगामध्येच नव्हे तर प्रथिनांचे व्यावसायिक उत्पादन करण्यासाठीही रचनांतरण पद्धत वापरतात.
कार्यपद्धती : प्रयोगशाळेमध्ये रचनांतरण घडवण्याच्या प्रक्रियेमध्ये ढोबळमानाने चार पायऱ्या असतात.
(१) पहिली पायरी म्हणजे पुनर्संयोजित प्लाझ्मिड वाहक (Recombinant plasmid vector) तयार करणे. ज्या जनुकांचे संवृत्तीकरण करायचे आहे ते विशिष्ट डीएनए क्रमनिर्बंधक विकरांच्या (Restriction enzymes) मदतीने योग्य प्लाझ्मिडमध्ये स्थापित केले जातात. रचनांतरणासाठी प्रामुख्याने पीबीआर३२२ (pBR322), पीयुसी१९ (pUC19) व त्यावर आधारित प्लाझ्मिड वाहक वापरले जातात. व्यावसायिक वापरासाठी तयार केलेले अतिसंक्षिप्त प्लाझ्मिड वाहक (Supercoiled plasmids) आता सहज उपलब्ध आहेत. या प्लाझ्मिड वाहकांमध्ये पुनर्संयोजनाच्या अनेक जागा (Cloning site) व जनुके स्थापित झाल्याचे दाखवण्यासाठी एक किंवा अधिक दर्शक जनुके (Cloning markers) असतात. अँपिसिलीन (Ampicillin; AmpR), टेट्रासायक्लिन (Tetracycline; TetR), क्लोरँफेनिकॉल (Chloramphenicol; CmR) आणि कानामायसिन (Kanamycin; KanR) रोधक जनुके ही दर्शक जनुकांची काही उदाहरणे आहेत.
(२) जीवाणू पेशींमध्ये कृत्रिम रचनांतरण सिद्धता उत्पन्न करणे ही या प्रक्रियेची दुसरी पायरी आहे. सर्व जीवाणूंमध्ये निसर्गत:च रचनांतरण सिद्धता आढळत नाही. उदा., जनुक अभियांत्रिकीमध्ये सर्वांत अधिक वापरल्या जाणाऱ्या एश्चेरिकिया कोलाय (Escherichia coli) या प्रातिनिधिक सजीव जीवाणूत निसर्गत: रचनांतरण सिद्धता नाही. या जीवाणूत कृत्रिम रचनांतरण सिद्धता निर्माण करण्यासाठी दोन प्रमुख पद्धती वापरल्या जातात.
(i) रासायनिक रूपांतरण (Chemical transformation) : जीवाणू पेशी १०० मिलिमोल (mM) क्षमतेच्या थंड कॅल्शियम क्लोराईडच्या द्रावणामध्ये साधारण ३० मिनिटे भिजवून ठेवल्या जातात. यामुळे पेशीआवरणाची पारगम्यता (Permeability) वाढते. अशा थंड माध्यमात पेशी व प्लाझ्मिड-डीएनए यांचे मिश्रण केले जाते. हे मिश्रण काही सेकंदासाठी ४२० से. पर्यंत गरम केले जाते व वेगाने गार केले जाते. तापमानातील बदलांमुळे पेशी आवरण आणखी पारगम्य होते आणि प्लाझ्मिड-डीएनए पेशींमध्ये घुसतात. ही पद्धत आकाराने छोट्या प्लाझ्मिड वाहकांसाठी उत्तम ठरते.
(ii) विद्युत पारगम्यता (Electropermeabilization) : पेशी रचनांतरण सिद्ध करताना मोठे प्लाझ्मिड वाहक पेशी आवरणातून आत ढकलण्यासाठी विद्युत पारगम्यता तंत्र अधिक उपयोगी ठरते. पेशींच्या मिश्रणामध्ये उच्च विद्युत दाबाची स्पंदने (High voltage pulses) अत्यल्प काळासाठी सोडतात. विद्युत प्रभावामुळे पेशी आवरणामधील छिद्रे अल्पावधीसाठी रुंदावतात व डीएनएसाठी तात्पुरती पारगम्य होतात. पारगम्यता वाढल्याने मोठे प्लाझ्मिड वाहक पेशी आवरणातून आत जातात व रचनांतरण घडते.
(३) जीवाणू पेशींना तापमानाच्या किंवा विद्युतभाराच्या धक्क्यातून सावरण्यासाठी काही काळ लागतो. ही या प्रक्रियेची तिसरी पायरी आहे. एसओसी (SOC medium) या पोषक माध्यमामध्ये पेशींचे संवर्धन करतात. पोषकद्रव्यांच्या विपुलतेमुळे पेशी पूर्ववत होतात व पेशींची चांगली वाढ होते. परिणामत: रचनांतरित पेशी मिळण्याची शक्यता वाढते.
(४) रचनांतरण प्रक्रियेतील शेवटची म्हणजे छाननी अथवा निवडीची (Selection) प्रक्रिया होय. पूर्ववत झालेल्या जीवाणू पेशींचे ल्युरिया बर्तानी अगार (Luria Bertani medium) या माध्यमामध्ये संवर्धन करतात. प्लाझ्मिड वाहकामध्ये जी प्रतिजैविकविरोधी जनुके असतील त्या प्रतिजैविकांची ल्युरिया बर्तानी माध्यमामध्ये भर घातलेली असते. ज्या पेशींमध्ये रचनांतरण यशस्वी होते, त्यांना रचनांतरित पेशी (Transformants) म्हणतात. रचनांतरित पेशींमध्ये प्लाझ्मिडमधील प्रतिजैविकविरोधी जनुके व्यक्त होतात. माध्यमातील प्रतिजैविकांचे या पेशी विघटन करतात व वसाहती (Colony) बनवतात. याउलट प्रतिजैविकविरोधी जनुकांच्या अभावी अन्य पेशी मरण पावतात. अशाप्रकारे रचनांतरित जीवाणू पेशी आपोआपच निवडल्या जातात. प्रतिजैविकांच्या व्यतिरिक्त ब्लू व्हाईट निवड (Blue white screening) यांसारख्या छाननीच्या अन्य काही पद्धती देखील वापरात आहेत.
कृत्रिम रचनांतरण प्रक्रियेकरिता प्रयोगशाळेतील मोजकीच साधने लागतात. तसेच या प्रक्रियेमध्ये रचनांतरण सिद्धता असलेल्या जीवाणूखेरीज अन्य कोणत्याही सजीव पेशींची गरज नसते. या सर्व कारणांमुळे रचनांतरण ही पद्धत विविध प्रकारचे जनुकीय बदल घडवण्याचे बहुआयामी साधन बनली आहे.
पहा : जैवतंत्रज्ञान साधने.
संदर्भ :
-
- https://www.chegg.com/learn/biology/introduction-to-biology/artificial-transformation-in-bacteria
- https://en.wikipedia.org/wiki/Transformation_(genetics)
- Click to access TEC_CELL_SCHEDA_07_bacteria%20transformation.pdf
समीक्षक : प्रमोद जोगळेकर
