वैज्ञानिकों की एक समूह ने इस लंबे समय से चले आ रहे मॉडल में एक बुनियादी कमी का पता लगाया है कि बैक्टीरिया जीन अभिव्यक्ति (gene expression) को कैसे नियंत्रित करते हैं। यह खोज तपेदिक और अन्य जीवाणुओं के संक्रमणों से लड़ने के लिए नई रणनीतियों का आधार बन सकती है।
तपेदिक दुनिया की सबसे घातक संक्रामक बीमारियों में से एक है, और दवा-प्रतिरोधी (drug-resistant) स्ट्रेन इस बीमारी के इलाज के लिए एक बढ़ता हुआ वैश्विक खतरा बन रहे हैं। M. tuberculosis (TB) बैक्टीरिया अत्यधिक तनावपूर्ण स्थितियों में जीन अभिव्यक्ति को सटीक रूप से नियंत्रित करके मानव शरीर के अंदर जीवित रहते हैं।
सालों से, वैज्ञानिकों का मानना था कि σ (सिग्मा) फैक्टर नामक एक प्रोटीन RNA पॉलीमरेज़ से जुड़ता है, बैक्टीरियल ट्रांसक्रिप्शन शुरू करता है, और फिर जैसे ही एंजाइम RNA को लंबा करना शुरू करता है, यह अलग हो जाता है। इस प्रक्रिया को σ-चक्र (σ-cycle) के रूप में जाना जाता है, और यह माना जाता था कि यह TB बैक्टीरिया सहित सभी बैक्टीरिया में सार्वभौमिक है।
विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग (डीएसटी) के एक स्वायत्त संस्थान, बोस संस्थान, कोलकाता के एक नए अध्ययन ने इस धारणा को गलत साबित कर दिया है।
शोधकर्ताओं डॉ. जयंत मुखोपाध्याय और डॉ. एन. हाजरा ने पाया कि M. tuberculosis में कुछ σ फैक्टर ट्रांसक्रिप्शन के दौरान RNA पॉलीमरेज़ से अलग हो जाते हैं, जबकि अन्य पूरी प्रक्रिया के दौरान मजबूती से जुड़े रहते हैं।
उनका शोध, जो अंतरराष्ट्रीय जर्नल 'न्यूक्लिक एसिड्स रिसर्च' में प्रकाशित हुआ है, यह खुलासा करता है कि आणविक जीव विज्ञान की पाठ्यपुस्तकों में दशकों से पढ़ाया जाने वाला एक तंत्र—तथाकथित "सार्वभौमिक σ-चक्र" सभी बैक्टीरिया या सभी नियामक प्रोटीनों पर लागू नहीं होता है।
यह अध्ययन तपेदिक (TB) पैदा करने वाले बैक्टीरिया, Mycobacterium tuberculosis पर केंद्रित है, और दिखाता है कि अलग-अलग σ (सिग्मा) फैक्टर—वे प्रोटीन जो RNA पॉलीमरेज़ को विशिष्ट जीनों तक निर्देशित करते हैं, जीन अभिव्यक्ति के पहले चरण, यानी ट्रांसक्रिप्शन के दौरान आश्चर्यजनक रूप से अलग-अलग तरीकों से व्यवहार करते हैं।
चित्र: ट्रांसक्रिप्शन विस्तार के दौरान Mycobacterium Tuberculosis के RNA पॉलीमरेज़ के साथ विभिन्न σ फैक्टरों का अलग-अलग जुड़ाव
उन्नत जैव-रासायनिक और कोशिकीय तकनीकों के संयोजन का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने तीन अलग-अलग σ फैक्टरों की जांच की। इनमें σA (प्राथमिक हाउसकीपिंग σ फैक्टर), σE (तनाव-प्रतिक्रियाशील σ फैक्टर), और σF (तनाव में जीवित रहने और अनुकूलन से जुड़ा σ फैक्टर) शामिल हैं।
उन्होंने पाया कि σA और σE ट्रांसक्रिप्शन विस्तार के दौरान RNA पॉलीमरेज़ से अलग हो जाते हैं—या तो तुरंत या धीरे-धीरे। इसके विपरीत, σF एंजाइम के साथ मजबूती से जुड़ा रहता है, भले ही ट्रांसक्रिप्शन की प्रक्रिया आगे बढ़ रही हो। यह अध्ययन, जो 'न्यूक्लिक एसिड्स' जर्नल में प्रकाशित हुआ है, दिखाता है कि बैक्टीरिया किसी एक सार्वभौमिक तंत्र पर निर्भर नहीं रहते हैं। वे जीन अभिव्यक्ति को विनियमित करने के लिए कई, बारीकी से समायोजित रणनीतियों का उपयोग करते हैं। यह खोज कि σF, RNA पॉलीमरेज़ से जुड़ा रहता है, एक ऐसे अब तक अज्ञात तंत्र का संकेत देती है जिसके द्वारा बैक्टीरिया तनाव-प्रतिक्रिया जीनों की निरंतर अभिव्यक्ति सुनिश्चित करता है; यह एक ऐसी अंतर्दृष्टि है जिसके TB जीव विज्ञान के लिए महत्वपूर्ण निहितार्थ हैं।
यह दर्शाते हुए कि σ–RNA पॉलीमरेज़ की परस्पर क्रियाएँ σ-कारक की संरचना के आधार पर अलग-अलग होती हैं, यह अध्ययन रोगाणुरोधी दवाओं के विकास के लिए नए, अत्यधिक विशिष्ट लक्ष्यों को उजागर करता है। एंजाइम के सक्रिय स्थलों को लक्षित करने के बजाय—जहाँ अक्सर प्रतिरोध उत्पन्न होता है—भविष्य की दवाएँ उन महत्वपूर्ण प्रोटीन-प्रोटीन परस्पर क्रियाओं को बाधित कर सकती हैं जो बैक्टीरिया के जीवित रहने के लिए आवश्यक हैं।
शोध समूह ने इन विट्रो ट्रांसक्रिप्शन एसेज़, फ्लोरेसेंस-आधारित मापन, उच्च-रिज़ॉल्यूशन प्रोटीन परस्पर क्रिया अध्ययनों और क्रोमेटिन इम्यूनोप्रेसिपिटेशन का उपयोग करके इन विवो सत्यापन का प्रयोग किया, जिसके बाद क्वांटिटेटिव PCR किया गया। जैसे-जैसे एंटीबायोटिक प्रतिरोध लगातार बढ़ रहा है, बुनियादी आणविक समझ पर आधारित इस तरह की अंतर्दृष्टियाँ मौलिक विज्ञान को आगे बढ़ा सकती हैं और रोगाणुरोधी उपचारों की अगली पीढ़ी को आकार देने में महत्वपूर्ण साबित हो सकती हैं।
प्रकाशन लिंक: DOI: https://doi.org/10.1093/nar/gkaf1459
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