डीएनए कॉपी संख्या कैलकुलेटर | जीनोमिक विश्लेषण उपकरण

DNA प्रतिलिपि संख्या कैलकुलेटर

DNA कॉपी संख्या कैलकुलेटर यह अनुमान लगाता है कि DNA नमूने में लक्षित अनुक्रम की कितनी प्रतियाँ मौजूद हैं। यह नमूने की सांद्रता, उसके आयतन और बड़े DNA अनुक्रम के भीतर लक्षित अनुक्रम के प्रकट होने की आवृत्ति के आधार पर काम करता है। आणविक जीवविज्ञान प्रयोगशालाएँ अधिक महँगे और अधिक सटीक परीक्षण से पहले qPCR (मात्रात्मक पॉलिमरेज़ चेन रिएक्शन) जैसे प्रयोगों की योजना बनाने के लिए इस प्रकार के अनुमान का उपयोग करती हैं।

DNA कॉपी संख्या का अर्थ

DNA कॉपी संख्या किसी जीनोम या नमूने में किसी विशिष्ट अनुक्रम के प्रकट होने की संख्या है। एक सामान्य मानव जीन दो बार प्रकट होता है—एक प्रति प्रत्येक माता-पिता से विरासत में मिलती है। कई चीज़ें इस संख्या को बदल सकती हैं।

• प्रवर्धन: दो से अधिक प्रतियाँ। कैंसर कोशिकाएँ अक्सर वृद्धि को बढ़ावा देने वाले जीनों का प्रवर्धन करती हैं, जैसे कुछ स्तन ट्यूमर में HER2।
• विलोपन: दो से कम प्रतियाँ, कभी-कभी शून्य। विलोपन आनुवंशिक विकार पैदा कर सकते हैं।
• द्विगुणन: जहाँ केवल एक या दो प्रतियाँ होनी चाहिए, वहाँ एक अतिरिक्त प्रति दिखाई देती है।
• कॉपी संख्या भिन्नता (CNV): व्यक्तियों के बीच कॉपी संख्या में सामान्य अंतर, जो मानव जीनोम के उल्लेखनीय हिस्से में पाया जाता है।

DNA कॉपी संख्या का सूत्र

कैलकुलेटर इस सूत्र के माध्यम से अनुक्रम की घटनाओं और नमूने के द्रव्यमान को कॉपी संख्या में बदलता है:

$\text{कॉपी संख्या} = \frac{\text{घटनाएँ} \times \text{सांद्रता} \times \text{आयतन} \times N_A}{\text{DNA लंबाई} \times 660 \times 10^{9}}$

जहाँ:

• मिलानों की संख्या — पूर्ण DNA अनुक्रम में लक्षित अनुक्रम कितनी बार दिखाई देता है; अतिव्यापी मिलानों को अलग-अलग गिना जाता है।
• सांद्रता — नैनोग्राम प्रति माइक्रोलीटर (ng/μL) में DNA की सांद्रता, जिसे आमतौर पर स्पेक्ट्रोफोटोमीटर या फ्लोरोमीटर से पढ़ा जाता है।
• आयतन — माइक्रोलीटर (μL) में नमूने का आयतन।
• $N_A$ — एवोगैड्रो संख्या, 6.022 × 10²³ अणु प्रति मोल। यह DNA के मोल को अणुओं की संख्या में बदलती है।
• DNA लंबाई — पूर्ण DNA अनुक्रम की लंबाई, बेस युग्मों में।
• 660 — एक DNA बेस युग्म का औसत आणविक भार, ग्राम प्रति मोल (g/mol) में। बेस युग्म दो जुड़े हुए न्यूक्लियोटाइडों से बनता है, प्रत्येक DNA की एक-एक शृंखला से।
• 10⁹ — नैनोग्राम को ग्राम में बदलता है।

सूत्र पहले नमूने के द्रव्यमान को DNA अणुओं के मोल में बदलता है, फिर नमूने में DNA अणुओं की कुल संख्या पाने के लिए उसे एवोगैड्रो संख्या से गुणा करता है, और अंत में प्रत्येक अणु में लक्षित अनुक्रम के प्रकट होने की संख्या से गुणा करता है।

यह उपकरण केवल A, T, C और G अक्षर स्वीकार करता है। रिक्त स्थान और पंक्ति-विरामों को अनदेखा किया जाता है, और छोटे अक्षरों को बड़े अक्षरों के समान ही गिना जाता है।

DNA कॉपी संख्या की गणना कैसे करें: उदाहरण

12-बेस-युग्म वाले DNA अनुक्रम ATCGATCGATCG को लें, जिसमें लक्षित अनुक्रम ATCG, सांद्रता 10 ng/μL और आयतन 20 μL है।

चरण 1: उपस्थितियों की गणना करें। ATCG, ATCGATCGATCG में 3 बार दिखाई देता है (स्थितियाँ 1, 5 और 9)।

चरण 2: DNA का कुल द्रव्यमान ज्ञात करें। सांद्रता × आयतन = 10 × 20 = 200 ng।

चरण 3: मोल में बदलें। 200 ng = 2 × 10⁻⁷ g। (12 बेस युग्म × 660 ग्रा॰/mol) = 7,920 ग्रा॰/mol से भाग दें। इससे 2.53 × 10⁻¹¹ mol प्राप्त होते हैं।

चरण 4: अणुओं की संख्या में बदलें। एवोगैड्रो संख्या से गुणा करें: 2.53 × 10⁻¹¹ mol × 6.022 × 10²³ अणु/मोल ≈ 1.52 × 10¹³ DNA अणु।

चरण 5: घटनाओं की संख्या से गुणा करें। 3 × 1.52 × 10¹³ ≈ 4.56 × 10¹³, यानी लगभग 4,56,21,21,21,21,212 प्रतियाँ।

यह संख्या बहुत बड़ी लगती है क्योंकि 20 μL का 10 ng/μL नमूना भी खरबों छोटे DNA अणुओं से बना होता है। वास्तविक नमूनों में आमतौर पर कहीं लंबे अनुक्रम होते हैं, जिससे समान द्रव्यमान पर अणुओं की संख्या कम हो जाती है।

DNA कॉपी संख्या विश्लेषण का उपयोग

कैंसर निदान। पैथोलॉजी प्रयोगशालाएँ स्तन ट्यूमर ऊतक में HER2 की कॉपी संख्या जाँचती हैं। एक सामान्य कोशिका में दो प्रतियाँ होती हैं। प्रवर्धित ट्यूमर में छह या उससे अधिक प्रतियाँ हो सकती हैं, जिससे ट्रास्टुज़ुमैब जैसी लक्षित दवाओं के लिए पात्रता प्रभावित होती है।

आनुवंशिक रोग परीक्षण। डीजॉर्ज सिंड्रोम जैसी स्थितियों में गुणसूत्र के एक खंड का विलोपन शामिल होता है। डाउन सिंड्रोम में गुणसूत्र 21 की एक अतिरिक्त प्रति होती है (ट्राइसॉमी 21)। प्रतियों की गिनती इन निदानों की पुष्टि करने में सहायता करती है।

ट्रांसजीन और प्लास्मिड का परिमाणीकरण। शोधकर्ता जाँचते हैं कि प्रविष्ट किए गए जीन की कितनी प्रतियाँ किसी पौधे, पशु या जीवाणु कोशिका में पहुँचीं। आमतौर पर एक प्रति को प्राथमिकता दी जाती है, क्योंकि कई प्रतियाँ कोशिका को जीन को निष्क्रिय करने के लिए प्रेरित कर सकती हैं।

रोगजनक और विषाणु-भार की निगरानी। कॉपी संख्या के अनुमान से नमूने में मौजूद विषाणु या जीवाणु DNA की मात्रा का पता चलता है। इसका उपयोग संक्रमण की निगरानी और पर्यावरणीय परीक्षण में किया जाता है।

कॉपी संख्या मापने की अन्य विधियाँ

यह कैलकुलेटर अनुक्रम और सांद्रता के आँकड़ों से त्वरित अनुमान देता है। अधिक सटीकता की आवश्यकता वाली प्रयोगशालाएँ आमतौर पर इनमें से किसी विधि का उपयोग करती हैं:

• मात्रात्मक PCR (qPCR): DNA का प्रवर्धन और मापन वास्तविक समय में करता है; अच्छी मानक वक्र के साथ लगभग 15–20% तक सटीक होता है।
• डिजिटल PCR (dPCR): नमूने को सीधे गिनती के लिए हजारों छोटे अभिक्रिया मिश्रणों में बाँटता है और इसके लिए मानक वक्र की आवश्यकता नहीं होती।
• फ्लोरेसेंस इन सीटू हाइब्रिडाइज़ेशन (FISH): कोशिकाओं या गुणसूत्रों पर सीधे, माइक्रोस्कोप के नीचे अनुक्रमों की दृश्य रूप से गिनती करता है; कई कैंसर निदान प्रयोगशालाओं में यह मानक विधि है।
• नेक्स्ट-जनरेशन सीक्वेंसिंग (NGS): पूरे नमूने का अनुक्रमण करती है और एक ही बार में पूरे जीनोम में कॉपी संख्या का प्रोफ़ाइल तैयार करती है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

DNA कॉपी संख्या क्या है? यह किसी दिए गए DNA अनुक्रम के जीनोम या नमूने में कितनी बार पाए जाने की संख्या है। अधिकांश मानव जीन दो प्रतियों में पाए जाते हैं, प्रत्येक माता-पिता से एक-एक। अतिरिक्त या कम प्रतियाँ स्वास्थ्य और रोग के जोखिम को प्रभावित कर सकती हैं।

यह कैलकुलेटर कितना सटीक है? यह दिए गए इनपुट के आधार पर सैद्धांतिक अनुमान देता है, प्रयोगशाला मापन नहीं। सटीकता इस बात पर निर्भर करती है कि सांद्रता कितनी सही तरह मापी गई है और लक्षित अनुक्रम कितना विशिष्ट है। प्रकाशित परिणामों के लिए डिजिटल PCR जैसी विधियाँ अधिक सटीक होती हैं।

क्या इस कैलकुलेटर का उपयोग RNA के लिए किया जा सकता है? नहीं। RNA में थाइमिन के बजाय यूरेसिल और एक अलग शर्करा होती है, इसलिए उसका आणविक भार DNA से अलग होता है। RNA का औसत आणविक भार प्रति न्यूक्लियोटाइड लगभग 330 ग्रा॰/mol होता है, जबकि DNA के प्रति बेस युग्म का लगभग 660 ग्रा॰/mol होता है। RNA के आँकड़ों पर DNA का सूत्र लागू करने से गलत उत्तर मिलेगा।

अतिव्यापी अनुक्रम को एक से अधिक बार क्यों गिना जाता है? कैलकुलेटर हर उस स्थिति को गिनता है जहाँ लक्षित अनुक्रम मेल खाता है, भले ही मिलानों में कुछ अक्षर समान हों। ATATAT में ATA अनुक्रम दो बार, स्थिति 1 और स्थिति 3 पर मिलता है, क्योंकि प्रत्येक आरंभिक स्थिति की स्वतंत्र रूप से जाँच की जाती है।

कौन-सी DNA सांद्रता सीमा सबसे अच्छी रहती है? 10–100 ng/μL की सांद्रता मानक प्रयोगशाला उपकरणों पर सबसे विश्वसनीय रीडिंग देती है। 10 ng/μL से कम पर मापन-त्रुटि बढ़ जाती है, इसलिए मानक स्पेक्ट्रोफोटोमीटर के बजाय फ्लोरोमीटर जैसी अधिक संवेदनशील विधि की सलाह दी जाती है।

क्या यह कैलकुलेटर प्लास्मिड की कॉपी संख्या का अनुमान लगा सकता है? हाँ। पूर्ण प्लास्मिड अनुक्रम को DNA अनुक्रम के रूप में और प्रविष्टि के एक विशिष्ट क्षेत्र को लक्षित अनुक्रम के रूप में दर्ज करें, साथ में मापी गई प्लास्मिड सांद्रता और नमूने का आयतन भी दें।