फ्रांसीसी बायोकेमिस्ट जैक्स मोनोड (1910-1976), जिन्होंने 1965 में एक नोबेल पुरस्कार जीता, यह पता लगाने के लिए कि कोशिकाएं जीन की अभिव्यक्ति को कैसे विनियमित करती हैं, प्रसिद्ध रूप से कहा, “क्या सच है इशरीकिया कोली हाथी के लिए सच है। ”
उनका मतलब था कि आणविक जीव विज्ञान के समान मौलिक तंत्र, जैसे कि प्रोटीन संश्लेषण, डीएनए प्रतिकृति और सेलुलर चयापचय, बैक्टीरिया और हाथियों दोनों द्वारा साझा किए जाते हैं।
अपनी टिप्पणी में, मोनोड जीव विज्ञान के एक पक्षी की आंखों का दृश्य ले रहा था। यदि आप पर्याप्त रूप से ज़ूम करते हैं, तो समान जीनोम के साथ दो बैक्टीरियल कोशिकाएं – और यहां तक कि एक ही कॉलोनी से – एक दूसरे से काफी अलग हो सकती हैं। एक सेल उच्च स्तर पर एक विशेष जीन को व्यक्त कर सकता है जबकि दूसरा इसे निम्न स्तर पर व्यक्त कर सकता है या बिल्कुल नहीं। प्रत्येक जीवाणु अपने अभिव्यक्ति स्तर को अपने संतानों को एक प्रक्रिया में प्रसारित करने के लिए जाता है जिसे एपिगेनेटिक वंशानुक्रम कहा जाता है। अन्यथा समान कोशिकाओं और जीवों के बीच इस तरह की विविधता को bistability कहा जाता है।
Bistability एक अस्तित्व की रणनीति हो सकती है जो एकल-कोशिका वाले जीव पर्यावरणीय परिस्थितियों में उतार-चढ़ाव के लिए अनुकूलित करने के लिए उपयोग करते हैं।
अब, जर्मनी में हेल्महोल्ट्ज़ सेंटर फॉर इन्फेक्शन रिसर्च के वैज्ञानिकों के नेतृत्व में शोधकर्ताओं की एक टीम ने बताया है कि जीवाणु में एक जीन सभ्य bistable अभिव्यक्ति दिखाता है।
यह महत्वपूर्ण है क्योंकि पी। एरुगिनोसा एक अवसरवादी और घातक रोगज़नक़ है। अधिकांश जले हुए पीड़ित माध्यमिक के आगे झुक जाते हैं पी। एरुगिनोसा संक्रमण। यह केराटाइटिस, एक आंख के संक्रमण का एक प्रमुख कारण है, और मूत्र कैथेटर को भी संक्रमित करता है। अस्पताल में संक्रमण पी। एरुगिनोसा एंटीबायोटिक दवाओं के लिए कुख्यात हैं। चिकित्सा शोधकर्ता और डॉक्टर यह समझने के लिए उत्सुक हैं कि जीवाणु को क्या घातक बनाता है – और नया अध्ययन इस लक्ष्य की ओर एक दरवाजा खोलता है।
शोधकर्ताओं ने बताया है कि अंतर अभिव्यक्ति ग्लापीडी की व्यक्तिगत कोशिकाओं में जीन पी। एरुगिनोसा जीवाणु की बीमारी का कारण बनने की क्षमता में अंतर के साथ जुड़ा हुआ था, यानी इसके रोगजनकता गुण। निष्कर्षों की सूचना दी गई थी राष्ट्रीय विज्ञान अकादमी की कार्यवाही।
ट्रैकिंग जीन अभिव्यक्ति
का जीनोम पी। एरुगिनोसा लगभग 6,000 जीन शामिल हैं। जब एक जीन व्यक्त किया जाता है, तो सेल संबंधित आरएनए बनाता है। ये आरएनए टेप के रूप में काम करते हैं। उन्हें जीन की कामकाजी प्रतियों के रूप में सोचें। सेल इन आरएनए को प्रोटीन बनाने वाले कारखानों पर लोड करता है जिसे राइबोसोम कहा जाता है। आरएनए से जानकारी का उपयोग उस जीन के अनुरूप प्रोटीन बनाने के लिए अलग -अलग अनुक्रमों में अमीनो एसिड को एक साथ सिलाई करने के लिए किया जाता है।
कई जीन अपेक्षाकृत कम टेप का उत्पादन करते हैं। चलो उन्हें कम अभिव्यक्ति जीन (पैर) कहते हैं। दूसरी ओर उच्च अभिव्यक्ति जीन (HEG) कई और टेप का उत्पादन करते हैं – कुछ उदाहरणों में 100x से 10,000x अधिक।
सामान्य तौर पर, जब एक पैर व्यक्त किया जाता है तो एक HEG व्यक्त होने पर प्रतिलेख संख्या में कम भिन्नता होती है। जबकि एक सेल में एक पैर एक प्रतिलेख को व्यक्त कर सकता है, दूसरे सेल में यह 30 व्यक्त कर सकता है, इसलिए यह 30x की एक सीमा है। लेकिन HEGS के लिए, एक 30x रेंज अत्यधिक संभावना नहीं है।
नए अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने 300 से अधिक का विश्लेषण किया पी। एरुगिनोसा उन सभी टेपों के लिए उपभेदों जो उन्होंने अपने जीन से बनाए थे। उन्होंने पाया कि हालांकि ग्लापीडी जीन एक हेग था, इसकी प्रतिलेख में भिन्नता थी पी। एरुगिनोसा बनाई गई कोशिकाएं अन्य HEGs की तुलना में अधिक थी। खोज ने संकेत दिया कि ग्लापीडी जीन कुछ कोशिकाओं में एक हेग हो सकता है और दूसरों में एक पैर हो सकता है।
इस संभावना का पता लगाने के लिए, टीम ने डीएनए सेगमेंट को फ्यूज किया, जिसने अभिव्यक्ति को विनियमित किया ग्लापीडी एक जीन के साथ जीन जो हरे फ्लोरोसेंट प्रोटीन (GFP) बनाता है। जब भी ग्लापीडी जीन व्यक्त किया गया था, सेल GFP प्रोटीन भी बना देगा, जो प्रकाश के नीचे चमकती है। इस तरह, शोधकर्ताओं के पास एक छोटा, हरा प्रकाश-बल्ब था जो जब जलाया जाता था ग्लापीडी जीन व्यक्त किया गया था। टीम ने GEFP के अधिक अल्पकालिक संस्करण का भी उपयोग किया ताकि संकेत को अधिक सटीक रूप से जीन की वास्तविक समय की अभिव्यक्ति को प्रतिबिंबित किया जा सके।
चंचल जीन
संलयन जीन के साथ कोशिकाओं का केवल एक छोटा सा अंश जलाया और समय की एक विस्तारित अवधि में ‘राज्य पर’ ‘को बनाए रखा। अधिक दिलचस्प बात यह है कि जब एक सेल जो पहले से ही दो में विभाजित हो गया था, तो बेटी की कोशिकाओं में से एक भी जलाया गया था, लेकिन दूसरे ने नहीं किया। कुछ वंशावली में, टीम ने पाया कि ‘ऑन’ क्षमता पांच पीढ़ियों तक कम हो गई थी।
एक एकल कोशिका से उतरने वाले वंशावली में, जो प्रकाश नहीं हुआ था, यानी ‘बंद’ था, लगभग 5-6% बेटी कोशिकाओं को बेतरतीब ढंग से ‘ऑन’ पर स्विच किया गया था। और इनमें से आधे मामलों में, ‘ऑन’ राज्य अल्पकालिक था। अन्य आधे हिस्से में, यह बनी रही जैसे कि सेल ‘पूर्वज पर’ पर उतरा हो।
अंत में, ग्लिसरॉल मौजूद होने पर अधिक कोशिकाएं ‘ऑन’ थीं। यह तब से अपेक्षित था पी। एरुगिनोसा बैक्टीरिया का उपयोग करते हैं ग्लापीडी ग्लिसरॉल का उपयोग करने के लिए जीन।
द मोथ लार्वा टेस्ट
अधिक से अधिक मोम कीट का लार्वा (गले में) हनीकॉम्स के परजीवी हैं। वैज्ञानिक लार्वा का उपयोग एक मॉडल के रूप में करते हैं, यह अध्ययन करने के लिए कि बैक्टीरिया के संक्रमण कैसे विकसित होते हैं और फैलते हैं। नए अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने अधिक से अधिक मोम कीट के साथ संक्रमित किया पी। एरुगिनोसा बैक्टीरिया – लेकिन इससे पहले कि वे करते, उन्होंने हटा दिया ग्लापीडी जीन पहले। शोधकर्ताओं ने पाया कि ये पी। एरुगिनोसा बैक्टीरिया में बरकरार जीन वाले बैक्टीरिया की तुलना में लार्वा को मारने की क्षमता काफी कम थी।
यह एक संकेत था कि की अभिव्यक्ति ग्लापीडी जीन बैक्टीरिया को संक्रमित करने की क्षमता से जुड़ा था।
शोधकर्ताओं ने परिकल्पना की कि की बातचीत पी। एरुगिनोसा स्तनधारियों (मनुष्यों सहित) के शरीर में कोशिकाओं के साथ यह संक्रमित भी उच्च के साथ जुड़ा हो सकता है ग्लापीडी अभिव्यक्ति। इसका परीक्षण करने के लिए, टीम ने माउस प्रतिरक्षा कोशिकाओं को सुसंस्कृत किया और उन्हें संक्रमित किया पी। एरुगिनोसा GFP संलयन जीन वाले बैक्टीरिया। टीम के सदस्यों ने पाया कि माउस प्रतिरक्षा प्रणाली के मैक्रोफेज कोशिकाओं के संपर्क में आने वाले बैक्टीरिया ने अधिक उज्ज्वल, अर्थ ग्लापीडी अधिक व्यक्त किया जा रहा था।
इसे सुरक्षित खेलना
की अभिव्यक्ति के स्तर में परिवर्तनशीलता ग्लापीडी लगभग 10-50 कोशिकाओं के छोटे समूहों में भी अभिव्यक्ति स्पष्ट थी। उस कोशिकाओं को देखते हुए जो अधिक उत्पादन करती हैं ग्लापीडी गति में संक्रमण स्थापित करने में टेप बेहतर थे कि एक संक्रमण को एक छोटे समूह द्वारा भी शुरू किया जा सकता है।
जैसा कि शोधकर्ताओं ने अपने पेपर में लिखा है, “अलग -अलग स्तर ग्लापीडी अभिव्यक्ति … एक रणनीति हो सकती है … की सफलता के लिए पी। एरुगिनोसा एक अवसरवादी रोगज़नक़ के रूप में ”।
स्वयंसिद्ध रूप से, इस भिन्नता को लक्षित करने वाली एक दवा रोक सकती है पी। एरुगिनोसा वर्तमान में यह अस्पतालों में है।
डीपी कास्बेकर एक सेवानिवृत्त वैज्ञानिक हैं।
