‘सिग्मा चक्र’

संदर्भ

भारतीय वैज्ञानिकों ने रटगर्स विश्वविद्यालय (संयुक्त राज्य अमेरिका) के शोधकर्ताओं के साथ मिलकर एक मौलिक जैविक अवधारणा को चुनौती दी है, जिसने लगभग पाँच दशकों से जीवाणु जीन विनियमन (Bacterial Gene Regulation) की पाठ्यपुस्तकीय समझ को आकार दिया है। उनके निष्कर्षों से एंटीबायोटिक्स विकसित करने और बैक्टीरिया के विकास का अध्ययन करने की नई संभावनाएँ खुल सकती हैं।

संबंधित तथ्य

• उल्लेखनीय है कि कई वर्षों से जीव विज्ञान की पाठ्यपुस्तकों में ‘सिग्मा चक्र’ (Sigma Cycle) का वर्णन किया जाता रहा है, जो मुख्यतः एस्चेरिचिया कोलाई σ70 (Escherichia coli σ70) पर आधारित एक मॉडल है।
  • यह मॉडल बताता है कि सिग्मा फैक्टर (σA) RNA पॉलीमरेज से जुड़कर ट्रांसक्रिप्शन शुरू करते हैं और प्रक्रिया शुरू होते ही पृथक हो जाते हैं। हालाँकि, नए अध्ययन से पता चलता है कि यह मॉडल सार्वभौमिक नहीं है। 

शोध के प्रमुख निष्कर्ष

• शोधकर्ताओं ने पाया कि बैसिलस सबटिलिस (Bacillus Subtilis) में प्रमुख सिग्मा फैक्टर (σA) संपूर्ण ट्रांसक्रिप्शन प्रक्रिया के दौरान RNA पालीमरेज से जुड़ा रहता है।
• सार्वभौमिक सिग्मा चक्र के विरुद्ध साक्ष्य: शोध में पाया गया कि एक संशोधित एस्चेरिचिया कोलाई (σ70) भी इसी प्रकार संबद्ध रहता है, जो दर्शाता है कि आरंभ के बाद सिग्मा फैक्टर का मुक्त होना एक सार्वभौमिक नियम नहीं है।

• उन्नत ट्रैकिंग तकनीकें: शोधकर्ताओं ने वास्तविक समय में सिग्मा फैक्टर व्यवहार की निगरानी के लिए जैव रासायनिक परीक्षण, क्रोमेटिन इम्यूनोप्रीसिपिटेशन और फ्लुओरेसेंस इमेजिंग का उपयोग किया।
• जीन विनियमन की संशोधित समझ: निष्कर्ष बताते हैं कि विभिन्न जीवाणु अलग-अलग ट्रांसक्रिप्शन तंत्रों का उपयोग करते हैं, जो जीवाणु जीन विनियमन की पाठ्यपुस्तकीय व्याख्याओं को नया रूप देते हैं।

‘सिग्मा चक्र’ के बारे में

• सिग्मा चक्र यह बताता है कि कैसे सिग्मा (σ) फैक्टर RNA पोलीमरेज (RNAP) से जुड़कर ट्रांसक्रिप्शन आरंभ करते हैं और फिर RNA संश्लेषण शुरू होने के बाद पृथक हो जाते हैं।
• सिग्मा फैक्टर जीवाणु RNA पोलीमरेज (RNAP) की उप-इकाइयाँ हैं, जो प्रमोटर DNA अनुक्रमों को पहचानने और ट्रांसक्रिप्शन आरंभ करने के लिए आवश्यक हैं।
• वे कोर RNAP से जुड़कर एक होलोएंजाइम (Holoenzyme) का निर्माण करते हैं, जो फिर पोलीमरेज को जीन के उचित स्थान तक निर्देशित करता है।
• सिग्मा फैक्टर की भूमिका
  • RNAP के लिए प्रतिस्पर्द्धा: कई सिग्मा फैक्टर RNAP कोर से जुड़ने के लिए प्रतिस्पर्द्धा करते हैं और यह निर्धारित करते हैं कि कौन-से जीन समूह का ट्रांसक्रिप्शन किया जाएगा।
  • प्रवर्तक विशिष्टता: सिग्मा फैक्टर का प्रकार प्रवर्तक विशिष्टता को निर्धारित करता है, जिससे पर्यावरणीय या तनाव-विशिष्ट जीन अभिव्यक्ति अभिक्रियाएँ संभव होती हैं।
  • आरंभ और निष्कासन: केवल होलोएंजाइम (RNAP + सिग्मा) ही ट्रांसक्रिप्शन आरंभ करता है, जिसके बाद RNA शृंखला के 8-9 न्यूक्लियोटाइड तक पहुँचने पर आमतौर पर सिग्मा का निष्कासन होता है।
  • रीप्रोग्रामिंग और विनियमन: सिग्मा उत्सर्जन नए सिग्मा फैक्टर्स को बंध बनाने की अनुमति देता है, जबकि एंटी-सिग्मा फैक्टर पहुँच और ट्रांसक्रिप्शन समय को और अधिक विनियमित करते हैं।

निष्कर्षों के संभावित अनुप्रयोग

• यह खोज पहले से अज्ञात ट्रांसक्रिप्शन तंत्रों को लक्षित करने वाली नई एंटीबायोटिक रणनीतियों को सक्षम कर सकती है।
• ये निष्कर्ष परिवर्तित ट्रांसक्रिप्शन नियंत्रण वाले जीवाणुओं की इंजीनियरिंग करके सिंथेटिक जीव विज्ञान के नवाचारों का समर्थन कर सकते हैं।
• ये परिणाम जीवाणु विकास और तनाव प्रतिक्रियाओं की समझ में सुधार कर सकते हैं।

महत्त्व

यह अध्ययन मूलतः पाँच दशक पुराने जैविक मॉडल को संशोधित करता है तथा विभिन्न प्रजातियों में जीवाणु जीन विनियमन के संबंध में गहन जानकारी प्रदान करता है।

DOWNLOAD PDF