Draft genome sequences and functional annotation data for two Pseudoalteromonas isolates from coastal seawater off Jeju Island, Republic of Korea
यह अध्ययन जेजू द्वीप से अलग किए गए दो पिगमेंटेड (वर्णक युक्त) *Pseudoalteromonas* स्ट्रेन के ड्राफ्ट जीनोम अनुक्रमों और कार्यात्मक एनोटेशन को प्रस्तुत करता है, जो स्ट्रेन J2K-J979 में बैंगनी रंग के लिए जिम्मेदार एक अद्वितीय इंडोल-प्रकार के बायोसिंथेटिक जीन क्लस्टर को उजागर करता है।
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महासागर केवल पानी का एक विशाल विस्तार मात्र नहीं है; यह सूक्ष्म जीवन का एक हलचल भरा शहर है, जो उन बैक्टीरिया से भरा हुआ है जिन्होंने ऐसी परिस्थितियों में जीवित रहने के लिए विकास किया है जो अधिकांश अन्य जीवों को चुनौती दे सकती हैं। इन निवासियों में Pseudoalteromonas नामक बैक्टीरिया का एक वंश (genus) शामिल है, जो समुद्री वातावरण में पनपता है और अपने विभिन्न प्रकार के रासायनिक यौगिकों को बनाने की क्षमता के लिए प्रसिद्ध है। ये बैक्टीरिया नन्हे रासायनिक कारखानों के रूप में कार्य करते हैं, जो ऐसे पदार्थों का संश्लेषण करते हैं जो जटिल सामग्रियों को तोड़ सकते हैं, प्रतिस्पर्धियों से लड़ सकते हैं, या जीवंत रंग बना सकते हैं। वैज्ञानिक उनकी इन क्षमताओं में लंबे समय से रुचि रखते आए हैं क्योंकि उनके द्वारा उत्पादित यौगिकों के चिकित्सा, कृषि और उद्योग में उपयोगी उपयोग होने की संभावना होती है। इन रसायनों का एक विशेष रूप से दिलचस्प समूह पिगमेंट (वर्णक) है, जो प्रकृति में दिखने वाले चमकीले रंगों के लिए जिम्मेदार अणु हैं, जो अक्सर हानिकारक सूक्ष्मजीवों को मारने या क्षति से बचाने जैसी उपयोगी गुणों के साथ आते हैं।
हाल ही में एक अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने इन समुद्री बैक्टीरिया के दो विशिष्ट उपभेदों (strains) पर ध्यान केंद्रित किया, जिन्हें उन्होंने कोरिया गणराज्य के जेजू द्वीप के तटवर्ती जल में खोजा था। वैज्ञानिकों की टीम, जिसका नेतृत्व J2K Bio Co., Ltd. और जेजू नेशनल यूनिवर्सिटी के वैज्ञानिकों द्वारा किया गया था, ने इन बैक्टीरिया को समुद्री जल से अलग किया और उन्होंने तुरंत कुछ बहुत ही उल्लेखनीय देखा: प्रयोगशाला में उगाए जाने पर दोनों उपभेद पूरी तरह से अलग दिखते थे। एक उपभेद, जिसे J2K-J031 नाम दिया गया था, ने मलाईदार सफेद रंग की कॉलोनियां बनाईं, जबकि दूसरे, J2K-J979 ने गहरे, जीवंत बैंगनी रंग की कॉलोनियां उत्पन्न कीं। इस दृश्य अंतर ने सुझाव दिया कि ये दोनों बैक्टीरिया, आपस में निकट संबंध होने के बावजूद, अलग-अलग आनुवंशिक निर्देशों के साथ काम कर रहे थे। यह समझने के लिए कि एक सफेद और दूसरा बैंगनी क्यों था, शोधकर्ताओं ने दोनों के पूर्ण आनुवंशिक कोड, या जीनोम को पढ़ने का निर्णय लिया।
शोधकर्ताओं ने उच्च गति वाली मशीनों का उपयोग करके दोनों बैक्टीरिया के डीएनए का अनुक्रम (sequencing) करना शुरू किया, जो आनुवंशिक अक्षरों को छोटे टुकड़ों में पढ़ती हैं, जिन्हें फिर एक जटिल पहेली की तरह जोड़कर पूरे जीनोम का एक ड्राफ्ट मैप तैयार किया जाता है। परिणामी मानचित्रों ने दिखाया कि दोनों बैक्टीरिया आकार में काफी समान थे, जिनके जीनोम में लगभग 4.4 मिलियन अक्षरों का आनुवंशिक कोड था। वे कई समान बुनियादी कार्यों को भी साझा करते थे, जैसे कि शर्करा को पचाने और सामान्य कोशिकीय कार्यों को करने की क्षमता। हालांकि, जब वैज्ञानिकों ने नए रसायन बनाने के लिए जिम्मेदार डीएनए के विशिष्ट खंडों को करीब से देखा, तो एक स्पष्ट अंतर सामने आया। बैंगनी उपभेद, J2K-J979, के पास विशिष्ट जीनों का एक सेट था, जिसकी सफेद उपभेद, J2K-J031, में पूर्णतः कमी थी।
सफेद उपभेद में इन जीनों के इस लुप्त सेट को vioABCDE क्लस्टर के रूप में जाना जाता है, जो निर्देशों का एक समूह है जिसका उपयोग बैक्टीरिया वायोलेसिन (violacein) नामक पिगमेंट बनाने के लिए करते हैं। वायोलेसिन एक गहरा बैंगनी पदार्थ है जो बैक्टीरिया और कवक से लड़ने के लिए जाना जाता है, और यह एक शक्तिशाली एंटीऑक्सीडेंट भी है। बैंगनी उपभेद में इस जीन क्लस्टर की उपस्थिति इसके रंग की व्याख्या करती है, जबकि इसकी अनुपस्थिति यह बताती है कि वह मलाईदार रंग का क्यों बना रहता है। यह पुष्टि करने के लिए कि क्या ये जीन वास्तव में पिगमेंट का स्रोत थे, शोधकर्ताओं ने बैंगनी उपभेद के क्लस्टर के अनुक्रम की तुलना दुनिया भर के अन्य बैक्टीरिया में पाए जाने वाले समान अनुक्रमों से की। उन्होंने पाया कि उनके नए उपभेद के जीन Pseudoalteromonas बैक्टीरिया के एक वंश वृक्ष में सटीक रूप से फिट बैठते हैं, जो समान रंग बनाने के लिए जाने जाने वाले अन्य समुद्री प्रजातियों से निकटता से मेल खाते हैं।
यद्यपि इस अध्ययन ने बैंगनी पिगमेंट के लिए आनुवंशिक ब्लूप्रिंट की सफलतापूर्वक पहचान कर ली, शोधकर्ता इस बात को नोट करने में सावधानी बरतते रहे कि उन्होंने अभी तक क्या नहीं किया है। इस कार्य ने जीनों का एक विस्तृत मानचित्र प्रदान किया और इन जीनों के जिम्मेदार होने का एक मजबूत अनुमान दिया, लेकिन टीम ने अभी तक पिगमेंट को अलग नहीं किया है ताकि इसकी रासायनिक पहचान को सिद्ध किया जा सके या प्रयोगशाला सेटिंग में इसकी शक्ति का परीक्षण किया जा सके। निष्कर्ष एक कम्प्यूटेशनल खोज बने हुए हैं, जो बैक्टीरिया की क्षमता का एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन स्नैपशॉट हैं, न कि एक पुष्ट रासायनिक उत्पाद। फिर भी, यह डेटा वैज्ञानिक समुदाय के लिए एक मूल्यवान संसाधन प्रदान करता है, जो भविष्य के अध्ययनों के लिए एक स्पष्ट आनुवंशिक शुरुआती बिंदु प्रदान करता है। इन जीनोम अनुक्रमों और एनोटेशन को सार्वजनिक रूप से उपलब्ध कराकर, शोधकर्ताओं ने अन्य वैज्ञानिकों को वे उपकरण सौंप दिए हैं जिनकी आवश्यकता इन समुद्री बैक्टीरिया द्वारा अपने रंगों के उत्पादन की खोज करने और यह जांचने के लिए है कि क्या उनके पास मौजूद बैंगनी पिगमेंट में चिकित्सा या उद्योग के लिए नए रहस्य छिपे हैं।
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