एक फोटानजाइम की संरचनात्मक विशेषताएं जिसे फैटी एसिड फोटोडेकार्बॉक्सीलेस (एफएपी) कहा जाता है, एक एफएडी सहज तत्व के साथप्रकाश कई जैविक प्रक्रियाओं में शामिल है जो जीवित जीवों में होते हैं, प्रकाश संश्लेषण की उपस्थिति की परवाह किए बिना। ये विकास, विकास, चयापचय और दैनिक बायोरिएम्स जैसी प्रक्रियाएं हैं। ज्यादातर मामलों में, प्रकाश "बिचौलियों" के माध्यम से सेलुलर शरीर क्रिया विज्ञान को प्रभावित करता है - फोटोएक्टिव प्रोटीन, जिसमें फोटोन्सिटिव आयन चैनल, फोटोरिसेप्टर, प्रकाश-कटाई परिसरों और प्रकाश-निर्भर एंजाइम शामिल हैं। उत्तरार्द्ध को दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: 1) फोटोएक्टीएशन वाले एंजाइम, जिन्हें सक्रिय अवस्था में जाने के लिए केवल प्रकाश के फटने की आवश्यकता होती है; 2) फोटोजेनिक जो उत्प्रेरक फ़ंक्शन को बनाए रखने के लिए एक निरंतर फोटॉन फ्लक्स की आवश्यकता होती है। वास्तव में, बाद वाले फोटॉन पर ईंधन के रूप में काम करते हैं।
फोटोइन्ज़ाइम एक दुर्लभ प्रकार के उत्प्रेरक हैं। प्रकृति में, इस प्रकार के प्रोटीन के केवल दो परिवार हैं: डीएनए फोटोलिज़, जो कई जीवों में पराबैंगनी प्रकाश, और प्रोटोक्लोरोफिलाइड द्वारा क्षति के डीएनए क्षेत्र की मरम्मत करते हैं।
जैव प्रौद्योगिकी में फोटोइन्ज़ाइम बहुत उपयोगी उपकरण हैं। उनका उपयोग वास्तविक समय में तेजी से एंजाइमैटिक प्रक्रियाओं का निरीक्षण करने के लिए किया जाता है, अन्य एंजाइमों और
ऑप्टोजेनेटिक्स में एक सहायक लिंक के रूप में, जब मस्तिष्क में विशिष्ट तंत्रिका कनेक्शन एक प्रकाश कमांड द्वारा दबाए जाते हैं या सक्रिय होते हैं।
इसी समय, वैज्ञानिकों को माइक्रोएल्गे के लिए जाना जाता है, जैसे कि
क्लोरेला वेरिबिलिस NC64A या
क्लैमाइडोमोनस रेन्शार्डेटी 137C, जो फैटी एसिड की लंबी श्रृंखलाओं को एल्केन्स (संतृप्त हाइड्रोकार्बन या असंतृप्त हाइड्रोकार्बन) में परिवर्तित करते हैं, और यह प्रक्रिया प्रकाश की उपस्थिति पर निर्भर करती है।
यूनिवर्सिटी ऑफ ऐक्स-मार्सिले (फ्रांस) के बायोसाइंस एंड बायोटेक्नोलॉजी संस्थान के वैज्ञानिकों के एक समूह ने एक विशिष्ट फोटोएन्ज़ाइम को अलग करने में कामयाबी हासिल की, जो हरे माइक्रोलेगा
क्लोरेला वेरिएबलिस में अल्केन्स को संश्लेषित करता है।
खोज का महत्व शायद ही कम किया जा सकता है क्योंकि वसा और सूरज की रोशनी को छोड़कर कोएंजाइम में अल्केन्स के संश्लेषण के लिए कोई अन्य कारक आवश्यक नहीं हैं। यह एंजाइम बैक्टीरिया सहित अन्य जीवित जीवों में पेश किया जा सकता है, और उद्योग में उपयोग किया जा सकता है।
एंजाइम की प्रकाश संवेदनशीलता की एक अध्ययन से पता चला है कि यह 450-500 एनएम (नीली रोशनी) की तरंग दैर्ध्य के साथ प्रकाश के लिए सबसे अधिक संवेदनशील है, जिसमें अधिकतम 467 एनएम है।
प्रकाश जोखिम के प्रत्यक्ष अनुपात में एंजाइम गतिविधि बढ़ जाती है। नीचे बाईं ओर का ग्राफ सफेद रोशनी के साथ रोशनी पर निर्भरता को दर्शाता है, और नीचे दायां नीला और लाल बत्ती के प्रभाव में एक बायोरिएक्टर में उगाए गए
सी। रीन्गार्डेती कोशिकाओं में हाइड्रोकार्बन की मात्रा की निर्भरता को दर्शाता है।
वैज्ञानिक कार्य के लेखकों ने नए एंजाइम को एफएपी नाम दिया - फैटी एसिड फोटोडेकारबॉक्साइलेज, यानी फैटी एसिड का फोटोडेकारबॉक्साइलेज। Decarboxylation CO
2 के रूप में अमीनो एसिड के कार्बोक्सिल समूह के दरार की प्रक्रिया है, इसलिए यह एंजाइम एक वास्तविक डीकार्बाक्सिलेस है।
विकास में एफएपी का स्थान एक फ़्लोजेनेटिक पेड़ पर दिखाया गया है।
इस प्रकार, एक और एंजाइम की खोज की गई थी जो अपने जीवन के दौरान हाइड्रोकार्बन बनाता है। अब तक, इस तरह की कार्यक्षमता वाले कई एंजाइमों का पता चला है: पौधों में सायनोबैक्टीरिया, डिसाटेरेज़ जैसे प्रोटीन CER1 और CER3 में ऑक्सीकार्टेसिडेस और पॉलीकेटाइड्स, बैक्टीरिया
Jetogalicoccus sp में साइटोक्रोम P450s। ATTC8456 और कीड़ों में, साथ ही बैक्टीरिया
स्यूडोमोनास एरुगिनोसा में डायबिटिक ऑक्सीडाइरेक्टेस। नए फोटोइन्ज़ाइम उनके साथ जुड़ते हैं। इस प्रकार के एंजाइम काफी दुर्लभ हो सकते हैं, क्योंकि विकास प्रकाश-निर्भर रासायनिक प्रतिक्रियाओं को प्रोत्साहित नहीं करता है।
वैज्ञानिक जोर देते हैं कि हाइड्रोकार्बन बनाने वाले विभिन्न प्रकार के एंजाइमों से, यह स्पष्ट है कि ऐसी प्रतिक्रिया के लिए प्रकाश आवश्यक नहीं है। इसलिए, यह केवल यह मानना है कि एफएपी फोटॉनों पर सटीक काम क्यों करता है। शायद यह एंजाइमों के इंट्रासेल्युलर फ़ंक्शन के कारण है। संभवतः, यह फ़ंक्शन प्राथमिक एंडोसिम्बायोसिस के बाद दिखाई दिया, माध्यमिक एंडोसिम्बायोसिस के बाद बना रहा, लेकिन पौधों में खो गया था। शैवाल में इसका संरक्षण ठीक इन जीवों में निहित एक निश्चित विशिष्ट कार्य को इंगित करता है।
एक नए कोएंजाइम की खोज से पता चलता है कि जीवित जीवों में, प्रकाश के प्रभाव में कटैलिसीस केवल प्रकाश अवशोषण और डीएनए की मरम्मत की प्रक्रियाओं तक सीमित नहीं है। हाइड्रोकार्बन के उत्पादन के लिए फोटोन भी उपयुक्त हैं।
इसके अलावा, लेखकों का सुझाव है कि अन्य रासायनिक प्रतिक्रियाओं को करने के लिए कोएंजाइम को थोड़ा संशोधित किया जा सकता है - यह बायोकेकर्स के लिए गतिविधि का एक बड़ा क्षेत्र है।
वैज्ञानिक लेख 1 सितंबर, 2017 को जर्नल
साइंस (doi: 10.1126 / science.aan6349,
pdf ) में
प्रकाशित हुआ था।