A closed genome of Streptococcus agalactiae ST347/II reveals a composite integrative element coupling nisin P biosynthesis to erm(B) and tet(O) in Dominican group B Streptococcus
यह अध्ययन एक डोमिनिकन *Streptococcus agalactiae* ST347/II आइसोलेट के पहले क्लोज्ड जीनोम को प्रस्तुत करता है, जो एक नवीन कंपोजिट इंटीग्रेटिव एलिमेंट को प्रकट करता है जो निसिन P बायोसिंथेसिस को क्लिंडामाइसिन और टेट्रासाइक्लिन प्रतिरोध जीन (*erm(B)* और *tet(O)*) से भौतिक रूप से जोड़ता है, जिससे लैंटिबायोटिक उत्पादन और मैक्रोलाइड-लिंकोसामाइड-स्ट्रेप्टोग्रामिन B प्रतिरोध के बीच एक घनिष्ठ आनुवंशिक जुड़ाव स्थापित होता है जो सांख्यिकीय रूप से समर्थित है लेकिन ड्राफ्ट जीनोम में भौतिक रूप से लिंक नहीं है।
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प्रत्येक गर्भवती महिला एक सूक्ष्म, अदृश्य जोखिम लेकर चलती है। निचले आंत और योनि में, 'ग्रुप बी स्ट्रेप्टोकोकस' नामक एक सामान्य बैक्टीरिया अक्सर बिना किसी परेशानी के रहता है। लेकिन यदि यह जन्म के दौरान नवजात शिशु तक पहुँच जाता है, तो यह गंभीर बीमारी का कारण बन सकता है। इसे रोकने के लिए, डॉक्टर प्रसव के दौरान उन माताओं को एंटीबायोटिक्स देते हैं जिनमें यह बैक्टीरिया मौजूद होता है। अधिकांश महिलाओं के लिए, पेनिसिलिन पूरी तरह से काम करती है। हालाँकि, उन लोगों के लिए जिन्हें पेनिसिलिन से एलर्जी है, डॉक्टर क्लिनडेमाइसिन (clindamycin) नामक दूसरा ड्रग इस्तेमाल करते हैं। समस्या यह है कि यह बैकअप ड्रग कुछ स्थानों पर विफल हो रहा है क्योंकि बैक्टीरिया ने इसके प्रति प्रतिरोध (resistance) विकसित कर लिया है। इन प्रतिरोध जीन के यात्रा करने के सटीक तरीके और कारणों को समझना नवजात शिशुओं के जीवन और मृत्यु का मामला है, फिर भी वैज्ञानिक बैक्टीरिया के जेनेटिक कोड को एक धुंधले लेंस के माध्यम से देख रहे थे, जिससे वे इन प्रतिरोध जीन के एक साथ यात्रा करने के पूर्ण चित्र को देखने में असमर्थ थे।
डोमिनिकन गणराज्य के शोधकर्ताओं की एक टीम ने आखिरकार उस धुंध को साफ कर दिया है। उन्होंने डायग्नोस्टिक लैब से बैक्टीरिया का एक एकल नमूना लिया और इसके संपूर्ण जेनेटिक कोड को अनुक्रमित (sequence) किया, जिससे वैज्ञानिकों द्वारा आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले खंडित टुकड़ों के बजाय डीएनए का एक पूर्ण, अखंड घेरा बनाया गया। इस पूर्ण दृश्य ने उन्हें जीन की भौतिक व्यवस्था को पूर्ण स्पष्टता के साथ देखने की अनुमति दी। उन्होंने पाया कि क्लिनडेमाइसिन के प्रति प्रतिरोध के लिए जिम्मेदार जीन अकेला नहीं तैर रहा है। इसके बजाय, यह एक जीन क्लस्टर से भौतिक रूप से चिपका हुआ है जो 'निसिन पी' (nisin P) नामक एक प्राकृतिक एंटीबायोटिक हथियार बनाता है। यह हथियार प्रतिस्पर्धी बैक्टीरिया को मारने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिससे ग्रुप बी स्ट्रेप्टोकोकस को मानव शरीर के भीड़भाड़ वाले वातावरण में जीवित रहने में मदद मिलती है। शोधकर्ताओं ने पाया कि ये दो लक्षण—एक हथियार बनाने की क्षमता और एक चिकित्सा दवा को अनदेखा करने की क्षमता—एक ही मोबाइल जेनेटिक एलिमेंट पर जुड़े हुए हैं, जो डीएनए का एक ऐसा हिस्सा है जो बैक्टीरिया के बीच कूद सकता है।
यह अध्ययन बैक्टीरिया के एक विशिष्ट स्ट्रेन पर केंद्रित था, जिसे डोमिनिकन गणराज्य में ST347 के रूप में जाना जाता है। इसके जीनोम का एक पूर्ण मानचित्र बनाकर, टीम ने देखा कि क्लिनडेमाइसिन के लिए प्रतिरोध जीन, निसिन पी हथियार बनाने वाले जीनों से बस एक बहुत छोटी दूरी पर स्थित है। वास्तव में, वे केवल 96 बेस पेयर्स (base pairs) द्वारा अलग हैं, एक ऐसा अंतर जो इतना छोटा है कि मानो वे एक-दूसरे को छू रहे हों। यह भौतिक संबंध महत्वपूर्ण है क्योंकि इसका अर्थ है कि दोनों लक्षण एक साथ विरासत में मिलते हैं। जब बैक्टीरिया इस जेनेटिक एलिमेंट को दूसरे बैक्टीरिया को पारित करता है, तो वह हथियार और दवा प्रतिरोध दोनों को एक साथ पारित करता है। यह एक खतरनाक स्थिति पैदा करता है जहाँ समुदाय में सामान्य एंटीबायोटिक्स का उपयोग अनजाने में उन बैक्टीरिया के चयन को बढ़ावा दे सकता है जो मानव शरीर में जीवित रहने में भी बेहतर हैं, जिससे प्रतिरोध को खत्म करना कठिन हो जाता है।
शोधकर्ताओं ने फिर उसी क्षेत्र में गर्भवती महिलाओं के पिछले सर्वेक्षण से लिए गए 83 अन्य बैक्टीरियल नमूनों की जांच की ताकि यह देखा जा सके कि क्या यह पैटर्न सही है। उन्होंने पाया कि निसिन पी हथियार और क्लिनडेमाइसिन प्रतिरोध जीन उन्हीं 12 नमूनों में एक साथ दिखाई दिए। उन सभी 12 मामलों में, बैक्टीरिया में टेट्रासाइक्लिन (tetracycline) के प्रति प्रतिरोध के लिए भी एक जीन मौजूद था, जो एक अन्य सामान्य एंटीबायोटिक है। यह सांख्यिकीय संबंध इतना मजबूत था कि यह संयोग होना लगभग असंभव है। हालाँकि, शोधकर्ताओं ने यह भी पाया कि शेष 71 नमूनों में ये जीन पूरी तरह से गायब थे। यह सुझाव देता है कि इस विशिष्ट संयोजन को ले जाने वाले बैक्टीरिया एक अलग समूह हैं जिन्होंने एक शक्तिशाली, आत्मनिर्भर अस्तित्व पैकेज (survival package) प्राप्त कर लिया है।
शायद सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि अध्ययन ने बैक्टीरिया की आबादी में एक स्पष्ट विभाजन का खुलासा किया। शोधकर्ताओं ने पाया कि बैक्टीरिया की एक प्रमुख वंशावली, जिसे ST1 के रूप में जाना जाता है और जो दुनिया के अन्य हिस्सों में आम है, निसिन पी हथियार और प्रतिरोध जीनों दोनों से पूरी तरह रहित है। इसका मतलब है कि इस विशिष्ट आबादी में, बैक्टीरिया के सबसे सामान्य स्ट्रेन क्लिनडेमाइसिन के प्रति संवेदनशील बने हुए हैं। अध्ययन ने यह भी पहचाना कि एक अन्य सामान्य वंशावली, ST1010, एक अलग प्रकार का प्रतिरोध रखती है जो जेंटामाइसिन (gentamicin) की प्रभावशीलता को रोकता है, जो अक्सर गंभीर संक्रमणों के लिए पेनिसिलिन के साथ संयोजन में उपयोग किया जाने वाला ड्रग है। ये निष्कर्ष दर्शाते हैं कि बैक्टीरिया की आबादी एक समान द्रव्यमान नहीं है; यह विभिन्न परिवारों का एक संग्रह है, जिनमें से कुछ ने खतरनाक नए उपकरण प्राप्त कर लिए हैं जबकि अन्य ने नहीं।
प्रतिरोध के प्रसार के बारे में वैज्ञानिकों की समझ को यह खोज बदल देती है। यह सुझाव देती है कि बैक्टीरिया केवल यादृच्छिक (randomly) रूप से प्रतिरोध जीन नहीं उठा रहे हैं; वे जटिल पैकेज प्राप्त कर रहे हैं जो एक साथ कई लाभ प्रदान करते हैं। प्राकृतिक एंटीबायोटिक बनाने की क्षमता बैक्टीरिया को शरीर में जगह के लिए प्रतिस्पर्धा करने में मदद करती है, जबकि प्रतिरोध जीन उन्हें चिकित्सा उपचार से बचाते हैं। चूंकि ये लक्षण डीएनए के एक ही टुकड़े पर भौतिक रूप से जुड़े हुए हैं, इसलिए वे एक साथ चलते हैं। इसका मतलब है कि एक एंटीबायोटिक के उपयोग को कम करना प्रतिरोध के प्रसार को रोकने के लिए पर्याप्त नहीं हो सकता है, क्योंकि बैक्टीरिया को उनके प्राकृतिक हथियार बनाने की क्षमता के लिए भी चुना जा रहा है। शोधकर्ता प्रस्ताव देते हैं कि भविष्य के अध्ययनों को यह परीक्षण करना चाहिए कि क्या इस हथियार का उत्पादन करने वाले बैक्टीरिया वास्तव में उन स्ट्रेन को खत्म कर सकते हैं जो इसे नहीं बनाते, जिससे यह पुष्टि हो सके कि यह जेनेटिक लिंक वास्तविक उत्तरजीविता लाभ प्रदान करता है।
यह कार्य पूर्ण जेनेटिक चित्र को देखने के महत्व पर प्रकाश डालता है। पिछले अध्ययन, जो डीएनए के टूटे हुए टुकड़ों पर निर्भर थे, केवल इन जीनों के बीच के संबंध का अनुमान लगा सकते थे। संपूर्ण जीनोम को संयोजित करके, शोधकर्ताओं ने सिद्ध किया कि यह संबंध वास्तविक और भौतिक है। उन्होंने यह भी नोट किया कि हालांकि जेनेटिक साक्ष्य मजबूत है, लेकिन बैक्टीरिया का वास्तविक व्यवहार—चाहे वे वास्तव में शरीर में हथियार का उत्पादन करते हैं या वास्तव में दवाओं के प्रति प्रतिरोधी हैं—प्रयोगशाला में पुष्ट किया जाना आवश्यक है। यह अध्ययन एक चेतावनी के रूप में कार्य करता है कि बैक्टीरिया जटिल तरीकों से विकसित हो रहे हैं, और यह समझना कि उनके जेनेटिक कोड की पूर्ण संरचना क्या है, नवजात शिशुओं की रक्षा के लिए सही उपचार चुनने के लिए आवश्यक है।
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