वैज्ञानिकों की एक टीम ने एक लंबे समय से चले आ रहे मॉडल में एक बुनियादी कमी का पता लगाया है। यह मॉडल बताता है कि बैक्टीरिया किस प्रकार जीन एक्सप्रेशन को नियंत्रित करते हैं। यह खोज टीबी (तपेदिक) और अन्य बैक्टीरियल संक्रमणों से लड़ने के लिए नई रणनीतियों का आधार बन सकती है।

तपेदिक दुनिया की सबसे जानलेवा संक्रामक बीमारियों में से एक है, और इसके दवा-प्रतिरोधी स्ट्रेन (प्रकार) इस बीमारी के इलाज के लिए दुनिया भर में एक बढ़ता हुआ खतरा बन रहे हैं। एम. ट्यूबरक्यूलोसिस (टीबी) बैक्टीरिया अत्यधिक तनावपूर्ण परिस्थितियों में जीन एक्सप्रेशन को सटीक रूप से नियंत्रित करके, इंसानी शरीर के अंदर ज़िंदा रहते हैं।

कई वर्षों तक वैज्ञानिकों का मानना था कि σ (सिग्मा) फैक्टर नामक एक प्रोटीन आरएनए पॉलिमरेज़ से जुड़कर बैक्टीरियल ट्रांसक्रिप्शन की शुरुआत करता है और जब यह एंजाइम आरएनए को लंबा करना शुरू करता है, तो यह प्रोटीन उससे अलग हो जाता है। इस प्रक्रिया को σ-चक्र कहा जाता है, और यह माना जाता था कि यह प्रक्रिया सभी बैक्टीरिया में, जिनमें टीबी बैक्टीरिया भी शामिल हैं, एक जैसी ही होती है।

विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग (डीएसटी) के एक स्वायत्त संस्थान, बोस इंस्टीट्यूट, कोलकाता के एक नए अध्ययन ने इस धारणा को गलत साबित कर दिया है।

शोधकर्ताओं डॉ. जयंत मुखोपाध्याय और डॉ. एन. हाजरा ने पाया कि एम. ट्यूबरक्यूलोसिस में कुछ σ (सिग्मा) फैक्टर ट्रांसक्रिप्शन के दौरान आरएनए पॉलिमरेज़ से अलग हो जाते हैं, जबकि कुछ अन्य पूरे प्रक्रिया के दौरान उससे मजबूती से जुड़े रहते हैं।    

उनका शोध, जो अंतरराष्ट्रीय पत्रिका न्यूक्लीक एसिड्स रिसर्च में प्रकाशित हुआ है, यह खुलासा करता है कि मॉलिक्यूलर बायोलॉजी की पाठ्यपुस्तकों में दशकों से पढ़ाया जाने वाला तथाकथित “सार्वभौमिक σ-चक्र जिसे "यूनिवर्सल σ-साइकिल" कहा जाता है—सभी बैक्टीरिया या सभी नियामक प्रोटीनों पर लागू नहीं होता है।

यह अध्ययन तपेदिक (टीबी) पैदा करने वाले बैक्टीरिया माइकोबैक्टीरियम ट्यूबरक्यूलोसिस पर केन्द्रित है और दिखाता है कि विभिन्न σ (सिग्मा) फैक्टर—जो आरएनए पॉलिमरेज़ को विशिष्ट जीनों तक निर्देशित करते हैं—जीन अभिव्यक्ति के पहले चरण, यानी ट्रांसक्रिप्शन के दौरान, आश्चर्यजनक रूप से अलग-अलग तरीकों से व्यवहार करते हैं।

चित्र: ट्रांसक्रिप्शन एलॉन्गेशन के दौरान माइकोबैक्टीरियम ट्यूबरक्‍यूलोसिस के आरएनए पॉलीमरेज़ के साथ विभिन्न σ कारकों का भिन्न-भिन्न जुड़ाव

उन्नत जैव-रासायनिक और कोशिकीय तकनीकों के मेल का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने तीन अलग-अलग σ (सिग्मा) फैक्टर्स का अध्ययन किया। इनमें σए (मुख्य हाउसकीपिंग सिग्मा फैक्टर), σई (तनाव-प्रतिक्रियाशील सिग्मा फैक्टर) और σएफ (तनाव में जीवित रहने और अनुकूलन से जुड़ा सिग्मा फैक्टर) शामिल है।    

उन्होंने पाया कि σए और σई ट्रांसक्रिप्शन एलॉन्गेशन के दौरान आरएनए पॉलिमरेज़ से या तो तुरंत या धीरे-धीरे अलग हो जाते हैं। इसके विपरीत, σएफ ट्रांसक्रिप्शन की प्रक्रिया जारी रहने के बावजूद एंजाइम के साथ स्थिर रूप से जुड़ा रहता है। न्यूक्लिक एसिड्स रिसर्च पत्रिका में प्रकाशित यह अध्ययन दर्शाता है कि बैक्टीरिया किसी एक सार्वभौमिक तंत्र पर निर्भर नहीं होते, बल्कि जीन अभिव्यक्ति को नियंत्रित करने के लिए अनेक सूक्ष्म रूप से समायोजित रणनीतियों का उपयोग करते हैं।   

यह खोज कि σएफ आरएनए पॉलिमरेज़ से जुड़ा रहता है, एक ऐसे मैकेनिज्म का सुझाव देती है जिसके बारे में अभी तक पता नहीं है, जिससे बैक्टीरिया स्ट्रेस-रिस्पॉन्स जीन का लगातार एक्सप्रेशन पक्का करता है, यह एक ऐसी जानकारी है जिसका TB बायोलॉजी के लिए ज़रूरी मतलब है।

यह अध्ययन दिखाता है कि σ–आरएनए पॉलिमरेज़ के बीच अंतःक्रियाएं σ-फैक्टर की संरचना के अनुसार भिन्न होती हैं, जिससे एंटीमाइक्रोबियल विकास के लिए नए और अत्यधिक विशिष्ट लक्ष्य सामने आते हैं। एंजाइम के सक्रिय स्थलों को निशाना बनाने के बजाय—जहां अक्सर प्रतिरोध विकसित हो जाता है—भविष्य की दवाएं बैक्टीरिया के जीवित रहने के लिए आवश्यक महत्वपूर्ण प्रोटीन–प्रोटीन अंतःक्रियाओं को बाधित कर सकती हैं।  

इस अध्ययन में टीम ने इन विट्रो ट्रांसक्रिप्शन एसेज़, फ्लोरेसेंस-बेस्ड मेज़रमेंट, हाई-रिज़ॉल्यूशन प्रोटीन इंटरैक्शन स्टडीज़ और क्रोमेटिन इम्यूनोप्रीसिपिटेशन का इस्तेमाल करके इन विवो वैलिडेशन जैसी तकनीकों का इस्तेमाल किया, जिसके बाद क्वांटिटेटिव पीसीआर किया गया। जैसे-जैसे एंटीबायोटिक प्रतिरोध बढ़ रहा है, इस प्रकार की खोजें—जो मूलभूत आणविक समझ पर आधारित हैं—न केवल बुनियादी विज्ञान को आगे बढ़ा सकती हैं, बल्कि अगली पीढ़ी की एंटीमाइक्रोबियल थेरेपी के विकास में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकती हैं।

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पीके/जेके/केपी / डीए
 

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