Thursday, October 6, 2022
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फंगल शीत अनुकूलन प्रोटीन संरचना परिवर्तन से जुड़ा हुआ है: अध्ययन

टीयहां केवल एक निश्चित मात्रा में तनाव है जो जैविक संरचनाएं अलग होने से पहले सामना कर सकती हैं। उदाहरण के लिए, −3 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान के संपर्क में आने पर ऊतक के तरल पदार्थ बर्फ के क्रिस्टल में जम जाते हैं, और एंजाइम टूट जाते हैं और बेहद कम तापमान पर निष्क्रिय हो जाते हैं। लेकिन ऐसे जीव हैं जो ऐसी कठोर परिस्थितियों में पनपने के लिए बने हैं। उदाहरण के लिए, कवक की कुछ प्रजातियां, अंटार्कटिका में कठोर मौसम से बच सकती हैं, और वैज्ञानिकों ने यह पता लगाने की कोशिश में वर्षों बिताए हैं कि कैसे। में प्रकाशित एक अध्ययन विज्ञान अग्रिम 7 सितंबर को पता चलता है कि ये ध्रुवीय जीव अपने प्रोटीन के असंरचित क्षेत्रों में बदलाव के कारण अनुकूलित हो सकते हैं।

प्रोटीन के आंतरिक रूप से अव्यवस्थित क्षेत्र (IDRs) प्रोटीन के निराकार, तरल जैसे भाग होते हैं जिनमें कार्यात्मक आकार में मोड़ने की क्षमता का अभाव होता है और अक्सर RNA के साथ नग्न, या झिल्ली रहित, कोशिका अंग बनाने के लिए प्रतिक्रिया करते हैं जैसे कि न्यूक्लियस तरल-तरल चरण पृथक्करण (एलएलपीएस) के रूप में जानी जाने वाली घटना के माध्यम से।

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अध्ययन से पता चलता है कि यीस्ट आईडीआर में कठोर ठंड के अनुभवी विकासवादी परिवर्तनों के अनुकूल हैं, जो बदलते हैं कि चरण पृथक्करण कैसे होता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि ध्रुवीय क्षेत्रों के अनुकूल प्रजातियों में आईडीआर की संरचना समशीतोष्ण क्षेत्रों से अलग है।

ठंड में ट्रांसक्रिप्शन कैसे होता है, इसका अध्ययन करते हुए शोधकर्ताओं ने इन अंतरों पर ठोकर खाई। वे आरएनए पोलीमरेज़ II मल्टीसुबुनिट एंजाइम-कार्बोक्सी-टर्मिनल डोमेन (एक IDR) और Ess1 प्रोलिल आइसोमेरेज़ की प्रतिलेखन प्रणाली के दो प्राथमिक घटकों का विश्लेषण कर रहे थे- आर्कटिक और अंटार्कटिका से पृथक खमीर की पांच ठंडी और नमक-अनुकूलित प्रजातियों में, जब वे देखा गया कि प्रजाति का कार्बोक्सी-टर्मिनल डोमेन (CTD) की संरचना मॉडल यीस्ट प्रजाति बेकर्स यीस्ट से थोड़ी भिन्न थी (Saccharomyces cerevisiae)

स्टीव क्लैब्यूश, अध्ययन सह-लेखक स्टीवन हान्स के एक पूर्व सहयोगी, 2016 में कॉमनवेल्थ ग्लेशियर, मैकमुर्डो ड्राई वैलीज़, अंटार्कटिका के साथ चलते हैं।

स्टीवन हैन्स

बेकर के खमीर में, CTD में एक दोहराए जाने वाले पेप्टाइड अनुक्रम-YSPTSPS होते हैं- जबकि ध्रुवीय खमीर के दोहराए जाने वाले क्रम एक, चार और सात की स्थिति में विचलन करते हैं। अध्ययन सह-लेखक स्टीवन हानेस, न्यू यॉर्क में SUNY अपस्टेट मेडिकल यूनिवर्सिटी में एक आणविक आनुवंशिकीविद्, का कहना है कि दोहराव अनुक्रम जीवन के विशाल समूहों में साझा किया जाता है और मनुष्यों में भी लगभग समान है, इसलिए ठंड के अनुकूल खमीर में यह विचलन “बेहद महत्वपूर्ण” था। वह और उनके सहयोगी इस बात को लेकर उत्सुक थे कि ध्रुवीय यीस्ट के सीटीडी ऐसे अंतर क्यों प्रकट करते हैं और आश्चर्य करते हैं कि क्या ये सीटीडी अभी भी बेकर के खमीर में कार्य करेंगे।

सबसे पहले, हैन्स और उनके सहयोगियों ने उस जीन को हटा दिया जो बेकर के खमीर के CTD को कोडित करता है, लेकिन एंजाइम Rpb1 (RNA पोलीमरेज़ II का एक सबयूनिट) को व्यक्त करने वाले प्लास्मिड को बनाए रखते हुए CTD को बरकरार रखा, जिसने मेजबान सेल को जीवित रखा। इसके बाद, उन्होंने ध्रुवीय यीस्ट के CTD के लिए एक जीन को एक प्लास्मिड में क्लोन किया और इसे बेकर के यीस्ट में स्थानांतरित कर दिया। उन्होंने यह परीक्षण करने के लिए ऐसा किया कि क्या बेकर के खमीर में आरएनए पोलीमरेज़ II के संरचित क्षेत्र के साथ जोड़े जाने पर डायवर्जेंट सीटीडी काम करेगा। ठंडे तापमान के प्रभावों को निर्धारित करने के लिए प्रक्रिया को 18 डिग्री सेल्सियस और 30 डिग्री सेल्सियस पर किया गया था।

हैन्स बताते हैं कि यदि क्लोन किए गए सीटीडी जीन मेजबान के साथ संगत हैं, तो वे नए के पक्ष में मेजबान के सेल से मूल प्लास्मिड को बाहर निकाल देंगे। जिस हद तक मूल खो गए हैं, वह क्लोन प्लास्मिड की मॉडल प्रजातियों के साथ संगतता की डिग्री का अनुमान देगा।

बेकर के खमीर ने अपने स्वयं के प्लास्मिड को विभिन्न ध्रुवीय खमीर के साथ 30 डिग्री सेल्सियस पर काफी अच्छी तरह से बदल दिया। लेकिन 18 डिग्री सेल्सियस पर, बेकर का खमीर आर्कटिक कवक से सीटीडी युक्त होता है वाल्लेमिया इचिथियोफगा, ऑरियोबैसिडियम पुलुलन्सतथा हॉर्टिया वर्नेकी केवल 0.2 प्रतिशत, 13.6 प्रतिशत, और 21.5 प्रतिशत, क्रमशः खो गए, जबकि अंटार्कटिक कवक के सीटीडी वाले थे डायोसजेजिया क्रायोक्सेरिका तथा नागनिशिया विश्नियासी कोई भी मूल प्लास्मिड नहीं खोया। इसके विपरीत, नियंत्रण क्रमशः 18 डिग्री सेल्सियस और 30 डिग्री सेल्सियस पर मूल प्लास्मिड का 58 प्रतिशत और 87 प्रतिशत खो गया। शोधकर्ताओं की रिपोर्ट है कि ध्रुवीय खमीर से सीटीडी 18 डिग्री सेल्सियस पर बेकर के खमीर में काम नहीं करता था।

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हान्स का कहना है कि उन्हें संदेह था कि मतभेद एलएलपीएस के तंत्र से हो सकते हैं, जैसा कि पहले था अध्ययन पता चला CTDs प्रक्रिया से गुजर सकते हैं। इसलिए टीम ने जांच की कि क्या शीत-अनुकूलित खमीर से सीटीडी भी इस घटना से गुजर सकते हैं।

शोधकर्ताओं ने ध्रुवीय सीटीडी को एक टेस्ट ट्यूब में शुद्ध प्रोटीन के साथ बाध्य किया और एलएलपीएस के लिए समाधान की बादलता देखकर जांच की- सबूत है कि एलएलपीएस हुआ-विभिन्न तापमान और लवणता स्तरों पर। हैन्स और उनकी टीम ने देखा कि इन ध्रुवीय यीस्ट के सीटीडी चरण पृथक्करण से गुजरते हैं, लेकिन वे बेकर के खमीर से अलग तरीके से करते हैं। उन्होंने देखा कि प्रजातियों के सीटीडी जो सबसे अधिक संगत थे एस. सेरेविसिया 18 डिग्री सेल्सियस पर उच्च एलएलपीएस का प्रदर्शन किया, जबकि जो संगत नहीं थे उन्होंने कोई नहीं दिखाया। शोधकर्ताओं ने इन अलग-अलग गुणों को सीटीडी के एमिनो एसिड अनुक्रम में विचलन के लिए जिम्मेदार ठहराया, और वे अनुमान लगाते हैं कि यह विचलन ध्रुवीय प्रजातियों में ठंड और नमक सहनशीलता को बढ़ावा दे सकता है।

हान्स का कहना है कि अधिक परिवर्तनशील अनुक्रमों वाले प्रोटीन में आंतरिक रूप से अव्यवस्थित क्षेत्र “चुनिंदा दबावों के लिए बहुत अनुकूल होते हैं जो कोशिकाओं के भीतर प्रोटीन कैसे छांटते हैं, इसके जैव-भौतिक गुणों को बदल देंगे।” और यह अनुकूलन बदल सकता है कि वे कैसे, कब और कहाँ चरण पृथक्करण से गुजरते हैं।

“हम जानते हैं कि तनाव कुछ प्रोटीनों द्वारा चरण पृथक्करण को प्रेरित कर सकता है, लेकिन हम जो सुझाव दे रहे हैं वह यह है कि चरण पृथक्करण की पर्यावरणीय ट्यूनिंग जीवों को तापमान और अन्य चरम स्थितियों को सहन करने की अनुमति देती है,” हान्स कहते हैं।

एमी ग्लैडफेल्टर, उत्तरी कैरोलिना विश्वविद्यालय में एक सेल जीवविज्ञानी, जो चरण पृथक्करण का अध्ययन करता है और नए अध्ययन पर काम नहीं करता है, का कहना है कि परिणाम “वास्तव में यह सुझाव दे रहे हैं कि प्राकृतिक भिन्नता और . . . मुक्त-जीवित खमीर अत्यधिक तापमान और अत्यधिक लवणता के अनुकूल कैसे हो सकता है, [the research team] अनुक्रमों में अनुकूलन के प्रमाण मिल सकते हैं जो चरण पृथक्करण को चलाने के लिए महत्वपूर्ण हैं।”

हान्स बताता है वैज्ञानिक कि अध्ययन ने उत्तरों की तुलना में अधिक प्रश्नों का खुलासा किया है, लेकिन टीम उनमें से अधिकांश को हल करने का इरादा रखती है, जिसमें सटीक तंत्र शामिल है जिसके माध्यम से चरण पृथक्करण गुण पर्यावरणीय सहिष्णुता प्रदान करते हैं, क्योंकि इससे अन्य सूक्ष्मजीवों को कठोर और बदलती जलवायु परिस्थितियों से बचने में मदद मिल सकती है।

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