अटलांटा: बैक्टीरिया को नष्ट करने के लिए बनाई गई दवाओं से लड़ने के लिए वे कई तरह के तरीकों का इस्तेमाल करते हैं। राइबोसोम-संशोधित एंजाइम इन हथियारों में से एक हैं जो सबसे आम हैं। ये एंजाइम अधिक व्यापक होते जा रहे हैं, जो दुनिया भर में विभिन्न दवाओं के प्रतिरोध वाले बैक्टीरिया के नैदानिक नमूनों में सामने आ रहे हैं।
अब, शोधकर्ताओं ने पहली बार इन एंजाइमों के एक महत्वपूर्ण परिवार को संचालन में देखा है। छवियां प्रदर्शित करती हैं कि कैसे एंजाइम बैक्टीरिया राइबोसोम पर एक विशिष्ट स्थान से जुड़ते हैं और आरएनए न्यूक्लियोटाइड को हटाने और संशोधित करने के लिए इसे चिमटी की एक जोड़ी की तरह निचोड़ते हैं। एमोरी विश्वविद्यालय के शिक्षाविदों द्वारा किया गया शोध, पीएनएएस जर्नल प्रोसीडिंग्स ऑफ द नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज में प्रकाशित हुआ था।
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रसायन विज्ञान के एमोरी प्रोफेसर और पेपर के सह-लेखक क्रिस्टीन डनहम ने कहा, "देखना विश्वास करना है।" “जिस क्षण आप जैविक संरचनाओं को वास्तविक जीवन में परमाणु स्तर पर परस्पर क्रिया करते हुए देखते हैं, यह एक पहेली को सुलझाने जैसा होता है। आप देखते हैं कि सब कुछ एक साथ कैसे फिट बैठता है और आपको इस बात का स्पष्ट अंदाजा हो जाता है कि चीजें कैसे काम करती हैं। यह अंतर्दृष्टि आरएनए मिथाइलट्रांसफेरेज़ एंजाइमों की दवा-प्रतिरोध गतिविधियों को बाधित करने के लिए नए एंटीबायोटिक उपचारों के डिजाइन को जन्म दे सकती है। ये एंजाइम एक छोटे हाइड्रोकार्बन जिसे मिथाइल समूह के रूप में जाना जाता है, को एक अणु से दूसरे अणु में स्थानांतरित करते हैं, इस प्रक्रिया को मिथाइलेशन के रूप में जाना जाता है।
एमोरी स्कूल ऑफ मेडिसिन में जैव रसायन के प्रोफेसर और पेपर के सह-संबंधित लेखक ग्रीम कॉन कहते हैं, "मिथाइलेशन जीव विज्ञान में सबसे छोटे रासायनिक संशोधनों में से एक है।" “लेकिन यह छोटा सा संशोधन जीव विज्ञान को मौलिक रूप से बदल सकता है। इस मामले में, यह प्रतिरोध प्रदान करता है जो बैक्टीरिया को एंटीबायोटिक दवाओं के पूरे वर्ग से बचने की अनुमति देता है। कॉन और डनहम दोनों एमोरी एंटीबायोटिक प्रतिरोध केंद्र के भी सदस्य हैं।
पेपर की पहली लेखिका पूजा श्रीनिवास हैं, जिन्होंने आणविक और सिस्टम फार्माकोलॉजी में एमोरी के स्नातक कार्यक्रम में पीएचडी उम्मीदवार के रूप में काम किया था। उन्होंने स्नातक की उपाधि प्राप्त की है और अब वाशिंगटन विश्वविद्यालय में पोस्टडॉक्टरल फेलो हैं।
डनहम राइबोसोम पर एक अग्रणी विशेषज्ञ हैं - एक विस्तृत संरचना जो प्रोटीन बनाने के लिए कोशिका के भीतर एक कारखाने की तरह काम करती है। प्रोटीन वे मशीनें हैं जो कोशिकाओं को चलाती हैं जबकि डीएनए और आरएनए जैसे न्यूक्लिक एसिड जीवन के लिए ब्लूप्रिंट संग्रहीत करते हैं। राइबोसोम ज्यादातर आरएनए से बना होता है, जो न केवल जानकारी संग्रहीत करता है बल्कि एक एंजाइम के रूप में भी कार्य कर सकता है, जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करता है।
डनहम की प्रयोगशाला का एक लक्ष्य बैक्टीरिया राइबोसोम में हेरफेर करने के तरीके ढूंढना है ताकि उन्हें रोगाणुरोधी के प्रति अधिक संवेदनशील बनाया जा सके। यदि कोई रोगाणुरोधी जीवाणु राइबोसोम को सफलतापूर्वक निष्क्रिय कर देता है, तो यह बैक्टीरिया के विकास और अस्तित्व के लिए आवश्यक प्रोटीन का निर्माण बंद कर देता है।
विचार यह है कि मानव सेलुलर राइबोसोम और बैक्टीरियल राइबोसोम में अंतर का फायदा उठाया जाए, ताकि रोगाणुरोधी दवा द्वारा केवल बैक्टीरिया को लक्षित किया जा सके।
हालाँकि, रोगाणुरोधकों को जीवाणुरोधी सुरक्षा से पार पाना होगा।
डनहम बताते हैं, "यह आणविक हथियारों की दौड़ की तरह है।" बैक्टीरिया दवाओं से बचाव के लिए नए हथियार विकसित करते रहते हैं, जबकि वैज्ञानिक बैक्टीरिया को निष्क्रिय करने के लिए नई रणनीतियाँ विकसित करते रहते हैं।
कॉन राइबोसोमल आरएनए मिथाइलट्रांसफेरेज़ एंजाइम के नाम से जाने जाने वाले जीवाणु रक्षा हथियारों में एक अग्रणी विशेषज्ञ हैं। एंजाइमों का यह परिवार मूल रूप से मिट्टी के जीवाणुओं में खोजा गया था। वे अब लोगों और जानवरों में जीवाणु संक्रमण में तेजी से पाए जा रहे हैं, जिससे इन संक्रमणों का इलाज करना कठिन हो गया है।
कॉन कहते हैं, "वे दुनिया के विभिन्न हिस्सों में कुछ खराब जीवाणु रोगजनकों के नैदानिक नमूनों में अधिक से अधिक बार सामने आते रहते हैं।"
एंजाइम ई. कोली, साल्मोनेला, क्लेबसिएला निमोनिया, स्यूडोमोनास एरुगिनोसा और एंटरोबैक्टीरियासी जैसे रोगजनकों में घातक दवा-प्रतिरोध बढ़ा सकते हैं। एंजाइम जीवाणु राइबोसोम पर एक विशिष्ट स्थल पर मिथाइल समूह जोड़ते हैं। यह अतिरिक्त एंटीबायोटिक दवाओं के एक वर्ग की क्षमता को अवरुद्ध करता है जिसे एमिनोग्लाइकोसाइड्स के रूप में जाना जाता है और उनकी जीवाणुरोधी कार्रवाई का कारण बनता है।
पीएनएएस पेपर के लिए, शोधकर्ताओं ने राइबोसोमल आरएनए मिथाइलट्रांसफेरेज़ सी, या आरएमटीसी नामक एंजाइमों के इस परिवार के भीतर एक अपराधी पर ध्यान केंद्रित किया।
दशकों से, शोधकर्ताओं ने परमाणु विवरण को प्रकट करने के लिए एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी नामक एक तकनीक पर भरोसा किया है कि जब अणु एक क्रिस्टल में व्यवस्थित होते हैं तो आणविक मशीनें कैसे काम करती हैं।
उदाहरण के लिए, 2015 में, डनहम की प्रयोगशाला ने एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी के माध्यम से सटीक चित्र प्राप्त किए कि कैसे HigB नामक एंजाइम बैक्टीरिया के विकास को रोकने के लिए आरएनए को तोड़ता है। इसे बनाने वाले बैक्टीरिया के विकास को रोककर, HigB एक निष्क्रिय "पर्सिस्टर सेल" स्थिति स्थापित करता है जो बैक्टीरिया को एंटीबायोटिक दवाओं के प्रति सहनशील बनाता है।
हालाँकि, RmtC एंजाइम राइबोसोम के साथ कैसे इंटरैक्ट करता है, इसका रहस्य एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी से गायब है।
डनहम बताते हैं, "आरएमटीसी बहुत अधिक जटिल है।" "बुनियादी विज्ञान के दृष्टिकोण से यह एक दिलचस्प एंजाइम है क्योंकि यह दूसरों से बहुत अलग दिखता है।"