உருமாற்றம் (மரபியல்)

மூலக்கூறு உயிரியலில், உருமாற்றம்  என்பது கலம் ஒன்றின் மரபணுத்தொகுதி மாற்றமாகும், இது சூழலுக்குரிய பாரம்பரியப் பொருளின் (DNA) உயர்அவு, மரபணு கூட்டுச்சேர்க்கை மற்றும் வெளிப்பாடு ஆகியவற்றால் விளைகின்றது.
உருமாற்றமானது இயற்கை மற்றும் செயற்கை இருவழிகளிலும் மிகப் பொதுவாக பாக்டீரியாக்களில் நிகழ்கின்றது, DNA ஆனது சூழலிலிருந்து அவற்றின் கலச்சுவரூடாக எடுக்கப்பட்டுள்ளது எனப்படுகிறது. உருமாற்றம் அடையக்கூடிய பாக்டீரியா ஈடுசெய் செயல்திறனுள்ளது என அழைக்கப்படும். புதிய பாரம்பரியப் பொருளும் இணைதல் அல்லது குறுக்குக் கடத்துகை மூலமாக கலங்களுக்கு கடத்தப்படலாம். இணைதல் என்பது இரு வேறுபட்ட பாக்டீரிய கலங்களுக்கிடையிலான கலத்துக்கு கலம் தொடர்பில் ஒரு பாக்டீரிய கலத்திலிருந்து மற்றொன்றுக்குக்கு DNA ஐ இடமாற்றும் செயலைக் கொண்டது. குறுக்குக் கடத்துகையில், பாக்டீரியா விழுங்கிகள் எனப்படுகின்ற வைரஸ்கள் தாங்கள் தங்கியுள்ள உயிரிகளுக்குள் (ஹோஸ்ட்) புற DNA ஐ உட்செலுத்துகின்றன. புற DNA ஐ யூகார்யோடிக் கலங்களினுள் செலுத்துவது வழக்கமாக "டிரான்ஸ்பெக்ஸன்" என அழைக்கப்படும். விலங்கு மற்றும் தாவரக்கலங்கள் உள்ளடங்கலாக, பாக்டீரியா அல்லாத கலங்களினுள் புதிய பாரம்பரியப் பொருளை உட்புகுத்துவதை விவரிக்கவும் உருமாற்றம் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

வரலாறு 
உருமாற்றமானது முதன்முதலில் 1928 இல், ஆங்கில நுண்ணுயிரியல் வல்லுனர் பிரெட்ரிக் கிரிஃபித் என்பவரால் பாக்டீரிய நியூமோனியாவுக்கு எதிரான தடுப்பு மருந்தைக் கண்டுபிடிப்பதில் செய்துகாட்டப்பட்டது.  வெப்பத்தால் செயலிழக்கச் செய்யப்பட்ட வீரியம் மிக்க மரபுக்கூறுகளுக்கு வெளிப்படுத்திய பின்னர், ஸ்ட்ரெப்டோகாக்கஸ் நிமோனியாவின்  தீங்கற்ற வகை (ஸ்ட்ரெய்ன்) வீரியம் மிக்கதாக உருவாக்கப்படலாம் என்பதை கிரிஃபித் கண்டுபிடித்தார். வெப்பத்தால் செயலிழக்கச் செய்யப்பட்ட மரபுக்கூற்றிலிருந்து பெறப்படும் சில "உருமாற்ற காரணிகளே" தீங்கற்ற மரபுக்கூற்று வீரியத்தை உருவாக்குவதற்கு பொறுப்பாக இருந்துள்ளன என்ற கருதுகோளை கிரிஃபித் கொண்டார். 1944 இல், இந்த "உருமாற்ற காரணி" பாரம்பரியமாக இருப்பதை ஆஸ்வால்ட் ஆவெரி, கொலின் மேக்லியட் மற்றும் மேக்லின் மெக்கர்தி ஆகியோர் அடையாளப்படுத்தினர். அவர்கள் ஸ்ட்ரெப். நிமோனியா  வீரியம் மிக்க வகையிலிருந்து DNA ஐப் பிரித்தெடுத்தனர், இந்த DNA ஐப் பயன்படுத்தி மட்டுமே தீங்கற்ற வகை வீரியத்தை உருவாக்கக் கூடியதாக இருந்தது. இந்த உயர்வு மற்றும் கூட்டுச்சேர்க்கையை அவர்கள் பாக்டீரியா "உருமாற்றம்" என அழைத்தனர். ஆவெரு-மேக்லியட்-மெக்கர்தி பரிசோதனையைப் பார்க்கவும்.

ஆவெரி மற்றும் சிலரின் பரிசோதனை முடிவுகளை அறிவியல் சமூகம் முதலில் ஐயுறவுடனேயே பெற்றது, பாரம்பரிய குறிப்பிகள் உருவாக்கம் மற்றும் ஜோஷுவா லெடர்பெர்க்கால் பாரம்பரிய ஊடுருவலுக்கான பிற செய்முறைகள் கண்டுபிடித்தல் (1947 இல் இணைதல், 1953 இல் குறுக்குக் கடத்துகை) வரை அதாவது ஆவெரியின் பரிசோதனைகளின் முழு அர்த்தமும் விளங்கிக்கொள்ளும்வரை ஏற்றுக்கொள்ளப்படவில்லை. 1972 இல் ஸ்டான்லி கோஹன், அன்னி சங் மற்றும் லெஸ்லீ ஹ்சு ஆகியோர் எஸோரியா கோலை  பாக்டீரியாவை கல்சியம் குளோரைட்டைப் பயன்படுத்தி வெற்றிகரமாக உருமாற்றும்வரை, உருமாற்றம் என்பது விஞ்ஞான ஆய்வுகூடங்களில் வழக்கமான ஒரு செயல்முறையாக இருக்கவில்லை. இது பாக்டீரியாவிலுள்ள DNA ஐ உருமாற்றுவதற்காக திறனுள்ள மற்றும் வசதியான செய்முறையை உருவாக்கியது, மேலும் உயிரித் தொழில்நுட்பம் மற்றும் ஆராய்ச்சியில் மூலக்கூற்று குளோனிங்குக்கான வாசலையும் திறந்துவைத்தது.

எலக்ட்ரோபோரேஷன் முறையைப் பயன்படுத்தி உருமாற்றமானது 1980களின் பிற்காலகட்டத்தில் உருவாக்கப்பட்டது, இது செயல்திறன் மற்றும் உருமாற்றம் செய்யக்கூடிய, பாக்டீரிய மரபுக்கூறுகள் எண்ணிக்கையை அதிகரிக்கின்றது. 1982 இல், சுண்டெலியின் கருப்பையில் எலி வளர்ச்சி ஹார்மோன் மரபணுவை உள்ளடக்கிய, பாரம்பரியப் பொருளை உட்செலுத்துவதன் மூலம் முதலாவது மரபியல் மாற்றம் செய்யப்பட்ட சுண்டெலி உருவாக்கப்படதுடன் பிற விலங்குகள் மற்றும் தாவரக் கலங்களின் உருமாற்றம் பற்றி ஆராயப்பட்டது. 1907 இல், தாவரத்தில் கட்டிகளை உருவாக்கிய பாக்டீரியமான அக்ரோபேக்டீரியம் டுமேஃபேஷியன்ஸ்  கண்டுபிடிக்கப்பட்டது, 1970களின் ஆரம்பத்தில், இந்த கட்டியைத் தூண்டும் (டியூமர் இண்டூசிங்) பொருளானது ஒரு DNA பிளாஸ்மிட்டாக இருக்கவேண்டும் என்பது கண்டுபிடிக்கப்பட்டது, இது Ti பிளாஸ்மிட் என அழைக்கப்பட்டது. ஆராய்ச்சியாளர்கள் பிளாஸ்மிட்டிலுள்ள, புற்றுநோயைத் தோற்றுவித்த மரபணுக்களை அகற்றி அவற்றை புதுமையான மரபணுக்களில் சேர்ப்பதன்மூலம், அ. டுமேஃபேஷியன்ஸைக்  கொண்டு தாவரங்களில் தொற்று ஏற்படுத்தவும், அவர்கள் தேர்வுசெய்த DNA ஐ தாவர மரபணுத் தொகுதிக்குள் உட்செலுத்த பாக்டீரியாவை அனுமதிக்கவும் கூடியதாக இருந்தது. அனைத்து தாவரக் கலங்களும் அ. டுமேஃபேஷியன்ஸைக்  கொண்டு தொற்று ஏற்படுத்துவதற்கு இசைவன அல்ல, ஆகவே வேறு செய்முறைகளும் உருவாக்கப்பட்டன, அதிலடங்குவன; எலக்ட்ரோபோரேஷன் மற்றும் மைக்ரோ இன்ஜெக்சன். 1990 இல் ஜான் சான்ஃபோர்ட் பயாலிஸ்டிக் பார்டிகிள் டெலிவரி சிஸ்டத்தை (மரபணு துப்பாக்கி) கண்டுபிடித்ததுடன் துகள் மோதியடித்தல் சாத்தியமாகியது.

இயங்குமுறைகள்

பாக்டீரியா 

பாக்டீரியா உருமாற்றத்தை நேக்கட் DNA வை (இணைந்திருக்கும் கலங்கள் அல்லது புரதங்கள் இல்லாமல் DNA மட்டும்) பின்பற்றுவதால் கொண்டுவரப்படும் நிலையான பாரம்பரிய மாற்றம் எனக் குறிப்பிடாலாம், ஈடுசெய் செயல்திறன் என்பது சூழலிலிருந்து புறத்திற்பிறந்த DNA ஐ எடுத்து பின்பற்றக்கூடிய தன்மையின் நிலையைக் குறிக்கிறது. கம்பீட்டன்ஸின் இரு வேறுபட்ட வடிங்களை இனங்கண்டறிதல் வேண்டும்: இயற்கையான மற்றும் செயற்கையான.

இயற்கையான ஈடுசெய் செயல்திறன் 

சில பாக்டீரியாக்களுக்கு (அனைத்து இனங்களிலும் 1%) ஆய்வுகூட நிலமைகளின்கீழ் DNA ஐ எடுக்கக்கூடிய ஆற்றல் இயற்கையாகவே உள்ளது; மேலும் பல பாக்டீரியாக்கள் அவற்றின் இயற்கையான சூழல்களில் எடுக்கக்கூடியவையாக இருக்கக்கூடும். இதுமாதிரியான இனங்கள் கலத்தின் மென்படலம் அல்லது மென்படலங்கள் வழியே DNA ஐக் கொண்டுவரும் பொறிமுறைச் செயலைக் குறிப்பிடுகின்ற மரபணுக்களின் தொகுதியைக் காவுகின்றன.

செயற்கையான ஈடுசெய் செயல்திறன் 

செயற்கையான ஈடுசெய் செயல்திறன் கலத்தின் மரபணுக்களில் குறியீடு இடப்படவில்லை. பதிலாக, இது ஆய்வுகூடச் செயற்பாடுகளால் தூண்டப்படுகிறது, இதில் பொதுவாக இயற்கையில் நிகழாத நிலமைகளைப் பயன்படுத்தி கலங்கள் DNA ஐ ஊடுபுக விடக்கூடியதாகச் செய்யப்படுகிறது.

கால்சியம் குளோரைட் உருமாற்றம் ஈடுசெய் செயல்திறனை மேம்படுத்துகின்ற ஒரு செய்முறை. இருவலுவுள்ள நேரயன்களான Ca2+ (CaCl2|CaCl2 இல்) முன்னிலையில் கலங்களைக் குளிர்விக்கும்போது கலம் மென்படலம் பிளாஸ்மிட் DNA ஐ ஊடுபுகவிடக்கூடியதாக மாற்றப்படும். கலங்கள் DNA உடன் பனிக்கட்டியில் வைத்து அடைகாக்கப்பட்டு, பின்னர் மெதுவாக வெப்ப அதிர்ச்சி கொடுக்கப்படுகின்றன (எ.கா. 42 °C இல் 30–120 வினாடிகளுக்கு), இது DNA ஐக் கலத்துக்குள் புகவைக்கும். இந்த செய்முறையானது சுற்று பிளாஸ்மிட் DNAகளுக்கு மிகச் சிறப்பாகச் செயலாற்றும். ஈடுசெய் செயல்திறனுள்ள கலங்களின் மிக்ச்சிறந்த தயாரிப்பானது பிளாஸ்மிட்டின் மைக்ரோகிராம் ஒன்றுக்கு ~108 தொகுப்புகளைக் கொடுக்கும். மோசமான தயாரிப்பு சுமார் 104/மை.கி அல்லது அதைவிடக் குறைவானது. சிறந்த வர்த்தகரீதியற்ற தயாரிப்புகள் ஒரு மைக்ரோகிராம் பிளாஸ்மிட்டில் 105 முதல் 106 வரை உருமாற்றி அமைக்கப்பட்டவற்றைக் கொடுக்க வேண்டும்.

இந்த செய்முறை பொதுவாக நிறமூர்த்த DNA துண்டுகள் போன்ற நேர்கோட்டு மூலக்கூறுகளில் சிறப்பாக செயலாற்றமாட்டாது, ஏனென்றால், கலத்திலுள்ள எக்ஸோநியுக்ளியேஸ் நொதியங்கள் நேர்கோட்டு DNA ஐ விரைவாக நிலைதாழ்துவதால் ஆகும். இருந்தபோதும், இயற்கையாகவே ஈடுசெய் செயல்திறனுள்ள கலங்கள், பிளாஸ்மிட்டுகளைப் பயன்படுத்துவதைவிட பொதுவாக நேர்கோட்டு DNA உடன் அதிக செயல்திறனால உருமாற்றப்படுகின்றன.

10-20கி.வா/செ.மீ மின் புலத்தைக் கொண்டு மெதுவான அதிர்ச்சியைக் கொடுப்பதன் மூலம் பாக்டீரிய (மற்றும் பிற) கலங்களில் துவாரங்கள் ஏற்படுத்துவதற்கான இன்னொரு வழி பொதுவாக எலக்ட்ரோபோரேஷன் ஆகும். இந்த துவாரங்களின் ஊடாக பிளாஸ்மிட் DNA கலத்தினுள் நுழையலாம். இந்த செய்முறை பெரிய பிளாஸ்மிட் DNA உடனும் பயன்படுத்த ஏதுவானது. இயற்கையான மென்படல-சரிபார்ப்புப் பொறிமுறையானது, அதிர்ச்சி கொடுக்கப்பட்ட பின்னர் இந்த துவாரங்களை மிகவிரைவாக மூடிவிடும்.

பிளாஸ்மிட் உருமாற்றம் 
கலத்தில் தக்கவைப்பதற்கும், நிலையாக பேணுவதற்குமாக, பிளாஸ்மிட் DNA மூலக்கூற்றில் ஒரு தன்பிரதி அமைக்கும் பிறப்பிடம் கட்டாயம் இருக்கவேண்டும், இதனால் நிறமூர்த்தத்தில் தங்கியிருக்காமல் சுயாதீனமாகவே இது பெருக்கமடைய அனுமதிக்கப்படும். உருமாற்றமானது அரிதான உருமாற்றமடைந்த கலங்களையும் ஏராளமான உருமாற்றமடையாத கலங்களையும் கொண்ட கலவையைப் பொதுவாக உண்டாக்குவதால், பிளாஸ்மிட்டைப் பெற்றுள்ள கலங்களை அடையாளம் காணுவதற்கான ஒரு செய்முறை தேவைப்படுகிறது. உருமாற்ற பரிசோதனைகளில் பயன்படுத்தப்படும் பிளாஸ்மிட்கள் எதிருயிரி எதிர்ப்புத் தன்மையைக் கொடுக்கும் மரபணுவையும் பொதுவாகக் கொண்டிருக்கும், ஆகவே பாக்டீரியாவின் கருத்திலெடுக்கப்பட்ட மரபுக்கூறு அதற்கு எளிதில் தூண்டப்படக்கூடியது. இந்த எதிருயிரியைக் கொண்டுள்ள ஊடகத்தில் வளரக்கூடிய கலங்கள் பிளாஸ்மிட்டால் உருமாற்றம் செய்யப்பட்டுள்ளன, ஆனால் பிளாஸ்மிட் இல்லாத கலங்களால் வளர முடியாது.

மறுஇணைவு பிளாஸ்மிட்களைப் பெற்றுள்ள எ. கோலை  கலங்களை அடையாளம் காணுவதற்கான இன்னொரு குறிப்பி லாக்ஸ்  மரபணு ஆகும், இது β-கேலக்டோசிடசுக்காக குறியிடுகிறது. ஒவ்வொரு தனி மூலக்கூறும் ஒரு லாக்ஸ்-α  மற்றும் ஒரு லாக்ஸ்-ω  புரதங்களால் ஆக்கப்பட்டுள்ள β-கேலக்டோசிடசு ஒரு ஒத்த-நாற்படி என்பதால், தேவைப்படும் இரு புரதங்களில் ஒன்று மட்டுமே விளைவுக் கலத்தில் வெளிக்காட்டப்படும் எனின், செயல்படக்கூடிய எந்தவொரு நொதியமும் உருவாக்கப்பட மாட்டாது. ஆகவே, அதன் மரபணுத் தொகுதியில் லாக்ஸ்-α  இல்லாத எ. கோலை  இன் மரபுக்கூறானது, தவறிய மரபணுத் துண்டைக் கொண்டுள்ள பிளாஸ்மிட்டைப் பயன்படுத்தி உருமாற்றம் செய்யப்படுகிறது, உருமாற்றப்பட்ட கலங்கள் β-கேலக்டோசிடசை உண்டாக்கும், இதேவேளை உருமாறாத கலங்கள் தனி மூலக்கூறின் அரைவசி ஒமேகாவை மட்டுமே தயாரிக்கக்கூடியது என்பதால் β-கேலக்டோசிடசை உண்டாக்காது. இந்த வகை உருமாற்றத்தில், பிளாஸ்மிட்டின் பாலிலிங்கர் பகுதி லாக்ஸ்-α  மரபணுத் துண்டில் இருக்கிறது, இதன் பொருள் என்னவெனில், வெற்றிகரமாக தயாரிக்கப்பட்ட மறுஇணைவு பிளாஸ்மிட்களானவை, லாக்ஸ்-α  இன் எங்கோ ஒரு இடத்தில் உட்செருகப்பட்ட தேவையான மரபணுவைக் கொண்டிருக்கும். இந்த பிரிக்கப்பட்ட மரபணு துண்டை எ. கோலை  வெளிப்படுத்தும்போது, பயனுள்ள லாக்ஸ்-α  புரதம் எதுவும் உண்டாக்கப்படாது, ஆகவே பயனுள்ள β-கேலக்சிடசு உருவாக்கப்படாது. வண்ணமற்ற, மாற்றப்பட்ட கேலக்டோஸ் X-gal ஐக் கொண்டுள்ள ஊடகத்தில் வளர்க்கப்பட்டபோது, தளப்பொருளை வளர்சிதை மாற்றத்துக்கு உள்ளாக்கக்கூடிய தொகுப்புகள் (மற்றும் ஆகவே அவை உருமாற்றப்பட்டுள்ளன, ஆனால் மறுஇணைவு பிளாஸ்மிட்களால் அல்ல) நீல வண்ணத்தில் தோன்றும்; தளப்பொருளை வளர்சிதை மாற்றத்துக்கு உள்ளாக்க முடியாத தொகுப்புகள் (மற்றும் ஆகவே அவை மறுஇணைவு பிளாஸ்மிட்களால் உருமாற்றப்பட்டுள்ளன) வெள்ளையாகக் காணப்படும்.

தாவரங்கள் 
தாவரக் கலங்களினுள் DNA ஐ இடமாற்றுவதற்கு பல பொறிமுறைகள் உள்ளன:
அக்ரோபேக்டீரியம்  தூண்டிய உருமாற்றம் என்பது மிகவும் எளிதான மற்றும் மிக எளிமையான தாவர உருமாற்றம். தாவர இழையம் (பெரும்பாலும் இலைகள்) சிறிய துண்டுகளாக நறுக்கப்படுகிறது, எ.கா. 10x10மி.மீ, பின்னர் இடைநிறுத்தப்பட்ட அக்ரோபேக்டீரியத்தைக்  கொண்டுள்ள திரவத்தில் 10 நிமிடங்கள் ஊறவைக்கப்படுகிறது. வெட்டு நீளத்துக்குள்ள சில கலங்கள் பாக்டீரியத்தால் உருமாற்றம் செய்யப்படும், இது கலத்தினும் DNA ஐச் செருகும். தேர்ந்தெடுக்கும் வேர்விடும் மற்றும் இலை துளிர்க்கும் ஊடகத்தில் வைக்கப்பட்ட தாவரங்கள் வளரும். சில தாவர இனங்கள், அவற்றின் பூக்களை அக்ரோபேக்டீரியம்  தொங்கல் கரைசலிலும், விதைகளை தேர்ந்தெடுத்த ஊடகத்திலும் மட்டும் லேசாக அமிழ்த்துவதால் உருமாற்றம் செய்யலாம். துரதிர்ஷ்டவசமாக, இந்த செய்முறையைப் பயன்படுத்தி பல தாவரங்களை உருமாற்ற முடியாது.
துகள் மோதியடித்தல்: DNA உடன் சிறிய தங்க அல்லது தங்குதன் துகள்களை மேற்பூசி, அவற்றை இளம் தாவரக் கலங்கள் அல்லது தாவர முளையங்களினுள் விசையுடன் செலுத்தவும். சில பாரம்பரியப் பொருள்கள் கலங்களினுள் தங்கி, அவற்றை உருமாற்றும். இந்த செய்முறை தாவர பிளாஸ்டிட்களின் உருமாற்றத்தையும் அனுமதிக்கும். ஆக்ரிபாக்டீரியா தூண்டிய உருமாற்றத்துடன் ஒப்பிடும்போது இதில் உருமாற்ற செயல்திறன் குறைவானது, ஆனால் இந்த செய்முறையால் பெரும்பாலான தாவரங்களை உருமாற்றலாம்.
எலக்ட்ரோபோரேஷன்: மின்னதிர்ச்சியைப் பயன்படுத்தி கல மென்படலங்களில் நிலையற்ற துவாரங்கள் உருவாக்கப்படும்; பாக்டீரியாக்களுக்கு மேலே விவரிக்கப்பட்டது போல, இது DNA ஐ உள்நுழைய அனுமதிக்கும்.
வைரஸ் சார்ந்த உருமாற்றம் (குறுக்குக் கடத்துகை): விருப்பமான பாரம்பரியப் பொருளை பொருத்தமான தாவர வைரசுக்குள் தொகுத்து, இந்த மாற்றப்பட்ட வைரஸை தாவரத்தில் தொற்று ஏற்படுத்த அனுமதிக்கவும். பாரம்பரியப் பொருள் DNA எனில், இது பண்பு மாற்றியமைக்கப்பட்ட கலங்களை உருவாக்க நிறமூர்த்தங்களுடன் மீண்டும் இணையும். இருந்தபோதிலும் அநேக தாவர வைரஸ்களின் மரபணுத் தொகுதிகள் தனித்துப் பிரித்தெடுக்கப்பட்ட RNA ஐக் கொண்டுள்ளன, இது தொற்று ஏற்படுத்தப்பட்ட கலத்தின் குழியமுதலுருவில் பெருக்கமடையும். உட்செருகப்பட்ட மரபணுக்கள் ஒருபோதுமே கலத்தின் கருவை அடையமாட்டாது என்பதாலும் அதுதங்கியுள்ள உயிரினத்தின் (ஹோஸ்ட்) மரபணுத் தொகுதியில் ஒருங்கிணைய மாட்டாது என்பதாலும், இதுபோன்ற மரபணுத் தொகுதிகளுக்கு இந்த செய்முறை ஒரு டிரான்ஸ்பெக்ஸன் வடிவம் மற்றும் உண்மையான உருமாற்றம் அல்ல. தொற்று ஏற்படுத்தப்பட்ட தாவரங்களின் சந்ததி வைரஸ் அற்றதாக இருக்கும், அதோடு உட்செருகப்பட்ட மரபணுவையும் கொண்டிருக்காது.

விலங்குகள் 
விலங்குக் கலங்களுக்குள் DNA செலுத்தப்படுவதை பொதுவாக டிரான்ஸ்பெக்ஸன் என அழைப்பர், இது இதற்குரிய கட்டுரையில் விவாதிக்கப்படுகிறது.

குறிப்புதவிகள்

வெளிப்புற இணைப்புகள் 
 பாக்டீரியல் ட்ரான்ஸ்ஃபர்மேஷன்  (ஃபிளாஷ் அனிமேஷன்)

மூலக்கூற்று உயிரியல்
நுண்ணுயிரியல்
கூகுள் தமிழாக்கம்-மரபியல்