पर्यावरणीय तनाव के प्रति जीवाणु प्रतिक्रियाएँ

जीवाणु तापमान, अम्लता, परासरणशीलता, पोषक तत्व आपूर्ति और ऑक्सीडेटिव स्थितियों में लगातार परिवर्तनों का सामना करते हैं, और वे जीन अभिव्यक्ति और शरीर विज्ञान को पुन: प्रोग्राम करने वाली समन्वित तनाव प्रतिक्रियाओं को माउंट करके जीवित रहते हैं। ये प्रतिक्रियाएँ एक ही तनाव कारक के लिए विशिष्ट प्रणालियों से लेकर होती हैं, जैसे कि परासरणी या ताप तनाव, एक व्यापक सामान्य तनाव प्रतिक्रिया तक जो कोशिका को एक साथ कई प्रतिकूल परिस्थितियों से बचाती है।

Definition

एक जीवाणु तनाव प्रतिक्रिया जीन अभिव्यक्ति और शरीर विज्ञान में एक विनियमित परिवर्तन है जिसके द्वारा एक जीवाणु एक प्रतिकूल पर्यावरणीय स्थिति को महसूस करता है और उससे बचने के लिए समायोजित होता है, जो तनाव-विशिष्ट प्रणालियों से लेकर व्यापक, बहु-तनाव-कारक सुरक्षात्मक कार्यक्रमों तक होता है।

Scope

यह विषय पर्यावरणीय तनाव के प्रति मुख्य जीवाणु प्रतिक्रियाओं को शामिल करता है: सामान्य (स्थिर-चरण) तनाव प्रतिक्रिया, परासरण-नियमन (osmoregulation), ताप- और अम्ल-तनाव प्रतिक्रियाएँ, ऑक्सीडेटिव तनाव प्रतिक्रिया, पोषक तत्व-सीमित कठोर प्रतिक्रिया, और तनाव-सहिष्णु परसिस्टर कोशिकाओं की घटना। यह सूक्ष्मजीव शरीर विज्ञान में एक संदर्भ विषय है और कोई नैदानिक मार्गदर्शन प्रदान नहीं करता है।

Core questions

• जीवाणु अपने पर्यावरण में परिवर्तनों को कैसे महसूस करते हैं और प्रतिक्रिया करते हैं?
• सामान्य तनाव प्रतिक्रिया क्या है और यह किससे बचाव करती है?
• जीवाणु परासरणी, ऑक्सीडेटिव और पोषक तत्व तनाव का सामना कैसे करते हैं?
• कुछ तनावग्रस्त जीवाणु कोशिकाएँ निष्क्रिय परसिस्टर क्यों बन जाती हैं?

Key concepts

• सामान्य तनाव प्रतिक्रिया और सिग्मा कारक RpoS
• परासरण-नियमन (Osmoregulation) और संगत विलेय (compatible solutes)
• ताप-आघात (Heat-shock) और अम्ल-तनाव प्रतिक्रियाएँ
• ऑक्सीडेटिव तनाव प्रतिक्रिया
• कठोर प्रतिक्रिया (Stringent response) और (p)ppGpp
• परसिस्टर कोशिकाएँ और निष्क्रियता

Mechanisms

जीवाणु सेंसर के माध्यम से तनाव का पता लगाते हैं जो सुरक्षात्मक जीनों को नियंत्रित करने वाले नियामकों की गतिविधि को बदलते हैं। कई जीवाणुओं में एक सामान्य तनाव प्रतिक्रिया, वैकल्पिक सिग्मा कारक RpoS द्वारा शासित होती है, जो एक व्यापक सुरक्षात्मक कार्यक्रम को चालू करती है क्योंकि कोशिकाएं स्थिर चरण में प्रवेश करती हैं या प्रतिकूल परिस्थितियों का सामना करती हैं (बैटिस्टी एट अल।, 2011)। विशिष्ट प्रतिक्रियाओं में परासरणी तनाव का मुकाबला करने के लिए संगत विलेय (compatible solutes) जमा करना (सोनका, 1991), ताप आघात के दौरान चैपरोन (chaperones) को प्रेरित करना, और ऑक्सीडेटिव तनाव के दौरान प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों को विषमुक्त करना शामिल है। पोषक तत्व की कमी (p)ppGpp के माध्यम से कठोर प्रतिक्रिया को ट्रिगर करती है, जो वृद्धि को धीमा करती है और संसाधनों को पुनर्निर्देशित करती है (पोट्रीकस और कैशल, 2008)। कोशिकाओं का एक छोटा सा अंश एक निष्क्रिय, तनाव-सहिष्णु परसिस्टर अवस्था में प्रवेश कर सकता है जो बढ़ती कोशिकाओं के लिए घातक परिस्थितियों में जीवित रहता है (लुईस, 2010)।

Clinical relevance

तनाव प्रतिक्रियाएँ जीवाणुओं को शत्रुतापूर्ण परिस्थितियों में जीवित रहने में मदद करती हैं, जिनमें संक्रमण के दौरान सामना की जाने वाली परिस्थितियाँ भी शामिल हैं, और निष्क्रिय परसिस्टर कोशिकाएँ कुछ पुरानी और आवर्तक संक्रमणों को खत्म करने की कठिनाई से जुड़ी हैं। अम्ल और ऑक्सीडेटिव तनाव प्रतिक्रियाएँ इस बात से संबंधित हैं कि जीवाणु मेजबान सुरक्षा का सामना कैसे करते हैं। यह विषय समझने के लिए इन उत्तरजीविता तंत्रों का वर्णन करता है और नैदानिक या उपचार संबंधी सिफारिशें प्रदान नहीं करता है।

History

1980 के दशक से अनुसंधान ने खुलासा किया कि जीवाणुओं में विशिष्ट तनावों जैसे गर्मी, अम्ल और उच्च परासरणशीलता (सोनका, 1991) से निपटने के लिए समर्पित नियामक प्रणालियाँ होती हैं, और सिग्मा कारक RpoS (बैटिस्टी एट अल।, 2011) द्वारा समन्वित एक व्यापक सामान्य तनाव प्रतिक्रिया की पहचान की। निष्क्रिय परसिस्टर कोशिकाओं की अवधारणा, जिसे पहली बार बीसवीं शताब्दी के मध्य में नोट किया गया था, को आधुनिक सूक्ष्म जीव विज्ञान में एक विशिष्ट तनाव-उत्तरजीविता घटना के रूप में पुनर्जीवित किया गया था (लुईस, 2010), जो तनाव शरीर विज्ञान को संक्रमण की निरंतरता से जोड़ता है।

Key figures

• Susan Gottesman
• Laszlo Csonka
• Kim Lewis

Seminal works

• battesti-2011
• csonka-1991
• lewis-2010

Frequently asked questions

जीवाणु की सामान्य तनाव प्रतिक्रिया क्या है?

यह एक व्यापक सुरक्षात्मक कार्यक्रम है, जो कई जीवाणुओं में वैकल्पिक सिग्मा कारक RpoS द्वारा नियंत्रित होता है, जो कोशिका को कई प्रतिकूल परिस्थितियों से बचाने के लिए कई जीनों को चालू करता है, आमतौर पर जब कोशिकाएं बढ़ना बंद कर देती हैं या तनाव का सामना करती हैं।

परसिस्टर कोशिकाएँ क्या हैं?

परसिस्टर कोशिकाएँ जीवाणुओं का एक छोटा, निष्क्रिय उपसमूह हैं जो तनावों को सहन करती हैं, जिनमें ऐसी स्थितियाँ भी शामिल हैं जो सक्रिय रूप से बढ़ती कोशिकाओं को मार देती हैं, बिना आनुवंशिक रूप से प्रतिरोधी हुए; वे कुछ पुरानी संक्रमणों को साफ करने की कठिनाई से जुड़ी हैं।