बायोसेंसर वास्तविक समय में NADPH और NADP+ का अनुपात दिखाते हैं / कोशिकाओं के सुरक्षात्मक कार्य के विकास में अंतर्दृष्टि
जीव में जैविक कोशिकाओं के कई महत्वपूर्ण कार्य होते हैं। उदाहरण के लिए, वे प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट और वसा का उत्पादन करते हैं। लेकिन वे हानिकारक अणुओं को विषहरण करने और संकेतों और प्रतिरक्षा रक्षा कदमों को प्रसारित करने के लिए भी जिम्मेदार हैं। इन प्रक्रियाओं को चलाने के लिए एक तथाकथित रेडॉक्स क्षमता की आवश्यकता होती है। यह एनएडीपीएच (नकारात्मक रूप से चार्ज, “कम” रूप में निकोटिनमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट) और इसके ऑक्सीकृत रूप एनएडीपी के अनुपात पर निर्भर करता है।+. मुंस्टर विश्वविद्यालय के प्लांट बायोटेक्नोलॉजिस्ट प्रोफेसर मार्कस श्वार्ज़लैंडर और सारलैंड विश्वविद्यालय के बायोकेमिस्ट प्रोफेसर ब्रूस मॉर्गन के नेतृत्व में एक टीम ने अब नए बायोसेंसर विकसित किए हैं जिनके साथ एनएडीपीएच और एनएडीपी का अनुपात+ पहली बार वास्तविक समय में जीवित कोशिकाओं में मापा जा सकता है। टीम के अवलोकन कोशिकाओं के सबसे महत्वपूर्ण सुरक्षात्मक कार्य, सेलुलर विषहरण के विकास में नई अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं।
एनएडीपी कोशिका में कई प्रतिक्रियाओं में शामिल होता है जिसमें इलेक्ट्रॉनों को विभिन्न पदार्थों के बीच स्थानांतरित किया जाता है। “आप एनएडीपीएच और एनएडीपी के अनुपात की कल्पना कर सकते हैं+ एक रिचार्जेबल बैटरी के चार्ज की तरह,” मार्कस श्वार्ज़लैंडर बताते हैं। हालांकि, सभी जैविक कोशिकाओं में कई अलग-अलग बैटरियां होती हैं, जिनके कोशिकाओं के विभिन्न क्षेत्रों में अलग-अलग चार्ज भी होते हैं। “अब तक, इनमें से केवल कुछ बैटरियों को ही पढ़ा जा सका है, या ऐसा करने के लिए कोशिकाओं को नष्ट करना पड़ा, जो माप को गलत साबित करता है,'' पीएचडी उम्मीदवार जान-ओले निमेयर बताते हैं। वैज्ञानिकों ने अब बायोसेंसर का एक परिवार विकसित किया है जो आनुवंशिक रूप से एन्कोडेड हैं और इस प्रकार कोशिकाओं द्वारा स्वयं निर्मित होते हैं और कोशिका में सही स्थान पर पहुँचाया जाता है। इन बायोसेंसरों को प्रकाश या प्रतिदीप्ति द्वारा पढ़ा जा सकता है ताकि उनका उपयोग जीवित कोशिकाओं और ऊतकों में गैर-विनाशकारी रूप से किया जा सके।
नए सेंसर के लिए, वैज्ञानिकों ने पहले से विकसित फ्लोरोसेंट अणु को संशोधित करने के लिए आनुवंशिक इंजीनियरिंग विधियों का उपयोग किया, जिसमें ल्यूमिनसेंट जेलीफ़िश प्रोटीन के कुछ हिस्से शामिल हैं, इस तरह से कि यह विशेष रूप से एनएडीपीएच और एनएडीपी को पहचान सके।+. अन्य बातों के अलावा, उन्होंने पाया कि “एनएडीपी चार्ज” बहुत मजबूत है और आवश्यकता पड़ने पर सेलुलर चयापचय द्वारा विशेष रूप से कुशलतापूर्वक रिचार्ज किया जाता है। उन्होंने “एनएडीपी चार्ज चक्र” भी देखा, यानी कोशिका विभाजन के दौरान सेल बैटरी का दोलन, और एनएडीपी बैटरी पर प्रकाश संश्लेषण और ऑक्सीजन की उपलब्धता का प्रभाव। एक अन्य महत्वपूर्ण खोज यह थी कि प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों का विषहरण – जैसे कि हाइड्रोजन पेरोक्साइड – मुख्य रूप से कोशिकाओं में मौजूद ग्लूटाथियोन (एक ट्राइपेप्टाइड जो कोशिका में तुलनात्मक रूप से उच्च सांद्रता में मौजूद होता है) के माध्यम से होता है, चाहे वह खमीर में हो, पौधे में या स्तनधारी कोशिकाओं। ब्रूस मॉर्गन ने जोर देकर कहा, “यह खोज प्रचलित दृष्टिकोण को चुनौती देती है कि तथाकथित थिओरेडॉक्सिन विषहरण मार्ग ऑक्सीडेटिव तनाव से बचाव के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।”
परियोजना में शामिल अन्य समूहों में सेल जीवविज्ञानी प्रोफेसर कार्स्टन ग्राशॉफ की टीम, मुंस्टर विश्वविद्यालय से, साथ ही कोलोन और ब्रुसेल्स विश्वविद्यालयों के समूह शामिल हैं। परियोजना, जिसके परिणाम अब वैज्ञानिक पत्रिका “नेचर कम्युनिकेशंस” में प्रकाशित हुए हैं, को जर्मन रिसर्च फाउंडेशन (डीएफजी), डीएफजी के “स्टेट मेजर इंस्ट्रुमेंटेशन” कार्यक्रम और नॉर्थ राइन-वेस्टफेलिया राज्य से वित्तीय सहायता मिली। साथ ही सारलैंड विश्वविद्यालय से “अभिनव तकनीकों के लिए बीज अनुदान”।
मूल प्रकाशन
शेरशेल एम., नीमियर जो एट अल (2024): एनएडीपीएच-एनएडीपी का एक परिवार+ बायोसेंसर यूकेरियोट्स में केंद्रीय रेडॉक्स चयापचय की विवो गतिशीलता को प्रकट करता है। प्रकृति संचार 15,10704; डीओआई: 10.1038/एस41467-024-55302-एक्स
