Tuesday, September 27, 2022
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प्रोकैरियोट्स चरणों को पहचानने के लिए सीखने में सक्षम हैं

टीआमतौर पर जीनोम एडिटिंग के लिए इस्तेमाल की जाने वाली सीआरआईएसपीआर तकनीक मूल रूप से बैक्टीरियोफेज से बचाने के लिए पैदा हुए बैक्टीरिया रक्षा तंत्र पर आधारित थी, हालांकि उनके सक्रियण के तरीके ने काफी हद तक वैज्ञानिकों को हटा दिया है। इस घटना को समझने के क्रम में, एमआईटी और हार्वर्ड के ब्रॉड इंस्टीट्यूट और मैकगवर्न इंस्टीट्यूट फॉर ब्रेन रिसर्च के शोधकर्ताओं ने बैक्टीरियोफेज में दो प्रोटीन की पहचान की है, वायरस जो बैक्टीरिया को संक्रमित करते हैं, जो बैक्टीरिया और पुरातन प्रतिरक्षा रक्षा प्रणालियों को सक्रिय करते हैं। टीम ने 12 अगस्त को अपनी रिपोर्ट प्रकाशित की विज्ञान.

यह शोध 2020 के एक अध्ययन का अनुवर्ती था, इसमें भी विज्ञान, जहां शोधकर्ताओं ने कई हजार जीवाणु प्रतिरक्षा रक्षा जीन की पहचान की जो बैक्टीरियोफेज से रक्षा करते हैं। दोनों पत्रों का नेतृत्व ने किया था एलेक्स गाओ, एक स्टैनफोर्ड बायोकेमिस्ट जिन्होंने हार्वर्ड सोसाइटी ऑफ फेलो में एक जूनियर फेलो रहते हुए नए अध्ययन का सह-लेखन किया। वह बोलता है वैज्ञानिक कि वह और उनके सहयोगियों को प्रोकैरियोटिक जीन आर्किटेक्चर की मानव “जन्मजात प्रतिरक्षा पैटर्न मान्यता रिसेप्टर्स” की समानता से चिंतित थे।

यूकेरियोटिक जीवों में, प्रतिरक्षा रिसेप्टर्स शरीर की रक्षा के लिए महत्वपूर्ण हैं। ये रिसेप्टर्स, जो जन्मजात में मौजूद हैं प्रतिरक्षा तंत्रसामान्य रोगजनकों को पहचानें और उनसे लड़ने के लिए श्वेत रक्त कोशिकाओं को सक्रिय करें। शोधकर्ता जानना चाहते थे कि क्या यूकेरियोटिक और प्रोकैरियोटिक जन्मजात प्रतिरक्षा प्रणाली के बीच रूपात्मक समानता उनकी कार्यक्षमता तक फैली हुई है, और आणविक तंत्र भी जिसके माध्यम से वे सक्रिय होते हैं। इसलिए उन्होंने जीवाणु प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं को ट्रिगर करने वाले घटक भागों की पहचान करने के लिए बैक्टीरियोफेज की जांच की।

गाओ और उनकी टीम ने . के दो समूहों का निर्माण किया इशरीकिया कोली-एक जिसमें कुछ प्रतिरक्षा जीन होते हैं और एक जिसमें उनकी कमी होती है – PhiV-1 कोलीफेज (एक बैक्टीरियोफेज जो विशेष रूप से कोलीफॉर्म बैक्टीरिया को संक्रमित करता है) के क्लोन जीनोमिक टुकड़ों से के व्यवहार का अध्ययन करने के लिए ई कोलाई वायरस से संक्रमित होने पर।

शोधकर्ता जानना चाहते थे कि कैसे वायरल संक्रमण ने एंटीवायरल STANDs (Avs) को सक्रिय किया – बैक्टीरियल प्रोटीन जो वायरस का पता लगाते हैं – प्रोकैरियोटिक रक्षा प्रणाली में और क्या इस गतिविधि के लिए जिम्मेदार वायरस में विशिष्ट ट्रिगर अणु थे। उन्होंने अनुमान लगाया कि एंटीवायरल ट्रिगर के साथ एवीएस प्रोटीन के सह-अभिव्यक्ति से संबंधित वायरल जीन को हटा दिया जाएगा, और अंततः वायरस की मृत्यु हो जाएगी। इसे ध्यान में रखते हुए, टीम ने वायरस के जीनोम को अनुक्रमित किया और पाया कि दो जीन, जो बड़े टर्मिनेज सबयूनिट और पोर्टल प्रोटीन को एन्कोड करते हैं, प्रोकैरियोटिक एवीएस प्रोटीन द्वारा लक्षित और हटा दिए गए थे।

बड़े टर्मिनेज सबयूनिट और पोर्टल प्रोटीन क्रमशः फेज के सिर और पूंछ क्षेत्रों में स्थित जैविक मोटर हैं, जो बैक्टीरियोफेज के डीएनए को उनके मेजबान में स्थानांतरित करने में सहायता करते हैं। इन घटकों को सामूहिक रूप से हॉलमार्क प्रोटीन कहा जाता है। टीम ने पाया कि जब सह-एक्सप्रेस किया गया, तो एवीएस प्रोटीन ने विशेष रूप से दो जीनों को लक्षित और मारा, जिससे बैक्टीरियोफेज की मृत्यु हो गई। फिर उन्होंने 24 अन्य प्रकार के बैक्टीरियोफेज के लिए इस प्रक्रिया को दोहराया, जिसमें पाया गया कि ई कोलाई प्रत्येक के खिलाफ एक ही प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया शुरू की।

“रक्षा जीन अत्यंत बहुमुखी हैं; वे न केवल एक वायरस से बल्कि विभिन्न वायरस के एक बड़े पैनल से संबंधित पोर्टल और टर्मिनेज प्रोटीन को पहचान सकते हैं, ”गाओ कहते हैं। “इससे पता चलता है कि वे व्यक्तिगत सेंसर नहीं थे बल्कि पैटर्न पहचान रिसेप्टर्स थे जो लक्ष्य प्रोटीन के समान त्रि-आयामी गुना को पहचान सकते हैं।”

प्रतिरक्षा सक्रियण के सटीक तंत्र की पूरी तस्वीर प्राप्त करने के लिए, शोधकर्ताओं ने क्रायो-इलेक्ट्रॉन इमेजिंग का उपयोग करके एवीएस और फेज प्रोटीन की 3 डी संरचनाओं का विश्लेषण किया। उनके विश्लेषण से पता चला कि एवीएस प्रोटीन सीधे हॉलमार्क प्रोटीन की संरचनात्मक विशेषताओं का पता लगाता है। इसने यह भी दिखाया कि उनकी जैविक संरचनाएं एक दूसरे के साथ मेल खाती हैं, जिससे पता चलता है कि सक्रियण से पहले प्रोटीन बैक्टीरिया के भीतर टेट्रामर बनाने के लिए एक साथ आते हैं।

“यह तेजी से स्पष्ट हो रहा है कि इन सभी प्रणालियों में बैक्टीरिया को वायरस से बचाव करना पड़ता है, ऐसा लगता है कि बहुत समानताएं हैं [with] उनके यूकेरियोटिक समकक्ष,” जैकब बोबोनिस कहते हैं, जो यूरोपीय आणविक जीवविज्ञान प्रयोगशाला में बैक्टीरिया और बैक्टीरियोफेज प्रतिरक्षा प्रणाली का अध्ययन करते हैं, लेकिन इस अध्ययन का हिस्सा नहीं थे।

बोबोनिस का कहना है कि यह एक “बहुत महत्वपूर्ण उभरता हुआ क्षेत्र” है, यह समझने के लिए कि “बैक्टीरिया और वायरस एक दूसरे से कैसे बात करते हैं” चिकित्सीय वायरस के डिजाइन में सहायता कर सकते हैं जो विशिष्ट, रोगजनक बैक्टीरिया को लक्षित कर सकते हैं।

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