Buccitoxins and muritoxins: Conotoxin-like peptides in non-conoidean venoms revealed with a novel bioassay
एक नवीन क्षेत्र-परdeployable (field-deployable) बायोअसे (bioassay) (LIMCALA) और मशीन लर्निंग विश्लेषण का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने गैर-कोनोइडियन (non-conoidean) व्ह एल्क्स (whelks) और म्यूरेक्स (murexes) के लार के विषों में कॉनोटॉक्सिन-समान मायोटॉक्सिन, जिन्हें "ब्यूसिटॉक्सिन" (buccitoxins) और "मुरिटॉक्सिन" (muritoxins) नाम दिया गया है, की पहचान की है, जो इन औषधीय रूप से आशाजनक पेप्टाइड्स के व्यापक विकासवादी वितरण का सुझाव देते हैं।
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द दशकों से, वैज्ञानिक इलाजों की तलाश के लिए समुद्र के सबसे खतरनाक शिकारियों की ओर देखते आए हैं। उनमें से, कोन स्नेल (cone snail) एक विशेष स्थान रखता है। ये समुद्री घोंघे एक हारपून जैसे दांत के साथ शिकार करते हैं, जो पेप्टाइड्स नामक सूक्ष्म प्रोटीन अंशों के एक जटिल मिश्रण को इंजेक्ट करता है। इनमें से कुछ पेप्टाइड्स तंत्रिका कोशिकाओं (nerve cells) पर लॉक होने में इतने सटीक हैं कि वे शक्तिशाली दर्द निवारक दवाओं का आधार बन गए हैं और कैंसर के इलाज के लिए भी इनका अध्ययन किया जा रहा है। क्योंकि ये अणु इतने प्रभावी हैं, शोधकर्ता अन्य समुद्री जीवों में समान यौगिकों की खोज में वर्षों से जुटे हुए हैं, इस उम्मीद में कि गहरे समुद्र की विशाल जैव विविधता में छिपी नई दवाएं मिल सकें। चुनौती हमेशा यह रही है कि इन सूक्ष्म, जटिल अणुओं की पहचान करने के लिए आमतौर पर भारी, महंगी प्रयोगशाला मशीनों की आवश्यकता होती है जिन्हें आसानी से रिसर्च बोट या दूरस्थ फील्ड स्टेशन तक नहीं ले जाया जा सकता।
ल्यूक लेवेनसेलर का एक नया अध्ययन सुझाव देता है कि इन मूल्यवान अणुओं की खोज को कोन स्नेल के निकटतम रिश्तेदारों से परे विस्तार देने की आवश्यकता हो सकती है। यह शोध दो प्रकार के शिकारी समुद्री घोंघों पर केंद्रित है जो कोन स्नेल नहीं हैं: वेल्क्स (whelks) और मुरेक्स (murexes)। जबकि कोन स्नेल जहर देने के लिए हारपून का उपयोग करते हैं, ये अन्य घोंघे अपने लार के माध्यम से विषाक्त पदार्थ इंजेक्ट करते हैं, ठीक वैसे ही जैसे कुछ ज़मीन पर रहने वाले छिपकलियाँ और छींके (shrews) करते हैं। अध्ययन में तीन विशिष्ट प्रजातियों का परीक्षण किया गया: लाइटनिंग वेल्क्स (Lightning Whelk), पियर वेल्क्स (Pear Whelk), और एप्पल मुरेक्स (Apple Murex)। केंद्रीय प्रश्न यह था कि क्या ये गैर-कोन स्नेल ऐसे वेनम पेप्टाइड्स का उत्पादन करते हैं जो प्रसिद्ध कोन स्नेल विषों के समान ही संरचनात्मक ब्लूप्रिंट साझा करते हैं। यदि वे ऐसा करते हैं, तो इसका अर्थ यह होगा कि समुद्र में पहले की तुलना में कहीं अधिक व्यापक औषधीय भंडार मौजूद है।
इसका उत्तर देने के लिए, शोधकर्ता ने इन घोंघों की लार ग्रंथियों (salivary glands) से वेनम के नमूने एकत्र किए। इस प्रक्रिया में जानवरों के विच्छेदन (dissection) के माध्यम से उन ग्रंथियों तक पहुँचना शामिल था जो जहर बनाती हैं, और फिर उस तरल को निकालना शामिल था। चूंकि लक्ष्य उच्च-स्तरीय मास स्पेक्ट्रोमीटर की आवश्यकता के बिना प्रोटीन की संरचना का विश्लेषण करना था, इसलिए एक नई परीक्षण विधि विकसित की गई। यह विधि, जिसे LIMCALA एसे (assay) कहा जाता है, वेनम प्रोटीन के सल्फर-समृद्ध भागों से एक रासायनिक टैग जोड़ने का काम करती है। सल्फर इन विषों की संरचना में एक प्रमुख घटक है, जो आणविक स्टेपल्स (molecular staples) के एक सेट की तरह कार्य करता है जो प्रोटीन को उसके विशिष्ट आकार में बनाए रखता है। यह एसे एक सामान्य एंजाइम का उपयोग करता है जो इन टैग किए गए प्रोटीनों के साथ प्रतिक्रिया करने पर रंग बदल देता है, जिससे शोधकर्ता विभिन्न तरंग दैर्ध्य (wavelengths) पर नमूने के प्रकाश अवशोषण को माप सकता है। यह प्रत्येक वेनम नमूने के लिए एक अद्वितीय स्पेक्ट्रल फिंगरप्रिंट बनाता है।
एक बार फिंगरप्रिंट कैप्चर हो जाने के बाद, उन्हें पैटर्न की तुलना करने के लिए डिज़ाइन किए गए एक कस्टम कंप्यूटर प्रोग्राम में फीड किया गया। प्रोग्राम ने यह मापा कि वेल्क्स और मुरेक्स का वेनम, एक ज्ञात, उच्च-मूल्य वाले कोन स्नेल विष (जो एक मानक संदर्भ के रूप में उपयोग किया जाता है) के पैटर्न से कितनी निकटता से मेल खाता है। परिणाम चौंकाने वाले थे। पियर वेल्क्स के वेनम ने कोन स्नेल विष के साथ बहुत उच्च स्तर की समानता दिखाई, जिसमें मिलान स्कोर 86 प्रतिशत से अधिक था। एप्पल मुरेक्स ने भी लगभग 82 प्रतिशत पर मजबूत मिलान दिखाया। यहाँ तक कि लाइटनिंग वेल्क्स ने, जिसका स्कोर तीनों में सबसे कम था, फिर भी लगभग 65 प्रतिशत की सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण समानता दिखाई। ये संख्याएँ यादृच्छिक (random) नहीं थीं; कंप्यूटर ने यह सुनिश्चित करने के लिए हजारों रैंडम परम्यूटेशन चलाए कि मिलान वास्तविक है, और परिणाम सुसंगत रहे।
अध्ययन सुझाव देता है कि ये घोंघे अपने स्वयं के कोन स्नेल टॉक्सिन्स के संस्करण बनाते हैं, जिन्हें लेखक ने वेल्क्स के लिए "ब्यूकिटॉक्सिन" (buccitoxins) और मुरेक्स के लिए "मुरिटॉक्सिन" (muritoxins) नाम दिया है। यह निष्कर्ष इस धारणा को चुनौती देता है कि केवल कोन स्नेल और उनके निकटतम संबंधी ही इन विशिष्ट, अत्यधिक संरचित पेप्टाइड्स का उत्पादन करते हैं। डेटा इंगित करता है कि लाइटनिंग वेल्क्स और एप्पल मुरेक्स, अलग-अलग विकासवादी परिवारों से होने के बावजूद, दोनों में ऐसे वेनम घटक मौजूद हैं जो प्रसिद्ध कोन स्नेल विषों की तरह दिखते हैं और व्यवहार करते हैं। दिलचस्प बात यह है कि एप्पल मुरेक्स, जिससे उसके विकासवादी इतिहास के कारण अधिक समानता की उम्मीद थी, वास्तव में पियर वेल्क्स से कम स्कोर करता है, जो यह सुझाव देता है कि घोंघों का विशिष्ट आहार या वातावरण उनके वंशावली (family tree) की तुलना में उनके वेनम को अधिक प्रभावित कर सकता है।
हालांकि यह अध्ययन अभी यह सिद्ध नहीं करता है कि ये नए विष बीमारियों को ठीक कर सकते हैं, लेकिन यह दृढ़ता से संकेत देता है कि वे उन्हीं मौलिक निर्माण खंडों (building blocks) को साझा करते हैं जिनका उपयोग पहले से ही चिकित्सा में किया जा रहा है। यह शोध इन अणुओं की जांच के लिए एक नया, पोर्टेबल तरीका प्रदान करता है, जिससे महंगे उपकरणों की आवश्यकता के बिना विस्तृत अध्ययन की राह खुलती है। लेखक का कहना है कि अगले चरणों में इन पेप्टाइड्स की सटीक रासायनिक संरचना की पुष्टि करने और जीवित कैंसर कोशिकाओं पर उनका परीक्षण करने के लिए पारंपरिक, उच्च-परिशुद्धता वाली मशीनों का उपयोग करना शामिल होगा। फिलहाल, यह कार्य पुष्टि करता है कि समुद्र का फार्मासी (pharmacy) शायद हमारी कल्पना से कहीं अधिक बड़ा है, जिसमें सामान्य समुद्री घोंघों की लार में मूल्यवान यौगिक छिपे हुए हैं जिन्हें पहले अनदेखा कर दिया गया था।
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