Tartrazine–DNA Interaction Without Detectable Plasmid DNA Strand Cleavage: An Integrated Docking, Spectroscopic, Electrophoretic, and Antibacterial Study
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि जबकि टार्ट्राज़ीन भौतिक-रासायनिक अंतःक्रियाओं के माध्यम से डीएनए के साथ मध्यम बंधन आत्मीयता प्रदर्शित करती है, यह प्लाज्मिड डीएनए स्ट्रैंड क्लीवेज (strand cleavage) नहीं करती है, ऑक्सीडेटिव डीएनए क्षति को नियंत्रित नहीं करती है, या जीवाणुरोधी गतिविधि प्रदर्शित नहीं करती है, जो यह सुझाव देता है कि केवल ऐसा बंधन प्रत्यक्ष जीनोटॉक्सिसिटी (genotoxicity) का गठन नहीं करता है।
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हर दिन, हम कृत्रिम रंगों की एक दुनिया का सामना करते हैं। लेमन फ्लेवर्ड ड्रिंक के चमकीले पीले रंग से लेकर कैंडी कोटिंग के नारंगी रंग तक, ये रंग हर जगह मौजूद हैं। इनमें से एक सबसे आम है टार्ट्राज़ीन (tartrazine), जो एक सिंथेटिक डाई है जिसे कोड E102 के रूप में जाना जाता है। यह जल-घुलनशील और रासायनिक रूप से स्थिर है, जो इसे खाद्य निर्माताओं के लिए पसंदीदा बनाता है। क्योंकि हम इसका नियमित सेवन करते हैं, वैज्ञानिकों ने लंबे समय से एक सरल लेकिन महत्वपूर्ण प्रश्न पूछा है: क्या यह चमकीला पीला पदार्थ हमारे शरीर के निर्माण खंडों, विशेष रूप से हमारे डीएनए (DNA) के साथ अंतःक्रिया करता है? डीएनए वह लंबी, घुमावदार अणु है जो जीवन के आनुवंशिक निर्देशों को वहन करता है। जब डीएनए क्षतिग्रस्त होता है, तो यह गंभीर स्वास्थ्य समस्याओं, जिसमें उत्परिवर्तन (mutations) शामिल हैं, का कारण बन सकता है। हालांकि नियामक एजेंसियों ने टार्ट्राज़ीन को कुछ सीमाओं के भीतर उपभोग के लिए सुरक्षित माना है, लेकिन वैज्ञानिक समुदाय इस बात पर हमेशा सहमत नहीं रहा है कि क्या यह आनुवंशिक क्षति पहुंचाता है। कुछ अध्ययन सुझाव देते हैं कि यह विशिष्ट स्थितियों में डीएनए को नुकसान पहुंचा सकता है, जबकि अन्य नुकसान का कोई प्रमाण नहीं पाते हैं। यह अनिश्चितता हमारी समझ में एक अंतर छोड़ देती है: क्या टार्ट्राज़ीन केवल हमारे डीएनए के पास बैठा रहता है, या यह सक्रिय रूप से इसे तोड़ देता है?
इस अंतर को पाटने के लिए, तुर्की के बुलेंट एसेविट विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने कंप्यूटर मॉडलिंग और प्रयोगशाला प्रयोगों के संयोजन का उपयोग करके टार्ट्राज़ीन और डीएनए के बीच संबंध की जांच करने के लिए कदम उठाए। वे यह देखना चाहते थे कि क्या डाई डीएनए से जुड़ सकती है और, अधिक महत्वपूर्ण रूप से, क्या उस जुड़ाव से डीएनए के स्ट्रैंड टूट जाते हैं। उन्होंने इसके लिए पहले एक कंप्यूटर का उपयोग किया ताकि यह भविष्यवाणी की जा सके कि डाई डीएनए संरचना पर कैसे फिट हो सकती है। फिर, वे लैब में गए, वास्तविक डीएनए नमूनों के साथ डाई को मिलाया ताकि रासायनिक परिवर्तनों को देखा जा सके। अंत में, उन्होंने परीक्षण किया कि क्या डाई डीएनए स्ट्रैंड्स को काट सकती है, भले ही वे स्ट्रैंड्स उन प्रतिक्रियाशील रसायनों के हमले के अधीन हों जो आमतौर पर नुकसान पहुंचाते हैं। उन्होंने यह भी जांचा कि क्या डाई बैक्टीरिया को बढ़ने से रोक सकती है, ताकि यह देखा जा सके कि क्या इसका जीवित कोशिकाओं पर कोई विषाक्त प्रभाव पड़ता है।
कंप्यूटर मॉडलिंग ने पहला सुराग दिया। शोधकर्ताओं ने सिम्युलेट किया कि टार्ट्राज़ीन का एक एकल अणु एक डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए हेलिक्स के साथ कैसे परस्पर क्रिया करेगा। सिमुलेशन ने दिखाया कि डाई वास्तव में डीएनए से खुद को जोड़ सकती है। इसने भविष्यवाणी की कि डाई डीएनए की सीढ़ी के चरणों के बीच बैठ जाएगी, जिससे अणु के आसपास के हिस्सों के साथ कमजोर रासायनिक बंधन बनेंगे। कंप्यूटर ने गणना की कि यह जुड़ाव ऊर्जावान रूप से अनुकूल था, जिसका अर्थ है कि डाई और डीएनए एक साथ रहना पसंद करते हैं। हालांकि, एक कंप्यूटर सिमुलेशन केवल एक भविष्यवाणी है; यह दिखाता है कि एक स्थिर मॉडल में क्या हो सकता है, न कि एक जटिल, गतिशील जैविक प्रणाली में क्या होता है। यह जानने के लिए कि वास्तव में क्या होता है, शोधकर्ताओं ने यूवी-विस स्पेक्ट्रोस्कोपी (UV-Vis spectroscopy) नामक तकनीक का उपयोग किया। इस पद्धति में अणुओं द्वारा प्रकाश को अवशोषित करने के तरीके को देखने के लिए एक घोल के माध्यम से प्रकाश प्रवाहित करना शामिल है। जब उन्होंने डीएनए के एक घोल में टार्ट्राज़ीन मिलाया, तो उन्होंने देखा कि प्रकाश का अवशोषण कैसे बदल गया। जैसे-जैसे डाई की सांद्रता बढ़ती गई, घोल ने अधिक प्रकाश अवशोषित किया, जिसे हाइपरक्रोमिक प्रभाव (hyperchromic effect) के रूप में जाना जाता है। इसने पुष्टि की कि डाई भौतिक रूप से तरल में डीएनए के साथ परस्पर क्रिया कर रही थी, जिससे डीएनए अणुओं के आसपास के वातावरण में परिवर्तन हो रहा था। उन्होंने गणना की कि डाई मध्यम शक्ति के साथ डीएनए से जुड़ी थी, लेकिन केवल यह संख्या उन्हें यह नहीं बता सकी कि डाई ठीक से कैसे पकड़े हुए है।
अंतःक्रिया की पुष्टि होने के साथ, टीम ने सबसे महत्वपूर्ण प्रश्न पूछा: क्या यह अंतःक्रिया डीएनए को तोड़ती है? उन्होंने डीएनए का एक गोलाकार हिस्सा लिया, जिसे प्लाज्मिड (plasid) कहा जाता है, जिसका उपयोग अक्सर अनुसंधान में किया जाता है क्योंकि इसका आकार सूक्ष्मदर्शी के नीचे देखना आसान होता है। उन्होंने इस डीएनए को टार्ट्राज़ीन के साथ मिलाया और इसे रहने दिया। यदि डाई डीएनए को काट रही होती, तो गोलाकार आकार खुल जाता या सीधी रेखाओं में टूट जाता। जब उन्होंने आकार और रूप के आधार पर डीएनए को अलग करने के लिए एक जेल के माध्यम से मिश्रण को चलाया, तो उन्होंने कोई परिवर्तन नहीं देखा। डीएनए अपने मूल, बरकरार गोलाकार रूप में बना रहा, और बिल्कुल वैसा ही दिख रहा था जैसा कि वह डीएनए जो डाई के संपर्क में नहीं आया था। यह परिणाम स्पष्ट था: इन परिस्थितियों में, टार्ट्राज़ीन ने डीएनए स्ट्रैंड्स को नहीं काटा।
शोधकर्ताओं ने फिर सोचा कि क्या टर्ट्राज़ीन डीएनए को अन्य स्रोतों से होने वाले नुकसान के प्रति अधिक संवेदनशील बना सकता है। शरीर में, डीएनए पर प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों (reactive oxygen species) द्वारा हमला किया जा सकता है, जो अस्थिर अणु हैं जो रासायनिक बंधों को तोड़ सकते हैं। इसका परीक्षण करने के लिए, वैज्ञानिकों ने लैब में इन नुकसानदेह अणुओं को उत्पन्न करने वाली दो अलग-अलग रासायनिक प्रणालियाँ बनाईं। एक प्रणाली ने आयरन और हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उपयोग किया, जबकि दूसरी ने कॉपर और एस्कॉर्बिक एसिड नामक विटामिन का उपयोग किया। दोनों प्रणालियों ने सफलतापूर्वक डीएनए को नुकसान पहुँचाया, गोलाकार स्ट्रैंड्स को टूटे हुए टुकड़ों में बदल दिया। शोधकर्ताओं ने इन नुकसानदेह मिश्रणों में टार्ट्राज़ीन डाला ताकि यह देखा जा सके कि क्या यह नुकसान को और बढ़ा देगा या शायद डीएनए की रक्षा करेगा। परिणाम पहले जैसा ही था: टार्ट्राज़ीन ने कुछ नहीं किया। इसने डीएनए को टूटने से नहीं रोका, और न ही इसने टूट-फूट को तेज किया। डाई वहां बैठी रही, डीएनए के साथ परस्पर क्रिया करती रही, लेकिन उसने रासायनिक हमले के परिणाम को नहीं बदला।
अंत में, यह देखने के लिए कि क्या ये निष्कर्ष जीवित जीवों पर लागू होते हैं, टीम ने दो सामान्य प्रकार के बैक्टीरिया: एस्चेरिचिया कोली (Escherichia coli) और एंटरोकोकस फेकेलिस (Enterococcus faecalis) पर टार्ट्राज़ीन का परीक्षण किया। उन्होंने इन बैक्टीरिया को एक पोषक ब्रॉथ (nutrient broth) में उगाया और उसमें विभिन्न मात्रा में डाई डाली। यदि डाई विषाक्त होती, तो बैक्टीरिया का बढ़ना रुक जाता या वे मर जाते। इसके बजाय, बैक्टीरिया बिना डाई के भी उतनी ही अच्छी तरह बढ़ते रहे। वास्तव में, उच्च सांद्रता पर, बैक्टीरिया नियंत्रण समूह की तुलना में थोड़े अधिक बढ़े, हालांकि शोधकर्ताओं ने नोट किया कि यह वृद्धि अन्य कारकों के कारण थी न कि डाई द्वारा बैक्टीरिया की मदद करने का संकेत। मुख्य बात यह थी कि डाई ने बैक्टीरिया को मारा नहीं या उन्हें संख्या बढ़ाने से नहीं रोका।
अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि हालांकि टार्ट्राज़ीन भौतिक रूप से डीएनए से जुड़ सकती है, लेकिन यह जुड़ाव परीक्षित स्थितियों में डीएनए स्ट्रैंड्स को तोड़ने का कारण नहीं बनता है। डाई अणु से जुड़ती है, लेकिन यह उसे काटने वाले हथियार के रूप में कार्य नहीं करती है। इसके अलावा, यह प्रतिक्रियाशील रसायनों से होने वाले नुकसान के प्रति डीएनए को अधिक संवेदनशील बनाने का कोई संकेत नहीं देती है, और न ही इसमें बैक्टीरिया की वृद्धि को रोकने की कोई क्षमता दिखाई देती है। शोधकर्ता इस बात पर जोर देते हैं कि ये परिणाम एक नियंत्रित, सेल-मुक्त वातावरण से आए हैं। हालांकि डाई डीएनए के साथ परस्पर क्रिया करती है, लेकिन केवल यह अंतःक्रिया यह साबित करने के लिए पर्याप्त नहीं है कि यह आनुवंशिक क्षति का कारण बनती है। निष्कर्ष बताते हैं कि केवल किसी रसायन के डीएनए से जुड़ने को नुकसान के प्रमाण के रूप में स्वतः ही नहीं माना जाना चाहिए। यह अध्ययन टर्ट्राज़ीन के व्यवहार की एक स्पष्ट तस्वीर प्रदान करता है, यह दिखाते हुए कि डीएनए के साथ इसकी अंतःक्रिया एक भौतिक घटना है जो, इस विशिष्ट संदर्भ में, उस संरचनात्मक क्षति का परिणाम नहीं देती जिसकी वैज्ञानिक चिंता करते हैं।
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