प्रकृति के निर्देश: कवक कैसे एक प्रमुख औषधीय अणु बनाते हैं

हालाँकि, वह प्रक्रिया जिसके द्वारा कवक अपने कुछ सबसे शक्तिशाली यौगिकों को संश्लेषित करते हैं, अपारदर्शी बनी रहती है। यह विशेष रूप से साइक्लोपेंटाक्रोमोन के बारे में सच है, जो फंगल उत्पादों में एक प्रमुख बिल्डिंग ब्लॉक है, जिसके डेरिवेटिव ने अन्य औषधीय गुणों के अलावा कैंसर से लड़ने और सूजन को कम करने में वादा दिखाया है।

प्रकृति के निर्देश पढ़ना

जबकि रसायनज्ञों ने प्रयोगशाला में क्रोमोन डेरिवेटिव बनाने में प्रगति की है, अणु की विशिष्ट संरचना को सटीक और विश्वसनीय रूप से कॉपी करना मुश्किल साबित हुआ है। केमिकल और बायोमोलेक्यूलर इंजीनियरिंग (सीबीई) और बायोइंजीनियरिंग में प्रेसिडेंशियल पेन कॉम्पैक्ट एसोसिएट प्रोफेसर शेरी गाओ कहते हैं, “ऐसे संस्करण को बंद करना बहुत आसान है जहां रासायनिक बंधन सही जगह पर नहीं हैं, या संरचना उलट गई है।” होना)।

एक नये पेपर में अमेरिकी रसायन सोसाइटी का जर्नलगाओ लैब के सदस्य बताते हैं कि उन्होंने प्रकृति के अपने निर्देशों – अर्थात् जीनों को कैसे समझा नींबू पेंसिलआमतौर पर खट्टे फलों पर पाया जाने वाला एक साँचा – पहले से अज्ञात एंजाइम की खोज करने के लिए जो साइक्लोपेंटाक्रोमोन-युक्त यौगिकों के निर्माण को उत्प्रेरित करता है।

पेपर के वरिष्ठ लेखक गाओ कहते हैं, “प्रकृति को इन यौगिकों के निर्माण के लिए रास्ते विकसित करने में अरबों साल लगे हैं।” “अब हम इन यौगिकों को विकसित करने और उनका आगे अध्ययन करने के लिए प्रकृति के उपकरण उधार ले सकते हैं, जिससे संभावित रूप से नई फार्मास्यूटिकल्स के विकास को बढ़ावा मिल सकता है।”

एक आणविक पहेली

साइक्लोपेंटाक्रोमोन को अद्वितीय बनाने वाला एक हिस्सा इसकी विशिष्ट संरचना है, जिसमें कार्बन रिंगों की तिकड़ी, छह कार्बन वाले दो और पांच कार्बन वाले एक रिंग शामिल हैं। किसी इमारत को खड़ा करने के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले मचान की तरह, छल्लों की यह श्रृंखला कई बायोएक्टिव अणुओं के लिए संरचनात्मक आधार प्रदान करती है।

हालाँकि, साइक्लोपेंटाक्रोमोन के ज्ञात रासायनिक अग्रदूतों में से एक में अतिरिक्त कार्बन होता है, जो एक ही आकार के तीन छल्ले बनाता है। वास्तव में प्रकृति उस रसायन को एक अलग रिंग संरचना वाले रसायन में कैसे बदलती है, जबकि ऐसे छल्ले सामान्य रूप से स्थिर होते हैं, इसका वर्णन पहले कभी नहीं किया गया है।

प्रक्रिया को स्पष्ट करने के लिए जीन को व्यवस्थित रूप से चालू और बंद करना आवश्यक है पी. नींबू जब तक कि मार्ग बाधित नहीं हो गया, जिससे यह स्पष्ट हो गया कि कौन से जीन काम पर एंजाइम के लिए कोडित हैं। गाओ लैब में पोस्टडॉक्टरल फेलो और पेपर के पहले लेखक किउयू नी कहते हैं, “यह यह देखने के लिए सैकड़ों लाइट स्विचों का परीक्षण करने जैसा था कि उनमें से कौन सा विशेष बल्ब संचालित करता है।”

जैसा कि शोधकर्ताओं ने पता लगाया है, एक अलग मध्यस्थ यौगिक, 2एस-रेमिस्पोरिन ए, जो नए पहचाने गए एंजाइम, आईएससीएल द्वारा निर्मित होता है, में एक सल्फर परमाणु होता है जो ट्रक के पीछे लगे हिच की तरह, तीन-रिंग संरचना के एक तरफ लटका होता है। .

साँचे से दवा तक

प्रतिक्रियाशीलता की वह उच्च डिग्री साइक्लोपेंटाक्रोमोन की औषधीय बहुमुखी प्रतिभा का स्रोत है: जिस तरह एक ट्रक वैगनों से लेकर नावों तक कई अलग-अलग प्रकार के अनुलग्नकों को खींच सकता है, 2S-रेमिस्पोरिन ए में कार्बन-सल्फर बंधन अन्य समूहों की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ जुड़ सकता है, अणुओं की एक विविध श्रृंखला उत्पन्न करना। नी कहते हैं, “यह मध्यस्थ यौगिक अत्यधिक प्रतिक्रियाशील है।” “कार्बन-सल्फर बंधन विभिन्न सल्फर दाताओं के साथ प्रतिक्रिया करके कई नए यौगिक उत्पन्न कर सकता है।”

तथ्य यह है कि 2एस-रेमिस्पोरिन ए इतना प्रतिक्रियाशील है और विभिन्न अणुओं के साथ संयोजन करेगा, यहां तक ​​कि स्वयं भी, यह बताता है कि इस अग्रदूत को पहले कभी भी पूरी तरह से पहचाना क्यों नहीं गया है। नी कहते हैं, “हम कभी भी इस तरह का प्रतिक्रियाशील मध्यवर्ती यौगिक बनाने का आविष्कार नहीं कर सके।” “हमें सीखना था कि प्रकृति इसे कैसे बनाती है, फिर उन एंजाइमेटिक उपकरणों का स्वयं लाभ उठाएं।”

शोधकर्ताओं को उम्मीद है कि भविष्य का काम आनुवंशिक मानचित्र का उपयोग करके इस नए खोजे गए मार्ग पर चलेगा जो चिकित्सा में फंगल यौगिकों के उपयोग को आगे बढ़ाने के लिए मार्गदर्शन करता है। गाओ कहते हैं, “प्रकृति के पास एक अविश्वसनीय टूलबॉक्स है।” “यह पेपर हमें दिखाता है कि उनमें से एक उपकरण कैसे बनाया जाता है।”

यह अध्ययन पेंसिल्वेनिया विश्वविद्यालय के स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग एंड एप्लाइड साइंस में आयोजित किया गया था और नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ (R35GM138207) और पेंसिल्वेनिया विश्वविद्यालय द्वारा प्रदान किए गए एक स्टार्टअप फंड द्वारा समर्थित था।

अतिरिक्त सह-लेखकों में पेन इंजीनियरिंग के चुनक्सियाओ सन, शुआई लू और मारिया ज़ोटोवा और ईस्ट चाइना नॉर्मल यूनिवर्सिटी के कियांग ली और टोंग झू शामिल हैं।