वायरस के खिलाफ लड़ाई में एक गढ़ – 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 का 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 विभिन्न रणनीतियाँ विकसित की हैं। इनमें से कई जीवाणु प्रतिरक्षा प्रणालियाँ लंबे समय से ज्ञात हैं। हम्बोल्ट-यूनिवर्सिटीएट ज़ू बर्लिन में जीवविज्ञान संस्थान के मार्क एरहार्ट और फिलिप पोप, डेनमार्क और न्यूजीलैंड के सहयोगियों और अन्य भागीदारों के साथ मिलकर, अब फेज के खिलाफ एक उपन्यास जीवाणु रक्षा प्रणाली की संरचना और कार्य का अनावरण किया है। इसकी खोज 2018 में एक इज़राइली अनुसंधान समूह द्वारा की गई थी और इसका नाम ज़ोर्या के नाम पर रखा गया था, जो स्लाव पौराणिक कथाओं में एक आकृति थी। शोध के नतीजे अब प्रसिद्ध वैज्ञानिक पत्रिका में प्रकाशित हुए हैं प्रकृति.

ज़ोर्या प्रणाली फ़ेज़ हमलों को पहचानती है और एक प्रारंभिक और सटीक रक्षा को सक्रिय करती है जो मेज़बान कोशिका की मृत्यु से बचते हुए फ़ेज़ डीएनए को नष्ट कर देती है। हम्बोल्ट-यूनिवर्सिटी ज़ू बर्लिन में आणविक माइक्रोबायोलॉजी लैब के प्रमुख प्रोफ़ेसर मार्क एरहार्ड्ट बताते हैं, “ज़ोर्या एक सुरक्षा कवच के साथ एक प्रारंभिक चेतावनी प्रणाली की तरह है। यह हमले के पहले संकेतों को पहचानता है और घुसपैठिए को रोकने के लिए बहुत तेज़ी से प्रतिक्रिया करता है।” अध्ययन के प्रमुख लेखकों में से एक।

फ़ेज़ के विरुद्ध गढ़

क्रायो-इलेक्ट्रॉन और प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोपी जैसे अत्याधुनिक तरीकों का उपयोग करके ज़ोर्या प्रणाली की जांच से पता चलता है कि इसमें एक जटिल आणविक मोटर और कई विशेष घटक शामिल हैं। यह मोटर प्रारंभिक चरण में फ़ेज़ के प्रवेश के कारण कोशिका दीवार में होने वाले परिवर्तनों को महसूस करती है और सुरक्षात्मक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला को ट्रिगर करती है। यह पहले से अज्ञात तंत्र जीवाणु कोशिका को 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 या – दूसरे शब्दों में – खुद को 'बलिदान' देकर 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 भीतर -260 डिग्री सेल्सियस तक के बहुत कम तापमान पर ठंडा किया गया। यह शॉक फ्रीजिंग बर्फ के क्रिस्टल के निर्माण को रोकता है ताकि अणु अपना प्राकृतिक रूप बनाए रखें। 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

बैक्टीरिया की इस एंटीवायरल प्रणाली के डिकोडिंग के दूरगामी प्रभाव हैं: एक ओर, यह फ़ेज-बैक्टीरिया इंटरैक्शन के तंत्र की बेहतर समझ में योगदान देता है। दूसरी ओर, निष्कर्ष जैव प्रौद्योगिकी अनुप्रयोगों के लिए नए रास्ते खोलते हैं। जीव विज्ञान विभाग के विजिटिंग प्रोफेसर और सह-लेखक प्रोफेसर फिलिप पॉप कहते हैं, “ज़ोर्या प्रणाली आनुवंशिक सामग्री के सटीक हेरफेर या जीवाणु संक्रमण के खिलाफ उपन्यास उपचारों के विकास के लिए नवीन उपकरणों के विकास के आधार के रूप में काम कर सकती है।” अध्ययन का. जीनोम संपादन के लिए नोबेल पुरस्कार विजेता सीआरआईएसपीआर-कैस विधि का विकास भी 2000 के दशक में खोजी गई एक जीवाणु प्रतिरक्षा प्रणाली पर आधारित है जो वायरस से रक्षा करती है। फिलिप पॉप के लिए, वर्तमान अध्ययन भी आणविक जीव विज्ञान की सुंदरता का एक उदाहरण है: “यह देखना दिलचस्प है कि बैक्टीरिया द्वारा विकसित जीवित रहने की रणनीतियाँ कितनी शानदार हैं। ज़ोर्या हमें दिखाता है कि हम अभी भी इन छोटे लेकिन अविश्वसनीय रूप से जटिल जीवों के बारे में कितना सीख सकते हैं ।”

लेखकों के बारे में

प्रोफ़ेसर मार्क एरहार्ड्ट हम्बोल्ट-यूनिवर्सिटीएट ज़ू बर्लिन में इंस्टीट्यूट ऑफ बायोलॉजी में आणविक माइक्रोबायोलॉजी अनुसंधान समूह के प्रमुख हैं। उनका शोध बैक्टीरियल गतिशीलता और बैक्टीरियल एंटी-फेज रक्षा तंत्र पर केंद्रित है। प्रोफेसर फिलिप पॉप हम्बोल्ट-यूनिवर्सिटी में जीवविज्ञान संस्थान में एक विजिटिंग प्रोफेसर और समूह नेता हैं। वह माइक्रोस्कोपी और आणविक सूक्ष्म जीव विज्ञान के बीच इंटरफेस पर अनुसंधान करता है।