यूकेरियोटिक कोशिकाओं में, सेरीन/थ्रेओनीन प्रोटीन काइनेज (StpKs) वायरल संक्रमण को प्रतिबंधित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। StpKs आमतौर पर संक्रमण के दौरान सक्रिय होते हैं और वायरल प्रतिकृति के केंद्र में जीन की अभिव्यक्ति को रोकते हैं।
10 अगस्त 2023 को, गुआंग्शी विश्वविद्यालय में हे झेंगगुओ की टीम (ली शियाओहुई प्रथम लेखक के रूप में) ने "माइकोबैक्टीरियल फेज TM4 को एंटी-फेज प्रतिरक्षा को शांत करने और उससे बचने के लिए यूकेरियोटिक-जैसे सेर/थ्र प्रोटीन किनेज की आवश्यकता होती है" शीर्षक से एक ऑनलाइन लेख प्रकाशित किया, जिसमें बताया गया कि माइकोबैक्टीरियम प्यूबेसेंस TM4 को माइकोबैक्टीरियम प्यूबेसेंस में बैक्टीरियल बचाव से बचने के लिए एमएसएमईजी_1200 द्वारा एन्कोड किए गए यूकेरियोटिक-जैसे StpK7 की आवश्यकता होती है।
StpK7 जीन द्वीप MSMEG_1191MSMEG_1200 में स्थित है और इसमें BREX (फेज रिजेक्शन) फेज प्रतिरोध प्रणाली के समान कई फेज प्रतिरोध जीन शामिल हैं। stpK7 इस जीन द्वीप की अभिव्यक्ति को नकारात्मक रूप से नियंत्रित करता है। फेज TM4 संक्रमण पर, StpK7 को ट्रांसक्रिप्शनल रेगुलेटर MSMEG_1198 को सीधे फॉस्फोराइलेट करने और इसकी सकारात्मक नियामक गतिविधि को बाधित करने के लिए प्रेरित किया जाता है, जिससे BREX जैसे जीन द्वीप में कई डाउनस्ट्रीम जीन की अभिव्यक्ति कम हो जाती है। आगे के विश्लेषण से पता चला कि इस एंटी-फेज द्वीप के भीतर के जीन माइकोबैक्टीरियम लिपिड हेमोस्टेसिस और फेज सोखना में एक महत्वपूर्ण नियामक भूमिका निभाते हैं। कुल मिलाकर, यह कार्य StpK7 द्वारा संचालित एक नियामक नेटवर्क की विशेषता बताता है जिसका उपयोग फेज TM4 द्वारा माइकोबैक्टीरियम के खिलाफ मेजबान बचाव से बचने के लिए किया जाता है।
माइकोबैक्टीरिया ग्राम-पॉजिटिव एक्टिनोमाइसेट्स के एक बड़े समूह से संबंधित हैं, जिनमें से सबसे प्रसिद्ध धीमी गति से बढ़ने वाले मानव रोगजनक हैं, जिनमें माइकोबैक्टीरियम ट्यूबरकुलोसिस शामिल है, जो मानव तपेदिक का कारण बनता है, और माइकोबैक्टीरियम लेप्राई, जो कुष्ठ रोग का कारण बनता है। इसमें माइकोबैक्टीरियम प्यूबेसेंस भी शामिल है, जो अपेक्षाकृत तेजी से बढ़ने वाला, गैर-विषाक्त सड़ांध पैदा करने वाला जीवाणु है। CRISPR-CAS प्रणाली को माइकोबैक्टीरियम प्रजातियों में विशेषता दी गई है और इसने विदेशी प्लास्मिड द्वारा परिवर्तन के प्रति प्रतिरोध दिखाया है इसके अलावा, माइकोबैक्टीरियम जीनोम कई जन्मजात प्रतिरक्षा प्रणालियों को एन्कोड करता है, जैसे प्रतिबंध संशोधन प्रणाली और विष-एंटीटॉक्सिन प्रणाली। हालांकि, फेज के खिलाफ इन जन्मजात प्रतिरक्षा प्रणालियों के रक्षा कार्य का वर्णन नहीं किया गया है। दिलचस्प बात यह है कि माइकोबैक्टीरियम प्यूबेसेंस में, ग्लाइकोलिपिड्स और फॉस्फोलिपिड्स का संश्लेषण और स्थानीयकरण फेज सोखने की क्षमता को बदल सकता है, और संबंधित जीन में उत्परिवर्तन फेज के लिए बैक्टीरिया के प्रतिरोध को प्रभावित कर सकता है। माइकोबैक्टीरियम एब्सेसस में, जीन में उत्परिवर्तन के कारण चिकनी कॉलोनी आकृति विज्ञान वाले उपभेदों ने मजबूत फेज प्रतिरोध दिखाया। इस प्रकार, माइकोबैक्टीरियम में ग्लाइकोलिपिड चयापचय का विनियमन इसके फेज प्रतिरोध से निकटता से संबंधित है। हालाँकि, विशिष्ट मार्ग और तंत्र अभी भी खराब तरीके से समझे जाते हैं।
हाल ही में, बैक्टीरिया में पाए जाने वाले कुछ यूकेरियोटिक जैसे प्रोटीन में फेज संक्रमण के खिलाफ़ रक्षा कार्य करने की सूचना मिली है, जैसे कि टोल - इंटरल्यूकिन रिसेप्टर स्ट्रक्चरल डोमेन प्रोटीन जो बैक्टीरिया कोशिकाओं में इंट्रासेल्युलर NAD+ की कमी की मध्यस्थता करते हैं और कोशिका मृत्यु का कारण बनते हैं, साथ ही StpK, जो संशोधित राइबोन्यूक्लियोटाइड्स के उत्पादन के माध्यम से वायरल प्रतिलेखन को दबाता है, यूकेरियोट्स और अधिकांश बैक्टीरिया में मौजूद होता है, और आमतौर पर एंटीवायरल के रूप में कार्य करता है। यूकेरियोट्स में, कुछ StpK वायरल सिग्नलिंग द्वारा सक्रिय हो सकते हैं और वायरल प्रोटीन संश्लेषण को अवरुद्ध करके वायरल संक्रमण को और रोक सकते हैं। बैक्टीरिया में, StpK के कई शारीरिक कार्य होते हैं, जैसे कोशिका भित्ति संश्लेषण, कोशिका विभाजन और निष्क्रियता को विनियमित करना। इसके परिणामस्वरूप अनुवाद, डीएनए मरम्मत और केंद्रीय चयापचय से जुड़े कुछ प्रोटीनों का फॉस्फोरिलीकरण होता है, जिससे कोशिका मृत्यु होती है और इस प्रकार पड़ोसी कोशिकाओं को फेज संक्रमण से सुरक्षा मिलती है। स्ट्रेप्टोमाइसिस में, StpK, Pgl और BREX रक्षा प्रणाली के एक घटक के रूप में फेजों के विरुद्ध रक्षा में शामिल है, लेकिन इसकी सटीक भूमिका अज्ञात है।
तंत्र मॉडल आरेख (सेल होस्ट और माइक्रोब से छवि)
उल्लेखनीय रूप से, माइकोबैक्टीरियम ट्यूबरकुलोसिस जीनोम 11 StpKs को एनकोड करता है, जिनमें से PknA और PknB माइकोबैक्टीरियल वृद्धि के लिए आवश्यक एक ही मैनिपुलेटर से संबंधित हैं। हालाँकि ये StpKs कोशिका भित्ति संश्लेषण, कोशिका आकृति विज्ञान और विभाजन, लिपोपॉलीसेकेराइड परिवहन, आसमाटिक दबाव प्रतिरोध, विषाणुता और जीवाणु शरीर विज्ञान के कई अन्य पहलुओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते पाए गए हैं, माइकोबैक्टीरियल-फेज इंटरैक्शन में उनकी भूमिका की रिपोर्ट नहीं की गई है। क्या ये यूकेरियोटिक-जैसे StpKs शामिल हैं और वे फेज संक्रमण प्रक्रिया को कैसे नियंत्रित करते हैं, यह अज्ञात है।
TM4 एक डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए फेज है जिसका जीनोम आकार 52,797 बेस पेयर (बीपी) है। यह तेजी से बढ़ने वाले माइकोबैक्टीरियम प्यूब्सेंस और धीमी गति से बढ़ने वाले माइकोबैक्टीरियम ट्यूबरकुलोसिस को संक्रमित करता है। TM4 फेज मेजबान बैक्टीरिया के संक्रमण के 20 मिनट बाद प्रतिकृति बनाता है, और मेजबान कोशिका के संक्रमण के 4 घंटे बाद मेजबान कोशिका को नष्ट कर देता है। वर्तमान में इसका उपयोग माइकोबैक्टीरिया के आनुवंशिक हेरफेर के लिए व्यापक रूप से किया जाता है। हालाँकि, मेजबान बैक्टीरिया के साथ TM4 फेज की बातचीत और TM4 फेज के खिलाफ मेजबान रक्षा तंत्र के बारे में बहुत कम जानकारी है।
इस अध्ययन ने माइकोबैक्टीरियम प्यूब्सेंस जीनोम द्वारा एनकोड किए गए सभी 13 गैर-आवश्यक StpK जीनों का व्यवस्थित रूप से मूल्यांकन किया और पाया कि stpK7 के नॉकडाउन ने TM4 फेज के लिए माइकोबैक्टीरियम प्रतिरोध को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाया। यह अध्ययन रिपोर्ट करता है कि माइकोबैक्टीरियम प्यूब्सेंस में TM4 फेज संक्रमण के लिए अद्वितीय StpK7 जीन आवश्यक है। विशेष रूप से महत्वपूर्ण बात यह है कि stpK7 पहले से अपरिभाषित BREX-जैसे जीन द्वीप में स्थित है और द्वीप पर प्रतिलेखन कारकों को सीधे फॉस्फोराइलेट करके मेजबान बचाव को शांत कर सकता है, जिससे TM4 फेज सोखने की क्षमता बनी रहती है और माइकोबैक्टीरियम कोशिका मृत्यु बाधित होती है। निष्कर्ष में, इस अध्ययन ने यूकेरियोटिक-जैसे StpK7-संचालित विनियामक नेटवर्क को सफलतापूर्वक उजागर किया, जिसका उपयोग माइकोबैक्टीरियम में BREX-जैसे फेज-प्रतिरोधी जीन द्वीपों की मेजबान रक्षा से बचने के लिए फेज TM4 द्वारा किया जाता है। यह कार्य माइकोबैक्टीरियम फेज के मेजबान रक्षा बचाव तंत्र की समझ को बहुत समृद्ध करता है।
