Potential of Endophytic Fungi from Orobanche spp. as Novel Sources of L-Asparaginase, an Enzyme with Anticancer Applications
यह अध्ययन *ओरोबेंचे* (Orobanche) प्रजातियों से अलग किए गए एंडोफाइटिक कवक को कैंसररोधी एंजाइम एल-एस्पारैजिनेज के आशाजनक स्रोतों के रूप में पहचानता है, जिसमें *अल्टरनेरिया लॉन्गिपेस* (Alternaria longipes) SH 25 ने pH 5.0 और 1.5% एल-एस्पैरागिन सांद्रता की विशिष्ट स्थितियों के तहत इष्टतम उत्पादन (5.95 U/mL) प्रदर्शित किया है।
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स्वस्थ पौधों के भीतर छिपी दुनिया में, सूक्ष्म कवक (फंगस) शांत पड़ोसियों की तरह रहते हैं, जो बिना किसी नुकसान के अपने मेजबानों के साथ स्थान साझा करते हैं। ये एंडोफाइट्स (endophytes) हैं, जो सूक्ष्मजीवों का एक विविध समुदाय है, जिन्होंने जीवित रहने और फलने-फूलने के लिए रासायनिक उपकरणों का एक विशाल संग्रह विकसित किया है। इन कवकों द्वारा बनाई जाने वाली कई सामग्रियों में एंजाइम भी शामिल हैं, जो जैविक मशीनें हैं जो विशिष्ट रासायनिक प्रतिक्रियाओं को तेज करती हैं। ऐसा ही एक एंजाइम, जिसे एल-एस्परटिनेज (L-asparaginase) के रूप में जाना जाता है, आधुनिक चिकित्सा में एक महत्वपूर्ण उपकरण बन गया है। यह प्रोटीन के एक विशिष्ट निर्माण खंड, जिसे एल-एस्परगिन (L-asparagine) कहा जाता है, को तोड़ने का काम करता है। जबकि मानव शरीर की अधिकांश कोशिकाएं इस निर्माण खंड की अपनी आपूर्ति स्वयं बना सकती हैं, कुछ कैंसर कोशिकाएं, विशेष रूप से तीव्र लिम्फोब्लास्टिक ल्यूकेमिया (acute lymphoblastic leukemia) नामक रक्त कैंसर से जुड़ी कोशिकाएं, ऐसा नहीं कर पातीं। वे पूरी तरह से रक्त से इसे चुराने पर निर्भर रहती हैं। रोगी के शरीर में इस एंजाइम को पेश करके, डॉक्टर इस आवश्यक पोषक तत्व को छीन सकते हैं, जिससे कैंसर कोशिकाएं भूखी मर जाती हैं जबकि स्वस्थ कोशिकाएं काफी हद तक अप्रभावित रहती हैं। वर्तमान में, चिकित्सा उद्योग मुख्य रूप से बैक्टीरिया से इस जीवन रक्षक एंजाइम का उत्पादन करता है, लेकिन ये बैक्टीरियल संस्करण कभी-कभी रोगियों में गंभीर एलर्जी प्रतिक्रियाएं या अन्य दुष्प्रभाव पैदा कर सकते हैं, जिससे वैज्ञानिकों को अधिक सौम्य और अनुकूल स्रोतों की तलाश करने के लिए प्रोत्साहन मिलता है।
ईरान के ज़ंजन विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने इन सूक्ष्म पड़ोसियों के लिए एक असामान्य और अक्सर अनदेखे मेजबान की ओर ध्यान आकर्षित किया: ब्रूमरेप (broomrape) का पौधा। अधिकांश पौधों के विपरीत जो मिट्टी से उगते हैं, ब्रूमरेप एक होलोपैरेसाइट (holoparasite) है, जिसका अर्थ है कि इसमें न तो अपनी पत्तियां हैं और न ही जड़ें, और यह जीवित रहने के लिए पूरी तरह से अन्य फसलों की जड़ों से जुड़कर उनके पोषक तत्वों को चुराने पर निर्भर रहता है। इस अनूठी और तनावपूर्ण जीवनशैली के कारण, ब्रूमरेप के भीतर रहने वाले कवक ने अपने वातावरण का सामना करने के लिए विशेष क्षमताएं विकसित की होंगी। शोधकर्ताओं ने उत्तर-पश्चिमी ईरान के कृषि क्षेत्रों से स्वस्थ ब्रूमरेप के पौधों के नमूने एकत्र किए और सतह की गंदगी या बैक्टीरिया को हटाने के लिए उन्हें सावधानीपूर्वक साफ किया। फिर उन्होंने पौधों के तनों को छोटे टुकड़ों में काटा और उन्हें एक पोषक तत्वों से भरपूर जेली पर रखा ताकि यह देखा जा सके कि क्या अंदर से कोई कवक उगता है। 300 पौधों के नमूनों में से, उन्होंने सफलतापूर्वक दर्जनों अलग-अलग कवक उपभेदों (strains) को अलग किया, और अंततः सूक्ष्मदर्शी के नीचे उनके दिखने के आधार पर उन्हें 34 विशिष्ट प्रकारों में वर्गीकृत किया।
यह पता लगाने के लिए कि इनमें से कौन से कवक कैंसर-विरोधी एंजाइम का उत्पादन कर सकते हैं, वैज्ञानिकों ने पहले एक सरल दृश्य परीक्षण का उपयोग किया। उन्होंने कवकों को एल-एस्परगिन और एक पीएच (pH) संकेतक डाई युक्त एक विशेष प्लेट पर उगाया। यदि कोई कवक उस एंजाइम का उत्पादन करता है, तो वह एस्परगिन को तोड़ देगा और अमोनिया छोड़ेगा, जिससे आसपास का क्षेत्र पीले से गुलाबी रंग में बदल जाएगा। लगभग 20 कवक प्रकारों ने ये गुलाबी घेरे (halos) बनाए, जो यह सुझाव देते थे कि वे एंजाइम बनाने में सक्षम हैं। हालांकि, शोधकर्ता जानते थे कि प्लेट पर एक बड़ा गुलाबी घेरा हमेशा उच्च मात्रा में एंजाइम उत्पादन का संकेत नहीं देता है। वास्तविक माप प्राप्त करने के लिए, वे सबसे आशाजनक उम्मीदवारों को तरल कल्चर में ले गए और अमोनिया की सटीक गणना करने के लिए एक रासायनिक विधि का उपयोग किया। परिणामों ने गतिविधि की एक विस्तृत श्रृंखला दिखाई। जबकि कुछ कवकों ने बहुत कम उत्पादन किया, चार विशिष्ट उपभेद सबसे अधिक उत्पादक के रूप में उभरे। उनमें से, अल्टरनेरिया लॉन्गिप्स (Alternaria longipes) नामक एक कवक, विशेष रूप से SH25 लेबल वाला स्ट्रेन, ने उच्चतम मात्रा में एंजाइम का उत्पादन किया, जो 5.79 यूनिट प्रति मिलीलीटर तक पहुँचा। यह अन्य शीर्ष प्रदर्शन करने वालों की तुलना में काफी अधिक था, जिनमें मैक्रोफोमिना फेसियोलिना (Macrophomina phaseolina) और एस्परगिलस फ्लेवस (Aspergillus flavus) जैसी प्रजातियां शामिल थीं।
इसके बाद टीम ने स्टार परफॉर्मर, अल्टरनेरिया लॉन्गिप्स SH25 पर ध्यान केंद्रित किया, यह देखने के लिए कि क्या वे इसके वातावरण को बदलकर इससे और अधिक एंजाइम का उत्पादन करवा सकते हैं। उन्होंने परीक्षण किया कि उपलब्ध भोजन की मात्रा और तरल की अम्लता (acidity) ने उत्पादन को कैसे प्रभावित किया। उन्होंने पाया कि कवक ने सबसे अधिक एंजाइम तब बनाया जब तरल थोड़ा अम्लीय था और उसमें एल-एस्परगिन की एक विशिष्ट सांद्रता थी। इन अनुकूलित परिस्थितियों के तहत, एंजाइम का आउटपुट बढ़कर 5.95 यूनिट प्रति मिलीलीटर हो गया। शोधकर्ताओं ने यह भी जांचा कि गर्मी के संपर्क में आने पर एंजाइम कितनी अच्छी तरह टिका रहता है, जो औद्योगिक उपयोग के लिए एक महत्वपूर्ण कारक है। उन्होंने पाया कि एंजाइम मध्यम तापमान पर बहुत स्थिर रहा, आधे घंटे के लिए 35 डिग्री सेल्सियस पर रखे जाने के बाद भी इसने अपनी लगभग पूरी सक्रियता बनाए रखी, और दो घंटे के बाद भी अपनी शक्ति का लगभग दो-तिहाई हिस्सा बरकरार रखा। यह बताता है कि एंजाइम विनिर्माण सेटिंग में संभालने के लिए पर्याप्त मजबूत है ताकि तुरंत नष्ट न हो जाए।
अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि परजीवी ब्रूमरेप का पौधा इन महत्वपूर्ण एंजाइमों का उत्पादन करने वाले कवकों का एक समृद्ध, बल्कि पहले से अनछुआ स्रोत है। उच्च-प्रदर्शन करने वाले अल्टरनेरिया लॉन्गिप्स स्ट्रेन की खोज चिकित्सा में उपयोग किए जाने वाले बैक्टीरियल स्रोतों के लिए एक संभावित नया विकल्प प्रदान करती है। जबकि बैक्टीरियल संस्करण कुछ रोगियों में प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाएं पैदा कर सकते हैं, कवक एंजाइमों को अक्सर मानव शरीर के साथ अधिक अनुकूल माना जाता है, हालांकि इस लाभ की पुष्टि के लिए आगे के परीक्षण की आवश्यकता है। शोधकर्ताओं ने उल्लेख किया कि प्रारंभिक परीक्षण प्लेटों पर गुलाबी घेरे का आकार इस बात का विश्वसनीय भविष्यवक्ता नहीं था कि कवक वास्तव में तरल कल्चर में कितनी एंजाइम मात्रा का उत्पादन करेगा, जो सटीक रासायनिक मापों के बजाय दृश्य अनुमानों के महत्व को रेखांकित करता है। जेनेटिक सीक्वेंसिंग का उपयोग करके इन कवकों को अलग करने और पहचानने के बाद, टीम ने उनकी पहचान की पुष्टि की और इस विशिष्ट कवक प्रजाति तथा एंजाइम बनाने की इसकी क्षमता के बीच एक स्पष्ट संबंध स्थापित किया। यह कार्य जैव प्रौद्योगिकी के लिए एक नया द्वार खोलता है, यह सुझाव देता है कि हमारे खेतों में मौजूद सबसे असामान्य पौधे भी बीमारी से लड़ने में मदद करने वाले सूक्ष्म सहयोगियों को धारण कर सकते हैं।
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