वायरस के खिलाफ लड़ाई में अहम भूमिका – नई जीवाणु प्रतिरक्षा प्रणाली को डिकोड किया गया

अंतर्राष्ट्रीय अनुसंधान दल ने पहली बार ज़ोर्या प्रणाली की संरचना और कार्य का वर्णन किया है, जो बैक्टीरिया के खिलाफ एक अत्यधिक विशिष्ट एंटीवायरल सुरक्षा तंत्र है।

बैक्टीरिया लगातार वायरस, तथाकथित फ़ेज, से संक्रमित होते हैं, जो बैक्टीरिया को मेजबान कोशिकाओं के रूप में उपयोग करते हैं। हालाँकि, विकास के क्रम में बैक्टीरिया ने खुद को इन हमलों से बचाने के लिए कई तरह की रणनीतियाँ विकसित की हैं। इनमें से कई जीवाणु प्रतिरक्षा प्रणालियाँ लंबे समय से ज्ञात हैं। मार्क एरहार्ट और फिलिप पोप, दोनों हम्बोल्ट-यूनिवर्सिटैट ज़ू बर्लिन में जीवविज्ञान संस्थान से, डेनमार्क और न्यूजीलैंड के सहयोगियों और अन्य सहयोग भागीदारों के साथ, अब फेज के खिलाफ एक उपन्यास जीवाणु रक्षा प्रणाली की संरचना और कार्य को समझ गए हैं। इसे मूल रूप से 2018 में एक इज़राइली अनुसंधान समूह द्वारा खोजा गया था और इसका नाम स्लाव पौराणिक कथाओं में एक आकृति ज़ोर्या के नाम पर रखा गया था। शोध के नतीजे अब प्रसिद्ध जर्नल नेचर में प्रकाशित हुए हैं।

ज़ोर्या प्रणाली फ़ेज़ हमलों का पता लगाती है और एक प्रारंभिक और सटीक बचाव को सक्रिय करती है जो मेजबान कोशिका के मरने के बिना वायरस को हानिरहित बना देती है। ज़ोर्या एक सुरक्षा कवच के साथ एक प्रारंभिक चेतावनी प्रणाली की तरह है। यह किसी हमले के पहले संकेतों को पहचानता है और घुसपैठिए को रोकने के लिए बिजली की गति से प्रतिक्रिया करता है,” बर्लिन में हम्बोल्ट विश्वविद्यालय में आणविक माइक्रोबायोलॉजी अनुसंधान समूह के प्रमुख और अध्ययन के प्रमुख लेखकों में से एक मार्क एरहार्ड्ट बताते हैं।

फ़ेज के विरुद्ध आणविक कवच

क्रायो-इलेक्ट्रॉन और प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोपी जैसे अत्याधुनिक तरीकों का उपयोग करके ज़ोर्या प्रणाली की जांच से पता चलता है कि इसमें एक अद्वितीय आणविक मोटर और कई विशेष घटक शामिल हैं। यह मोटर प्रारंभिक चरण में आक्रमणकारी फेज के कारण कोशिका आवरण में होने वाले परिवर्तनों को पहचानती है और सुरक्षात्मक प्रतिक्रियाओं के अनुक्रम को ट्रिगर करती है। यह पहले से अज्ञात तंत्र जीवाणु कोशिका को विशेष रूप से फ़ेज़ डीएनए को ख़राब करने में सक्षम बनाता है ताकि वायरस मेजबान कोशिका में गुणा न कर सके। यह उल्लेखनीय है, क्योंकि बैक्टीरिया आमतौर पर कोशिका मृत्यु को प्रेरित करके, यानी खुद को “बलिदान” करके फेज को बढ़ने से रोकते हैं। एरहार्ट कहते हैं, “ज़ोर्या प्रणाली को डिकोड करना एक ख़जाना खोलने जैसा था।” “आप इस आणविक कृति के नए पहलुओं की खोज करते रहें।”

प्रोटीन कॉम्प्लेक्स की संरचना का विश्लेषण करने के लिए, क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग करके नमूनों को एक सेकंड के कुछ अंश के भीतर -260 डिग्री सेल्सियस तक बहुत कम तापमान पर ठंडा किया गया था। यह शॉक फ्रीजिंग बर्फ के क्रिस्टल के निर्माण को रोकता है ताकि अणु अपने प्राकृतिक रूप में बने रहें। बदले में, प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोपी ने बैक्टीरिया कोशिकाओं के साथ वायरस कणों की बातचीत में एक अंतर्दृष्टि प्रदान की।

जैव प्रौद्योगिकी अनुप्रयोगों के लिए नई संभावनाएँ

इस वायरस रक्षा प्रणाली की डिकोडिंग के दूरगामी प्रभाव हैं: एक ओर, यह फ़ेज़-बैक्टीरिया इंटरैक्शन के तंत्र की बेहतर समझ में योगदान देता है। दूसरी ओर, निष्कर्ष जैव प्रौद्योगिकी अनुप्रयोगों के लिए नई संभावनाएं खोलते हैं। ज़ोर्या प्रणाली आनुवंशिक सामग्री के लक्षित हेरफेर के लिए या जीवाणु संक्रमण के खिलाफ उपन्यास उपचारों के विकास के लिए नवीन उपकरणों के विकास के लिए एक आधार के रूप में काम कर सकती है,” जीव विज्ञान संस्थान में विजिटिंग प्रोफेसर और सह-लेखक प्रोफेसर फिलिप पॉप कहते हैं। अध्ययन के अनुसार, जीनोम संपादन के लिए नोबेल पुरस्कार विजेता सीआरआईएसपीआर-कैस पद्धति का विकास भी 2000 के दशक में वायरस से बचाव के लिए खोजी गई एक जीवाणु प्रतिरक्षा प्रणाली पर आधारित है, फिलिप पॉप के लिए यह कार्य भी इसका एक उदाहरण है आणविक जीव विज्ञान की सुंदरता: “बैक्टीरिया द्वारा विकसित की जाने वाली शानदार जीवित रहने की रणनीतियों को देखना आकर्षक है। ज़ोर्या हमें दिखाती है कि हम अभी भी इन छोटे लेकिन अविश्वसनीय रूप से जटिल जीवों के बारे में कितना कुछ सीख सकते हैं।”

लेखकों के बारे में

मार्क एरहार्ट बर्लिन के हम्बोल्ट विश्वविद्यालय में जीव विज्ञान संस्थान में आणविक माइक्रोबायोलॉजी समूह के प्रमुख हैं। उनका शोध बैक्टीरियल लोकोमोशन और फेज रक्षा प्रणालियों के तंत्र पर केंद्रित है। फिलिप पोप हम्बोल्ट-यूनिवर्सिटी में जीवविज्ञान संस्थान में एक विजिटिंग प्रोफेसर और समूह नेता हैं। वह माइक्रोस्कोपी और आणविक सूक्ष्म जीव विज्ञान के इंटरफेस पर अनुसंधान करते हैं।

फोटो: जीवाणु वायरस रक्षा प्रणाली ज़ोर्या का 3डी मॉडल