PlDGAT3 positively regulates α‑linolenic acid (ALA) accumulation in herbaceous peony seed oil

वसा केवल ऊर्जा का एक स्रोत मात्र नहीं है; वे जीवन के मूलभूत निर्माण खंड हैं, जो हमारे शरीर की प्रत्येक कोशिका को घेरने वाली झिल्लियों का निर्माण करते हैं और महत्वपूर्ण रासायनिक संकेतों के लिए कच्चे माल के रूप में कार्य करते हैं। इन वसाओं में, अल्फा-लिनोलेनिक एसिड (alpha-linolenic acid) या ALA नामक एक विशिष्ट प्रकार मानव पोषण में एक अनूठा स्थान रखता है। चूंकि हमारे शरीर इसे अपने आप निर्मित नहीं कर सकते, इसलिए हमें इसे अपने आहार से प्राप्त करना होता है, जो मेवों, बीजों और कुछ तेलों जैसे स्रोतों पर निर्भर करता है। यह आवश्यक पोषक तत्व हृदय स्वास्थ्य बनाए रखने, रक्तचाप को नियंत्रित करने और मस्तिष्क के कार्य में सहायता करने के लिए महत्वपूर्ण है। हालांकि, ऐसे पौधों को खोजना जो स्वाभाविक रूप से इस विशिष्ट वसा की उच्च मात्रा का उत्पादन करते हैं, और वे वास्तव में इसे कैसे करते हैं, यह समझना, हमारे खाद्य आपूर्ति की पोषण गुणवत्ता में सुधार करने की तलाश कर रहे वैज्ञानिकों के लिए एक महत्वपूर्ण चुनौती बनी हुई है।

इस महत्वपूर्ण पोषक तत्व के स्तर को बढ़ाने की खोज में, शोधकर्ताओं ने हर्बेशियस पियोनी (herbaceous peony) की ओर अपना ध्यान आकर्षित किया है, जो एक ऐसा पौधा है जिसे चीन में लंबे समय से इसके औषधीय जड़ों के लिए महत्व दिया जाता रहा है, लेकिन हाल ही में यह पाया गया कि इसके बीजों में तेल समृद्ध होता है। इन बीजों में वसा का एक उच्च प्रतिशत होता है, और उल्लेखनीय रूप से, उस वसा का 40 प्रतिशत से अधिक अल्फा-लिनोलेनिक एसिड है। इस पौधे की क्षमता को अनलॉक करने के लिए, यांग्ज़ौ विश्वविद्यालय (Yangzhou University) के वैज्ञानिकों की एक टीम ने उन विशिष्ट आणविक तंत्रों की पहचान करने के लिए काम शुरू किया जो इस वसा को बीजों में पैक करने के लिए जिम्मेदार हैं। उन्होंने डायसिलग्लिसरॉल एसिलट्रांसफेरेज़ (diacylglycerol acyltransferases), या DGATs के रूप में जाने जाने वाले एंजाइमों के एक समूह पर ध्यान केंद्रित किया। इन एंजाइमों को एक कारखाने में विशिष्ट श्रमिकों के रूप में समझें; उनका काम व्यक्तिगत फैटी एसिड घटकों को लेना और उन्हें ट्राइएसिलग्लिसरॉल (triacylglycerol) नामक एक पूर्ण भंडारण पैकेज में सिलना है। जबकि वैज्ञानिक लंबे समय से इन कुछ श्रमिकों के बारे में जानते थे, DGAT3 नामक एक विशिष्ट प्रकार एक रहस्य बना हुआ था, जिसका सटीक कार्य और विभिन्न पौधों में इसकी प्राथमिकताएं अभी भी काफी हद तक अनोखली हैं।

शोधकर्ताओं ने पियोनी में DGAT3 एंजाइम के उत्पादन के लिए जिम्मेदार जीन को अलग करने से शुरुआत की, जिसे उन्होंने PlDGAT3 नाम दिया। उन्होंने पाया कि यह जीन 391 अमीनो एसिड वाले प्रोटीन को उत्पन्न करता है, जो आणविक निर्माण खंडों की एक श्रृंखला है जो एक कार्यात्मक मशीन के रूप में मुड़ती है। यह समझने के लिए कि यह मशीन पौधे की कोशिका के भीतर कहाँ संचालित होती है, उन्होंने प्रोटीन को एक चमकते हुए मार्कर के साथ टैग किया और सूक्ष्मदर्शी के नीचे इसे देखा। परिणामों ने दिखाया कि यह एंजाइम क्लोरोप्लास्ट (chloroplasts) के अंदर रहता है, जो पौधे की कोशिकाओं में हरे रंग की संरचनाएं हैं जहाँ प्रकाश संश्लेषण होता है, न कि कोशिका की आंतरिक झिल्ली प्रणाली के अधिक सामान्य स्थान में। यह खोज महत्वपूर्ण थी क्योंकि इसने सुझाव दिया कि एंजाइम संभवतः अपने रिश्तेदारों की तुलना में वसा बनाने की प्रक्रिया के एक विशिष्ट, शायद प्रारंभिक चरण में काम कर रहा है।

यह निर्धारित करने के लिए कि यह एंजाइम वास्तव में क्या करता है, वैज्ञानिकों ने दो पूरक प्रयोग किए। सबसे पहले, उन्होंने पियोनी के पौधों में जीन को अस्थायी रूप से शांत (silence) करने की तकनीक का उपयोग किया, जिससे प्रभावी रूप से एंजाइम के उत्पादन को बंद कर दिया गया। इन साइलेंस्ड पौधों की पत्तियों में, कुल वसा की मात्रा में उल्लेखनीय गिरावट आई। विशेष रूप से, अल्फा-लिनोलेनिक एसिड और एक अन्य सामान्य वसा जिसे पामिटिक एसिड (palmitic acid) कहा जाता है, के स्तर में कमी आई, जबकि लिनोलिक एसिड (linoleic acid), जो एक अलग प्रकार की वसा है, की मात्रा बढ़ गई। इससे संकेत मिला कि एंजाइम के बिना, पौधा वांछित वसा को संग्रहीत करने में संघर्ष करता है और इसके बजाय अन्य वसाओं को संचित करता है। इन निष्कर्षों की पुष्टि करने के लिए, टीम ने फिर PlDGAT3 जीन को लिया और इसे तंबाकू के पौधों में डाला, जो आनुवंशिक अध्ययनों के लिए एक सामान्य मॉडल है, जिससे तंबाकू में अतिरिक्त मात्रा में एंजाइम का उत्पादन हुआ। परिणाम साइलिंग प्रयोग का दर्पण प्रतिबिंब थे: तंबाकू के बीज बड़े और भारी हो गए, और उनकी वसा की मात्रा में उछाल आया। सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि बीज अल्फा-लिनोलेनिक एसिड और पामिटिक एसिड से भरपूर थे, जबकि लिनोलिक एसिड का स्तर गिर गया।

अध्ययन ने खुलासा किया कि PlDGAT3 एंजाइम एक सकारात्मक नियामक (positive regulator) के रूप में कार्य करता है, जो कुल वसा के संचय को सक्रिय रूप से संचालित करता है और विशेष रूप से बीज के तेल भंडार में अल्फा-लिनोलेनिक एसिड के समावेश को बढ़ावा देता है। शोधकर्ताओं ने देखा कि जब एंजाइम उच्च मात्रा में मौजूद होता है, तो बीजों में न केवल अधिक तेल होता है, बल्कि वे शारीरिक रूप से बड़े भी होते हैं, जिसमें एक हजार बीजों का वजन सामान्य पौधों की तुलना में लगभग 80 प्रतिशत बढ़ जाता है। यह सुझाव देता है कि एंजाइम न केवल तेल की रासायनिक संरचना का प्रबंधन करता है बल्कि बीज के समग्र विकास और आकार को भी प्रभावित करता है। ये निष्कर्ष एक स्पष्ट तस्वीर प्रदान करते हैं कि यह विशिष्ट एंजाइम कैसे कार्य करता है, जो इसे अन्य पौधों के समान एंजाइमों से अलग करता है जो विभिन्न प्रकार की वसा को पसंद कर सकते हैं। इस विशिष्ट एंजाइम को इस आवश्यक पोषक तत्व के उत्पादन को विशेष रूप से बढ़ाने वाले प्रमुख खिलाड़ी के रूप में पहचानने से, यह शोध एक मूल्यवान आनुवंशिक उपकरण प्रदान करता है। यह सुझाव देता है कि इस विशिष्ट जीन में हेरफेर करके, ब्रीडर्स संभावित रूप से नए किस्म के तेलबीज फसलों को विकसित कर सकते हैं जो न केवल उच्च उपज में बल्कि उन स्वास्थ्यवर्धक वसाओं में भी समृद्ध हों जिनकी मनुष्यों को आवश्यकता है लेकिन जिन्हें वे स्वयं नहीं बना सकते।