फोटोबायोलॉजी: प्रकाश का उपयोग करके रोगाणुओं में एंजाइम प्रतिक्रियाओं को तेज करना

प्रकाश-सक्रिय एंजाइम प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक क्रिया में बदल देते हैं। कुछ मामलों में, प्रकाश बिजली की तेजी से आकार परिवर्तन को ट्रिगर करता है जो एंजाइम को चालू करता है। इन गतिविधियों को अब अल्ट्रा-फास्ट इमेजिंग का उपयोग करके एक सेकंड के खरबवें पैमाने पर वास्तविक समय में ट्रैक किया जा सकता है।

चीन के नानजिंग विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने उत्प्रेरक के रूप में अंतर्निहित एंजाइमों को ट्रिगर करने के लिए दृश्य प्रकाश का उपयोग किया है, जिससे उपयोगी उत्पादों और दवाओं के निर्माण का मार्ग प्रशस्त हुआ है। यह तकनीक, जिसे ‘फोटोबायोकैटलिसिस’ कहा जाता है, औषधीय मूल्य के नए उत्पादों का उत्पादन करने के लिए प्राकृतिक एंजाइमों का पुन: उपयोग करती है (ऑर्गेनिक केमिस्ट्री फ्रंटियर्स12 (16), अप्रैल 2025, पृष्ठ)।

फोटोबायोकैटलिसिस प्रकाश की ऊर्जा को एंजाइमों की सटीक इंजीनियरिंग के साथ जोड़ता है, जिससे वैज्ञानिकों को बहुत जटिल संरचनाओं को इकट्ठा करने की अनुमति मिलती है।

रोगाणुओं, जीवाणुओं का उपयोग

कुछ पौधे रहे हैं समाहित पाया गया सिक्युरिनिन नामक एक अल्कलॉइड। इस एल्कलॉइड को बनाने वाले जीन बैक्टीरिया के जीन से मिलते जुलते हैं और पौधों पर आक्रमण करने वाले बैक्टीरिया से उधार लिए गए हैं। इस खोज ने वैज्ञानिकों को पौधों में ऐसे अधिक पुनर्निर्मित जीनों की तलाश करने और दवा की खोज के लिए नए रास्ते खोजने की अनुमति दी है। ये नए रक्षा अणुओं का उत्पादन करने के लिए रोगाणुओं द्वारा पेश किए गए अणुओं का उपयोग करते हैं जो विषाक्त होते हैं।

प्रकृति में देखे गए जीन के इस स्थानांतरण से संकेत लेते हुए, वैज्ञानिकों ने यीस्ट का निर्माण किया है पिचिया पास्टोरिसजो मिट्टी में पाया जाता है, विनब्लास्टाइन और विन्क्रिस्टाइन नामक दो पौधों से प्राप्त कैंसर रोधी दवाओं का उत्पादन करने में मदद करता है (प्रकृति संश्लेषण2, 231-242, 2023)। पेरिविंकल पौधे में पाए जाने वाले ये एल्कलॉइड बहुत जटिल अणु होते हैं जो 30 एंजाइमों की समन्वित क्रिया द्वारा एक साथ रखे जाते हैं।

चूहों या जेब्राफिश जैसे अक्षुण्ण जीवों और यहां तक ​​कि बैक्टीरिया वर्कहॉर्स का भी उपयोग बढ़ रहा है इशरीकिया कोली कृषि या चिकित्सा में उपयोग के लिए नए रसायनों का उत्पादन करना।

प्रकाश द्वारा संचालित

अंताया विश्वविद्यालय, तुर्किये के आनुवंशिकी और बायोइंजीनियरिंग संकाय से इब्राहिम इंसिर और इज़लेम कपलान, ने दर्शाया है वह ई कोलाई एक बहुमुखी सेल फैक्ट्री है, जिसका उपयोग इंसुलिन और चिकित्सा हित के अन्य लागत प्रभावी प्रोटीन जैसे नवीन और उपयोगी उत्पादों का उत्पादन करने के लिए किया गया है। जापान की कोबे यूनिवर्सिटी के वैज्ञानिकों ने ऐसा ही प्रयोग किया है ई कोलाई पाइरीडीन डाइकार्बोक्सिलेट, एक अपघटनीय प्लास्टिक का उत्पादन करने के लिए (प्रकृति रासायनिक जीवविज्ञान 21, 1171-1181 (2025))।

और ड्यूपॉन्ट, विलमिंगटन, डेलावेयर के शोधकर्ताओं ने प्रयोग किया है ई कोलाई ग्लूकोज को औद्योगिक स्टाइरीन पॉलिमर में परिवर्तित करने के लिए (मेटाबॉलिक इंजीनियरिंग खंड. 9, अंक 3, मई 2007)। इसी तरह, अजीकुमारन एट अल। अमेरिका में मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी से उपयोग किया गया है ई कोलाई कैंसर रोधी दवा टैक्सोल के अग्रदूत को संश्लेषित करने के लिए।

माइक्रोबियल ‘बायोरिएक्टर’ के साथ फोटोबायोसिंथेसिस के संयोजन का सबसे हालिया अनुप्रयोग इलिनोइस विश्वविद्यालय, अर्बाना-शैंपेन में हुइमिन झाओ के समूह से आया है, जिन्होंने इंजीनियरिंग की है ई कोलाई नीली रोशनी द्वारा सक्रिय एंजाइमों का उपयोग करके ग्लूकोज से सीधे गैर-प्राकृतिक ओलेफिन और रिडक्टेस का उत्पादन करना।

का उपयोग करते हुए ई कोलाई वैज्ञानिकों को बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए प्रक्रिया को बढ़ाने की अनुमति देता है, जहां वे जैवसंश्लेषण को फोटो-जैवप्रौद्योगिकी के साथ जोड़ते हैं (प्रकृति उत्प्रेरण खंड. 9, जनवरी 2026, पृष्ठ 62-72)। वे यह भी बताते हैं कि इस दृष्टिकोण में बड़े पैमाने पर रासायनिक उत्पादन की क्षमता है जहां प्रकाश द्वारा संचालित प्रतिक्रियाओं को सेलुलर चयापचय में एकीकृत किया जाता है।

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