Integrated production and characterization of lipopeptide biosurfactants and bacteriocins from Klebsiella aerogenes MB688 with antibacterial and antioxidant potentials
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि *Klebsiella aerogenes* MB688 बहुक्रियात्मक लिपोपेप्टाइड बायोसरफैक्टेंट्स और बैक्टीओसिन्स का एक आशाजनक उत्पादक है, जिन्हें विशिष्ट स्थितियों के तहत अनुकूलित किया गया था और खाद्य एवं चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण जीवाणुरोधी और एंटीऑक्सीडेंट क्षमता वाले रूप में अभिलक्षित किया गया था।
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सूक्ष्म दुनिया में, बैक्टीरिया केवल एक-कोशकीय जीव नहीं हैं; वे रासायनिक कारखाने हैं। उनमें से कई विशेष अणु पैदा करते हैं जो उन्हें जीवित रहने, संवाद करने या प्रतिस्पर्धियों से लड़ने में मदद करते हैं। ऐसे दो अणुओं ने वैज्ञानिकों का ध्यान आकर्षित किया है जो उद्योग और चिकित्सा में उपयोग किए जाने वाले कठोर रसायनों के हरित और सुरक्षित विकल्पों की तलाश कर रहे हैं। पहला एक बायोसरफेक्टेंट (biosurfactant) है, एक ऐसा पदार्थ जो प्राकृतिक साबुन की तरह कार्य करता है। जिस तरह साबुन तेल और पानी को आपस में मिलने में मदद करता है, ये बैक्टीरिया के अणु उन तरल पदार्थों के बीच तनाव को कम कर सकते हैं जो आमतौर पर एक-दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं, जिससे वे तेल रिसाव की सफाई करने या खाद्य बनावट में सुधार करने के लिए उपयोगी बन जाते हैं। दूसरा एक बैक्टीरियोसिन (bacteriocin) है, एक छोटा प्रोटीन हथियार जिसका उपयोग बैक्टीरिया अन्य बैक्टीरिया को मारने के लिए करते हैं। जैसे-जैसे दुनिया एंटीबायोटिक-प्रतिरोधी संक्रमणों से जूझ रही है, हानिकारक कीटाणुओं को रोकने के लिए नए, प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले पदार्थों को खोजना एक महत्वपूर्ण लक्ष्य बन गया है। शोधकर्ता अब कम सामान्य बैक्टीरिया की ओर रुख कर रहे हैं ताकि यह देखा जा सके कि क्या वे इन मूल्यवान उपकरणों को बड़ी मात्रा में बना सकते हैं।
पाकिस्तान और सऊदी अरब की वैज्ञानिकों की एक टीम ने क्लेबसिएला एरोजोजेन्स (Klebsiella aerogenes) नामक बैक्टीरिया के एक विशिष्ट स्ट्रेन की जांच करने का निर्णय लिया, जिसे उन्होंने पहले चुकंदर (beetroot) से अलग किया था। हालांकि यह बैक्टीरिया पर्यावरण में मौजूद है, लेकिन इसकी बायोसरफेक्टेंट और बैक्टीरियोसिन दोनों को एक साथ बनाने की क्षमता का पूरी तरह से पता नहीं लगाया गया था। शोधकर्ताओं ने इस सूक्ष्मजीव को सावधानीपूर्वक नियंत्रित परिस्थितियों में उगाने का लक्ष्य रखा ताकि यह देखा जा सके कि यह इन उपयोगी पदार्थों का कितना उत्पादन कर सकता है। उन्होंने बैक्टीरिया के साथ एक बगीचे की तरह व्यवहार किया, तापमान, उनके बढ़ने वाले पानी की अम्लता (acidity), और जोड़े गए नमक की मात्रा को समायोजित किया, ताकि अधिकतम उत्पादन के लिए सही नुस्खा पाया जा सके। उन्होंने पाया कि बैक्टीरिया 32 डिग्री सेल्सियस के गर्म तापमान, 8 के pH वाले थोड़े क्षारीय वातावरण में, और नमक की थोड़ी मात्रा की उपस्थिति में सबसे अच्छी तरह फले-फूले। इन आदर्श परिस्थितियों के तहत, और लगभग तीन दिनों तक कल्चर को बढ़ने देने के बाद, बैक्टीरिया ने इन लाभकारी अणुओं का उच्चतम उत्पादन किया।
एक बार जब बैक्टीरिया ने अपना काम पूरा कर लिया, तो टीम ने बैक्टीरिया की कोशिकाओं से निकले स्रावित अणुओं वाले तरल को अलग कर दिया। फिर उन्होंने इन अर्क (extracts) को यह समझने के लिए कि वे क्या हैं और वे क्या कर सकते हैं, परीक्षणों की एक श्रृंखला से गुजारा। बायोसरफेक्टेंट की उपस्थिति की पुष्टि करने के लिए, उन्होंने एक सरल दृश्य परीक्षण किया जहाँ उन्होंने पानी पर तैरते तेल की एक परत पर बैक्टीरिया के तरल की एक बूंद डाली। तरल ने तुरंत तेल को किनारे कर दिया, जिससे एक स्पष्ट घेरा बन गया, जिससे सिद्ध हुआ कि इसमें मजबूत सतह-सक्रिय गुण थे। उन्होंने यह भी मापा कि तरल तेल और पानी को कितनी अच्छी तरह मिला सकता है, जिससे पता चला कि इसने एक स्थिर मिश्रण बनाया जो पूरे एक दिन तक टिका रहा। इन अणुओं की रासायनिक संरचना को पहचानने के लिए, उन्होंने एक ऐसी तकनीक का उपयोग किया जो नमूने के आंतरिक ढांचे को प्रकट करने के लिए उसमें से इन्फ्रारेड प्रकाश गुजारती है। परिणामों ने दिखाया कि बायोसरफेक्टेंट लिपिड और प्रोटीन का एक जटिल मिश्रण था, वास्तव में एक लिपोपेप्टाइड (lipopeptide), न कि केवल एक साधारण शर्करा-आधारित अणु। इसकी पुष्टि एक पतली प्लेट पर घटकों को अलग करने वाले परीक्षण द्वारा भी की गई, जहाँ पदार्थ ने ठीक एक प्रोटीन-लिपिड हाइब्रिड की तरह व्यवहार किया।
शोधकर्ताओं ने उसी बैक्टीरिया कल्चर से बैक्टीरियोसिन, यानी प्रोटीन-आधारित हथियारों को भी अलग किया। उन्होंने विभिन्न प्रकार के अन्य बैक्टीरिया के खिलाफ इनका परीक्षण किया, जिनमें सामान्य संक्रमण पैदा करने वाले और आम तौर पर हानिरहित बैक्टीरिया दोनों शामिल थे। परिणाम उत्साहजनक थे: बैक्टीरियोसिन ने स्टैफिलोकोकस ऑरियस (Staphylococcus aureus) और एस्चेरिचिया कोली (Escherichia coli) सहित कई हानिकारक बैक्टीरिया की वृद्धि को सफलतापूर्वक रोक दिया। टीम ने पाया कि ये प्रोटीन हथियार काफी मजबूत थे, उच्च तापमान या अम्लता के विभिन्न स्तरों के संपर्क में आने के बाद भी प्रभावी रहे, हालांकि प्रोटीन को तोड़ने वाले एंजाइमों के उपचार से वे नष्ट हो गए। इसने पुष्टि की कि उनका सक्रिय घटक वास्तव में एक प्रोटीन था। नमूने को शुद्ध करने के बाद, उन्होंने गणना की कि सक्रिय प्रोटीन की सांद्रता लगभग 101.6 माइक्रोग्राम प्रति मिलीलीटर थी।
बैक्टीरिया को मारने की उनकी क्षमता के अलावा, इस स्ट्रेन द्वारा उत्पादित बायोसरफेक्टेंटों ने एक और आश्चर्यजनक प्रतिभा दिखाई: वे एंटीऑक्सीडेंट के रूप में कार्य करते थे। हानिकारक मुक्त कणों (free radicals) को बेअसर करने में एक पदार्थ कितनी अच्छी तरह सक्षम है, इसे मापने के लिए डिज़ाइन किए गए एक परीक्षण में, बायोसरफेक्टेंट अर्क ने प्रभावशाली प्रदर्शन किया। 100 माइक्रोग्राम प्रति मिलीलीटर की सांद्रता पर, इसने 78 प्रतिशत मुक्त कणों को बेअसर कर दिया, जो मानक एंटीऑक्सीडेंट सप्लीमेंट्स के समान स्तर की गतिविधि है। यह सुझाव देता है कि इस एकल बैक्टीरिया स्ट्रेन द्वारा उत्पादित अणु केवल एक-आयामी उपकरण नहीं बल्कि बहुक्रियाशील एजेंट हैं। अध्ययन निष्कर्ष निकालता है कि क्लेबसिएला एरोजोजेन्स MB688 इन मूल्यवान यौगिकों का एक अत्यधिक सक्षम उत्पादक है। विकास की स्थितियों को अनुकूलित करके, शोधकर्ताओं ने दिखाया है कि यह बैक्टीरिया पर्यावरण के अनुकूल सफाई एजेंटों और नए रोगाणुरोधी उपचारों के निर्माण के लिए एक स्थायी स्रोत हो सकता है, जो सुरक्षित औद्योगिक और चिकित्सा समाधानों की खोज में एक संभावित मार्ग प्रदान करता है।
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