दोन समस्यांच्या छेदनबिंदूवर एक प्रगतिशील शोध
आधुनिक विज्ञान आणि औषध विज्ञानातील सर्वात जरूरी दोन आव्हाने — प्लास्टिक कचऱ्याचे संकट आणि न्यूरोडीजनरेटिव्ह रोगांसाठी सुलभ उपचारांची गरज — अनपेक्षित आणि मार्जित पद्धतीने टकराली आहेत. संशोधकांनी बैक्टेरियाला यशस्वीरित्या अभियांत्रिकी पद्धतीने तयार केले आहे जो पॉलिएथिलीन टेरेप्थाल्टे प्लास्टिक खंडित करतो आणि परिणामी रासायनिक मध्यवर्ती पदार्थांना लेव्होडोपामध्ये रूपांतरित करतो, जो पार्किंसन्स रोग लक्षणांचे व्यवस्थापन करण्यासाठी सर्वात प्रभावी औषध आहे. हे काम पर्यावरणीय उपचार आणि औषध निर्माणाच्या दृष्टिकोनातून संभाव्यत: रूपांतरकारी दृष्टिकोन दर्शवते.
फिजस.ऑर्गमध्ये प्रकाशित, संशोधन एक बैक्टेरियल मार्गाचे वर्णन करते जो पीईटी प्लास्टिक — पाण्याच्या बाटल्या, खाद्य पॅकेजिंग आणि कृत्रिम तंतूंमध्ये वापरलेली सामग्री — ला कच्च्या माल म्हणून घेते आणि रासायनिक रूपांतरणाच्या मालिकेद्वारे लेव्होडोपा तयार करते. हा दृष्टिकोन विशिष्ट बैक्टेरियांच्या पीईटी प्लास्टिक विघटित करण्याच्या क्षमतेचा लाभ घेतो आणि हे मध्यवर्ती पदार्थ अभियांत्रिकी जैव संश्लेषणात्मक मार्गांद्वारे एक लक्ष्य रेणूकडे निर्देशित करतो जिला नैदानिक मूल्य आहे.
सिस्टमची मार्जितता त्याच्या परिपत्रीकरणामध्ये निहित आहे. प्लास्टिक कचरा जो सध्या लँडफिल आणि समुद्र गायरेमध्ये जमा होतो तो एक औषधाचा कच्चा माल बनतो जो पार्किंसन्स रोगाने जगणारे लाखो लोकांच्या जीवनाचा दर्जा सुधारतो. पेट्रोलियम-व्युत्पन्न अग्रदूत आणि ऊर्जा-गहन संश्लेषणात्मक रसायनशास्त्राची आवश्यकता न पडता, उत्पादन प्रक्रिया सजीव पेशी आंतर्गत परिसर तापमान आणि दबावावर चालते, चयापचयी प्रक्रियांद्वारे संचालित जी बैक्टेरिया अरबो वर्षांच्या विकासादरम्यान विकसित केली आहेत.
मार्गाच्या मागे असलेले विज्ञान
पीईटी प्लास्टिक हा एक बहुलक आहे जो टेरेप्थाल्क अम्ल आणि इथिलीन ग्लायकोलच्या पुनरावृत्ती घटकांपासून बनलेला आहे, एस्टर बंधनांद्वारे जोडलेला आहे. पीईटी-नष्ट करणारे एंजाइम व्यक्त करण्यासाठी अभियांत्रिकी बैक्टेरिया — आयडोनेला साकाइएन्सिस सारख्या नैसर्गिकरित्या प्लास्टिक-उपभोग करणारे बैक्टेरिया शोधने आधार घेऊन — या एस्टर बंध तोडू शकतात आणि पॉलिमर साखळीतून मोनोमर घटक मुक्त करू शकतात. परिणामी टेरेप्थाल्क अम्ल आणि इथिलीन ग्लायकोल अभियांत्रिकी जैव संश्लेषणात्मक मार्गामध्ये प्रवेश बिंदू म्हणून काम करतात.
लेव्होडोपा एक कॅटेकोलामाइन अग्रदूत आहे जो मानवी मेंदू डोपामाइनमध्ये रूपांतरित करतो, पार्किंसन्स रोगामध्ये कमी होणारा न्यूरोट्रान्समिटर. हा जैव संश्लेषणात्मकदृष्ट्या सुगंधी अमिनो अम्ल टायरोसिनशी संबंधित आहे, जो शिकिमेट मार्ग मध्यवर्ती पदार्थांपासून व्युत्पन्न आहे जो बैक्टेरिया त्यांच्या सामान्य चयापचयाचा भाग म्हणून नैसर्गिकरित्या तयार करतात. पीईटी अवक्षय उत्पादने आणि शिकिमेट मार्ग यांच्यामध्ये संयोग तयार करून, आणि तेथून लेव्होडोपा जैव संश्लेषणात्मक मार्गापर्यंत, संशोधकांनी एक पेशीय कारखाना तयार केला जो प्लास्टिक रासायनिक निर्माण घटकांना न्यूरोलॉजिकली सक्रिय संयुगामध्ये रूपांतरित करतो.
या मार्गाचे अभियांत्रिकी करण्यासाठी आवश्यक चयापचयी अभियांत्रिकीमध्ये अनेक पायऱ्या समाविष्ट होत्या: प्लास्टिक-नष्ट करणारे एंजाइम व्यक्त करणे, मध्यवर्ती पदार्थ शिकिमेट मार्गाकडे निर्देशित करणे, प्रतिस्पर्धी चयापचयी मार्गांमध्ये त्यांचे विचलन प्रतिबंधित करणे, आणि लेव्होडोपा संश्लेषण पूर्ण करण्यासाठी आवश्यक डाउनस्ट्रीम एंजाइम व्यक्त करणे. CRISPR-आधारित जीनोम संपादन आणि स्वयंचलित मार्ग अनुकूलन सारख्या आधुनिक चयापचयी अभियांत्रिकी साधनांनी संशोधन दलाला मार्ग तयार करण्यास आणि पुनरावृत्ती करण्यास अनुमति दीली ज्या गती आणि अचूकतेने हे एक दशक आधी शक्य नव्हते.
