फेज जीवाणु डीएनए क्षति को समझ सकते हैं, जो उन्हें जहाज को दोहराने और कूदने के लिए प्रेरित करता है। गेटी इमेज प्लस के माध्यम से डिजाइन सेल / आईस्टॉक
COVID-19 महामारी के दो साल से अधिक समय के बाद, आप एक वायरस को एक नुकीली नुकीली गेंद के रूप में देख सकते हैं - एक नासमझ हत्यारा जो एक सेल में घुस जाता है और फटने से पहले खुद की एक गजियन प्रतियां बनाने के लिए अपनी मशीनरी को हाईजैक कर लेता है। सहित कई वायरस के लिए कोरोनावायरस जो COVID-19 का कारण बनता है, "नासमझ हत्यारा" विशेषण अनिवार्य रूप से सत्य है।
लेकिन आंख से मिलने की तुलना में वायरस जीव विज्ञान के लिए और भी कुछ है।
एचआईवी ले लो, वह वायरस जो कारण बनता है एड्स. एचआईवी एक है retrovirus जो सेल में प्रवेश करने पर सीधे हत्या की होड़ में नहीं जाता है। इसके बजाय, यह आपके गुणसूत्रों में खुद को एकीकृत करता है और ठंड लगना, सही समय की प्रतीक्षा में कोशिका को इसकी प्रतियां बनाने का आदेश देता है और अन्य प्रतिरक्षा कोशिकाओं को संक्रमित करने के लिए फट जाता है और अंततः एड्स का कारण बनता है।
वास्तव में एचआईवी किस क्षण की प्रतीक्षा कर रहा है, यह अभी भी एक सक्रिय अध्ययन का क्षेत्र. लेकिन अन्य वायरस पर शोध ने लंबे समय से संकेत दिया है कि ये रोगजनकों को मारने के बारे में काफी "सोचने वाला" हो सकता है। बेशक, वायरस उस तरह नहीं सोच सकते जैसे आप और मैं करते हैं। लेकिन, जैसा कि यह पता चला है, विकास ने उन्हें कुछ विस्तृत निर्णय लेने की व्यवस्था के साथ संपन्न किया है। उदाहरण के लिए, कुछ वायरस डीएनए क्षति का पता लगाने पर उस सेल को छोड़ने का विकल्प चुनते हैं जिसमें वे रह रहे हैं। ऐसा लगता है कि वायरस भी नहीं, डूबते जहाज में रहना पसंद करते हैं।
My प्रयोगशाला के आणविक जीव विज्ञान का अध्ययन कर रहा है बैक्टीरियल, या संक्षेप में, दो दशकों से अधिक समय से बैक्टीरिया को संक्रमित करने वाले वायरस। हाल ही में, मेरे सहयोगियों और मैं पता चला है कि फेज उनके निर्णय लेने में मदद करने के लिए प्रमुख सेलुलर संकेतों को सुन सकते हैं। इससे भी बदतर, वे सुनने के लिए सेल के अपने "कान" का उपयोग कर सकते हैं।
डीएनए क्षति से बचना
अगर आपके दुश्मन का दुश्मन आपका दोस्त है, तो फेज निश्चित रूप से आपके दोस्त हैं। फगेस जीवाणु आबादी को नियंत्रित करें प्रकृति में, और चिकित्सक तेजी से उनका उपयोग कर रहे हैं जीवाणु संक्रमण का इलाज जो एंटीबायोटिक दवाओं का जवाब नहीं देते हैं।
सबसे अच्छा अध्ययन किया गया चरण, लैम्ब्डा, एचआईवी की तरह थोड़ा काम करता है। जीवाणु कोशिका में प्रवेश करने पर, लैम्ब्डा यह निर्णय लेता है कि कोशिका को पूरी तरह से दोहराना और मारना है, जैसा कि अधिकांश वायरस करते हैं, या स्वयं को कोशिका के गुणसूत्र में एकीकृत करना है, जैसा कि एचआईवी करता है। यदि बाद वाला, लैम्ब्डा हर बार बैक्टीरिया के विभाजित होने पर अपने मेजबान के साथ हानिरहित रूप से प्रतिकृति बनाता है।
यह वीडियो एक लैम्ब्डा फेज को ई. कोलाई को संक्रमित करते हुए दिखाता है।
लेकिन, एचआईवी की तरह, लैम्ब्डा सिर्फ बेकार नहीं बैठा है। यह जीवाणु कोशिका के भीतर डीएनए क्षति के संकेतों को सुनने के लिए स्टेथोस्कोप की तरह सीआई नामक एक विशेष प्रोटीन का उपयोग करता है। यदि जीवाणु के डीएनए से समझौता किया जाता है, तो यह उसके भीतर निहित लैम्ब्डा फेज के लिए बुरी खबर है। क्षतिग्रस्त डीएनए सीधे विकास के लैंडफिल की ओर जाता है क्योंकि यह उस फेज के लिए बेकार है जिसे इसे पुन: पेश करने की आवश्यकता होती है। इसलिए लैम्ब्डा अपने प्रतिकृति जीन को चालू करता है, स्वयं की प्रतियां बनाता है और कोशिका से बाहर फट जाता है ताकि संक्रमित होने के लिए और अधिक क्षतिग्रस्त कोशिकाओं की तलाश की जा सके।
सेल की संचार प्रणाली का दोहन
कुछ फेज, अपने स्वयं के प्रोटीन के साथ इंटेल इकट्ठा करने के बजाय, संक्रमित कोशिका के स्वयं के डीएनए क्षति सेंसर को टैप करते हैं: लेक्सा।
सीआई और लेक्सा जैसे प्रोटीन हैं प्रतिलेखन के कारक जो डीएनए निर्देश पुस्तिका यानी क्रोमोसोम के भीतर विशिष्ट आनुवंशिक पैटर्न से जुड़कर जीन को चालू और बंद कर देता है। कोलिफेज 186 जैसे कुछ चरणों ने यह पता लगाया है कि उन्हें अपने स्वयं के वायरल सीआई प्रोटीन की आवश्यकता नहीं है यदि उनके गुणसूत्रों में एक छोटा डीएनए अनुक्रम है जो बैक्टीरिया लेक्सा को बांध सकता है। डीएनए क्षति का पता लगाने पर, लेक्सा फेज के प्रतिकृति-और-मारने वाले जीन को सक्रिय कर देगा, अनिवार्य रूप से कोशिका को आत्महत्या करने के लिए डबल-क्रॉसिंग करेगा जबकि फेज से बचने की अनुमति देगा।
वैज्ञानिकों ने सबसे पहले चरणबद्ध निर्णय लेने में सीआई की भूमिका की सूचना दी 1980 में और कोलीफेज 186 की प्रति-खुफिया चाल 1990 के दशक के अंत में. तब से, बैक्टीरियल संचार प्रणालियों के फेज टैपिंग की कुछ अन्य रिपोर्टें आई हैं। एक उदाहरण है फेज फी29, जो यह पता लगाने के लिए अपने मेजबान के प्रतिलेखन कारक का शोषण करता है कि जीवाणु बीजाणु, या एक प्रकार का जीवाणु अंडा उत्पन्न करने के लिए तैयार हो रहा है। चरम वातावरण में जीवित रहने में सक्षम. Phi29 कोशिका को अपने डीएनए को बीजाणु में पैकेज करने का निर्देश देता है, बीजाणु के अंकुरित होते ही नवोदित जीवाणुओं को मार देता है।
प्रतिलेखन कारक जीन को चालू और बंद करते हैं।
हमारे में हाल ही में प्रकाशित अनुसंधान, मेरे सहयोगियों और मैं दिखाते हैं कि फेज के कई समूहों ने स्वतंत्र रूप से एक और जीवाणु संचार प्रणाली: सीटीआरए प्रोटीन में टैप करने की क्षमता विकसित की है। बैक्टीरिया में विभिन्न विकास प्रक्रियाओं को गति देने के लिए CtrA कई आंतरिक और बाहरी संकेतों को एकीकृत करता है। इनमें से प्रमुख जीवाणु उपांग का उत्पादन है जिसे कहा जाता है फ्लैगेल्ला और पिली. पता चला, ये फेज खुद को बैक्टीरिया के पिली और फ्लैगेला से संक्रमित करने के लिए संलग्न करते हैं।
हमारी प्रमुख परिकल्पना यह है कि फेज सीटीआरए का उपयोग यह अनुमान लगाने के लिए करते हैं कि स्पोर्टिंग पिली और फ्लैगेला के पास पर्याप्त बैक्टीरिया होंगे जो वे आसानी से संक्रमित कर सकते हैं। "नासमझ हत्यारे" के लिए एक सुंदर स्मार्ट ट्रिक।
ये एकमात्र चरण नहीं हैं जो विस्तृत निर्णय लेते हैं - सभी बिना मस्तिष्क के लाभ के। कुछ चरण जो संक्रमित करते हैं रोग-कीट हर बार जब वे किसी कोशिका को संक्रमित करते हैं तो बैक्टीरिया एक छोटे अणु का उत्पादन करते हैं। फेज इस अणु को समझ सकते हैं और इसका उपयोग कर सकते हैं फेज संक्रमणों की संख्या गिनें उनके आसपास हो रहा है। विदेशी आक्रमणकारियों की तरह, यह गिनती यह तय करने में मदद करती है कि उन्हें अपने प्रतिकृति-और-मार जीन पर कब स्विच करना चाहिए, केवल तभी मारना जब मेजबान अपेक्षाकृत प्रचुर मात्रा में हों। इस तरह, फेज यह सुनिश्चित करते हैं कि वे अपने स्वयं के दीर्घकालिक अस्तित्व को संक्रमित करने और गारंटी देने के लिए कभी भी मेजबानों से बाहर न हों।
वायरल प्रतिवाद का मुकाबला
आप सोच रहे होंगे कि आपको जीवाणु विषाणुओं द्वारा चलाए जा रहे प्रति-खुफिया अभियानों की परवाह क्यों करनी चाहिए। जबकि बैक्टीरिया लोगों से बहुत अलग होते हैं, उन्हें संक्रमित करने वाले वायरस हैं उतना अलग नहीं मनुष्यों को संक्रमित करने वाले विषाणुओं से। बहुत ज्यादा हर एक चाल फेज द्वारा खेले जाने वाले बाद में मानव वायरस द्वारा उपयोग किए जाने के लिए दिखाया गया है। यदि एक फेज जीवाणु संचार लाइनों को टैप कर सकता है, तो मानव वायरस आपका टैप क्यों नहीं करेगा?
अब तक, शोधकर्ताओं को यह नहीं पता है कि अगर वे इन लाइनों को हाईजैक कर लेते हैं तो मानव वायरस क्या सुन रहे होंगे, लेकिन बहुत सारे विकल्प दिमाग में आते हैं। मेरा मानना है कि, चरणों की तरह, मानव वायरस संभावित रूप से अपनी संख्या को रणनीतिक बनाने, कोशिका वृद्धि और ऊतक गठन का पता लगाने और यहां तक कि प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं की निगरानी करने में सक्षम हो सकते हैं। अभी के लिए, ये संभावनाएं केवल अटकलें हैं, लेकिन वैज्ञानिक जांच चल रही है।
आपके सेल की निजी बातचीत को सुनने वाले वायरस का होना सबसे अच्छी तस्वीरें नहीं हैं, लेकिन यह सिल्वर लाइनिंग के बिना नहीं है। जैसा कि दुनिया भर की खुफिया एजेंसियां अच्छी तरह से जानती हैं, प्रति-खुफिया तभी काम करती है जब वह गुप्त हो। एक बार पता चलने के बाद, आपके दुश्मन को गलत सूचना देने के लिए सिस्टम का बहुत आसानी से फायदा उठाया जा सकता है। इसी तरह, मेरा मानना है कि भविष्य में एंटीवायरल थेरेपी पारंपरिक तोपखाने को जोड़ने में सक्षम हो सकती है, जैसे एंटीवायरल जो वायरल प्रतिकृति को रोकते हैं, सूचना युद्ध चालबाजी के साथ, जैसे कि वायरस को यह विश्वास करना कि वह जिस सेल में है वह एक अलग ऊतक से संबंधित है।
लेकिन, चुप रहो, किसी को मत बताना। वायरस सुन रहे होंगे!
के बारे में लेखक
इवान एरिलि, जैविक विज्ञान के एसोसिएट प्रोफेसर, मैरीलैंड विश्वविद्यालय, बाल्टीमोर काउंटी
इस लेख से पुन: प्रकाशित किया गया है वार्तालाप क्रिएटिव कॉमन्स लाइसेंस के तहत। को पढ़िए मूल लेख.
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