Plasmids, kinds and their uses as vectors

Plasmids (प्लाज्मिड):-

> In 1952, the term plasmid was introduced by Joshua Lederberg, the American molecular biologist to refer to “any extrachromosomal hereditary determinant”.

(1952 में, अमेरिकी आण्विक जीवविज्ञानी जोशुआ लेडरबर्ग द्वारा प्लाज्मिड शब्द दिया गया था, जिसका अर्थ है "कोई भी अतिरिक्त गुणसूत्रीय वंशानुगत निर्धारक"।)

> A plasmid is a small, extrachromosomal DNA molecule within a cell that is physically separated from chromosomal DNA and can replicate independently.

(एक प्लाज्मिड एक कोशिका के भीतर एक छोटा, अतिरिक्त गुणसूत्रीय DNA अणु होता है जो भौतिक रूप से गुणसूत्रीय DNA से अलग होता है और स्वतंत्र रूप से प्रतिकरण कर सकता है।)

Types of Plasmids (प्लाज्मिड के प्रकार):- 

1. Based upon the presence of the tra gene (ट्रा जीन की उपस्थिति के आधार पर):- 2 types (2 प्रकार)

i. Conjugative plasmids (संयुग्मी प्लाज्मिड):- These plasmids contain tra (transfer) gene and are commonly seen in bacteria.

[इन प्लाज्मिडों में ट्रा (स्थानांतरण) जीन होता है और सामान्य रूप से जीवाणुओं में पाया जाता है।]

ii. Non-conjugative plasmids (असंयुग्मी प्लाज्मिड):- These types of plasmids lack the TRA genes.

(इस प्रकार के प्लाज्मिड में ट्रा जीन का अभाव होता है।)

2. Based upon functions (कार्य के आधार पर):- 5 type (5 प्रकार)

i. F Plasmids or Fertility plasmids (F प्लाज्मिड या उर्वरता प्लाज्मिड):- 

- They contain the tra genes and hence can be transferred from one cell to another.

(इनमें ट्रा जीन पाये जाते हैं और इसलिए इन्हें एक कोशिका से दूसरी कोशिका में स्थानांतरित किया जा सकता है।)

- They can replicate inside the bacterial cell.

(ये जीवाणु कोशिका के अंदर प्रतिकृत हो सकते हैं।)

- They cause the synthesis of a pilus, which is a long protein-rich structure that helps in cell-cell interaction. 

(वे एक पिलस के संश्लेषण का कारण बनते हैं, जो एक लंबी प्रोटीन युक्त संरचना है जो कोशिका-कोशिका अंत:क्रिया में सहायता करती है।)

- It also contains a sequence responsible for incompatibility.

(इसमें असंगतता के लिए उत्तरदायी अनुक्रम भी पाया जाता है।)

ii. R plasmid or Resistance plasmids (R प्लाज्मिड या प्रतिरोधकता प्लाज्मिड):-

- These plasmids contain and transmit genes for Antibiotic resistance from one cell to another.

(इन प्लाज्मिडों में प्रतिजैविक प्रतिरोधकता के लिए जीन होते हैं जो एक कोशिका से दूसरी कोशिका में संचरित होते हैं।) 

- The antibiotic resistance gene protects the bacteria from antibiotics in human medicines and antibiotics naturally present in the soil. 

(प्रतिजैविक प्रतिरोधकता जीन मानव औषधियों में और प्राकृतिक रूप से मृदा में उपस्थित प्रतिजैविकों से जीवाणुओं को बचाता है।)

- These types of plasmids are usually large in size and present in low copy numbers in the cell. 

(इस प्रकार के प्लाज्मिड आमतौर पर आकार में बड़े होते हैं और कोशिका में कम संख्या में पाये जाते हैं।)

iii. Col Plasmids or Colicin plasmids (कोल प्लाज्मिड या कोलीसिन प्लाज्मिड):-

- These are known as bacteriocinogenic plasmids because they produce bacteriocins. 

(इन्हें बैक्टीरियोसिनोजेनिक प्लाज्मिड के रूप में जाना जाता है क्योंकि ये बैक्टीरियोसिन उत्पन्न करते हैं।)

- These proteins have the ability to kill the closely related bacterial cells which lack Col plasmids. 

(इन प्रोटीनों में निकटता से संबंधित उन जीवाणु कोशिकाओं को मारने की क्षमता होती है जिनमें कोल प्लाज्मिड का अभाव होता है।)

- These plasmids are observed in E. coli.

(ये प्लाज्मिड E. coli में पाए जाते हैं।)

iv. Degradative Plasmids (अपक्षयी प्लाज्मिड):-

- These types of plasmids have the ability to digest unusual substances such as toluene, camphor, salicylic acid, etc. 

(इस प्रकार के प्लाज्मिड में असामान्य पदार्थों जैसे टोलुईन, कपूर, सैलिसिलिक अम्ल आदि को पचाने की क्षमता होती है।)

- The presence of these plasmids in the organism enables the breakdown of various chemicals and substances. 

(जीवों में इन प्लाज्मिडों की उपस्थिति विभिन्न रसायनों और पदार्थों के टूटने को सक्षम बनाती है।)

v. Virulence Plasmids (संक्रामक प्लाज्मिड):-

- These plasmids produce virulence factors that enable the bacteria to infect other cells. 

(ये प्लाज्मिड संक्रामक कारक उत्पन्न करते हैं जो जीवाणुओं को अन्य कोशिकाओं को संक्रमित करने में सक्षम बनाते हैं।)

- Bacteria containing virulence plasmids are able to infect the plant, animal, and human cells.

(संक्रामक प्लाज्मिड युक्त जीवाणु पादप, जन्तु और मानव कोशिकाओं को संक्रमित करने में सक्षम हैं।)

- Example (उदाहरण):- Ti plasmid is the virulence plasmid present in Agrobacterium tumefaciens which causes crown gall disease in plants. 

(Ti प्लाज्मिड Agrobacterium tumefaciens में पाया जाने वाला संक्रामक प्लाज्मिड है जो पौधों में क्राउन गाल रोग का कारण बनता है।)

Characteristics of ideal plasmid vectors (आदर्श प्लाज्मिड वाहक के गुण):-

i. Size (आकार):- Plasmid must be small in size. The small is helpful for easy uptake of DNA by host cells and for the isolation of plasmid without damage. Ideal vector should be less than or equal to 10kb. The small size is essential for easy introduction in cell by transformation, transduction and electroporation.

(प्लाज्मिड आकार में छोटा होना चाहिए। छोटा आकार मेजबान कोशिकाओं द्वारा DNA के ग्रहण को आसान बनाता है और बिना क्षति हुए प्लाज्मिड के पृथक्करण में सहायता करता है। आदर्श वाहक 10kb से छोटे या उसके बराबर आकार के होने चाहिए। छोटा आकार ट्रान्सफोर्मेशन, ट्रान्सडक्शन और इलैक्ट्रोपोरेशन द्वारा कोशिका में आसानी से समावेश के लिए आवश्यक है।)

ii. Copy number (प्रति संख्या):- The plasmid must be present in multiple copies.

(प्लाज्मिड की कई प्रतियां उपस्थित होनी चाहिए।)

iii. Genetic markers (आनुवंशिक मार्कर):- Plasmid must have one or few genetic markers. These markers help us for the selection of organism that has recombinant DNA.

(प्लाज्मिड में एक या कुछ जेनेटिक मार्कर होने चाहिए। ये मार्कर पुनर्योजी DNA युक्त जीव के वरण में हमारी सहायता करते हैं।)

iv. Origin of replication (प्रतिकरण की उत्पत्ति):- The plasmid must have its own origin of replication and regulatory genes for the self-replication.

(प्लाज्मिड के पास स्व-प्रतिकरण के लिए इसके स्वयं के उत्पत्ति केन्द्र और नियामक जीन होने चाहिए।)

v. Unique restriction sites (विशिष्ट प्रतिबंधन स्थल):- The plasmid must have unique restriction for sites common restriction enzymes in use.

(प्लाज्मिड में विशिष्ट प्रतिबंधन स्थल होने चाहिए ताकि सामान्य प्रतिबंध एंजाइमों का उपयोग किया जा सके।)

vi. Multiple cloning sites (बहु क्लोनिंग स्थल):- This property permits the insertion of gene of interest and plasmid recircularization.

(यह गुण वांछित जीन के समावेशऔर प्लाज्मिड पुनरवृतिकरण के लिए आवश्यक होता है।)

vii. Insertional inactivation (समावेश निष्क्रियण):- The plasmid must have unique sites for restriction enzymes in marker genes. This will help us for the selection of recombinants by insertional inactivation method.

(प्लाज्मिड में मार्कर जीन के अन्दर प्रतिबंधन एंजाइमों के लिए प्रतिबंधन स्थल होने चाहिए। यह समावेश निष्क्रियण विधि द्वारा पुनर्योजियों के वरण में हमारी सहायता करता है।

viii. Pathogenicity (रोगजनकता):- The plasmid should not have any pathogenic property.

(प्लाज्मिड में कोई रोगजनक गुण नहीं होना चाहिए।)

ix. Should not be transferred by conjugation (संयुग्मन द्वारा स्थानांतरित नहीं होने चाहिए ):- This property of vector molecule prevents recombinant DNA to escape to natural population of bacteria.

(वाहक अणु का यह गुण पुनर्योजी DNA को जीवाणुओं की प्राकृतिक समष्टि में जाने से रोकता है।)

x. Selectable marker gene ( वरण मार्कर जीन):- Vector molecules should have some detectable traits. These traits enable the transformed cells to be identified among the non-transformed ones. eg. antibiotic resistance gene.

(वाहक अणुओं में कुछ पता लगाने योग्य लक्षण होने चाहिए। ये लक्षण रूपांतरित कोशिकाओं को अरूपांतरित कोशिकाओं के बीच पहचानने में सक्षम बनाते हैं। उदा. प्रतिजैविक प्रतिरोधी जीन।)

Examples (उदाहरण):-

a. pBR322:-

- pBR322 is a widely-used E. coli cloning vector. 

(pBR322 एक व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला E. coli क्लोनिंग वाहक है।)

- It was created in 1977 in the laboratory of Herbert Boyer at the University of California San Francisco. 

(यह 1977 में कैलिफोर्निया सैन फ्रांसिस्को विश्वविद्यालय में हर्बर्ट बोयर की प्रयोगशाला में बनाया गया था।)

- The p stands for "plasmid" and BR for "Bolivar" and "Rodriguez", researchers who constructed it.

(p "प्लाज्मिड" के लिए और BR "बोलीवर" व "रोड्रिगेज" के लिए है जिन्होनें इसका निर्माण किया था।)

- pBR322 is 4363 base pairs in length.

(pBR322 का आकार 4363 क्षार युग्म होते हैं।)

b. pUC7:-

- pUC plasmids are small, high copy number plasmids of size 2686bp.

(pUC प्लाज्मिड आकार में छोटे, उच्च प्रतिलिपि संख्या वाले व 2686 क्षार युग्मों के बने होते हैं।)

- This series of cloning vectors were developed by Messing and co-workers in the University of California. 

(क्लोनिंग वाहकों की यह श्रृंखला कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय में मेसिंग व सहकर्मियों द्वारा विकसित की गई थी।)

- The p in its name stands for plasmid and UC represents the University of California.

(इसके नाम में p प्लाज्मिड के लिए है और UC कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय का प्रतिनिधित्व करता है।)

c. pSC101:-

- pSC plasmids are large, low copy number plasmids of size 9263bp.

(pSC प्लाज्मिड आकार में बड़े, कम प्रतिलिपि संख्या वाले व 9263 क्षार युग्मों के बने होते हैं।)

- It was the first cloning vector, used in 1973 by Herbert Boyer and Stanley Norman Cohen. 

(यह पहला क्लोनिंग वाहक था, जिसका उपयोग 1973 में हर्बर्ट बोयर और स्टेनले नॉर्मन कोहन द्वारा किया गया था।)

- The plasmid is a natural plasmid from Salmonella typhimurium.

(यह प्लाज्मिड Salmonella typhimurium का एक प्राकृतिक प्लाज्मिड है।)

- The p in its name stands for plasmid and SC represents the Stanley Cohen.

(इसके नाम में p प्लाज्मिड के लिए है और SC स्टेनले कोहन के लिए होता है।)