शोधकर्ताओं ने पौधों में डेला प्रोटीन के नियमन की कार्यप्रणाली का पता लगाया है।

भारतीय विज्ञान संस्थान (IISc) के जैव रसायन विभाग के शोधकर्ताओं ने ब्रायोफाइट्स (जिसमें मॉस और लिवरवर्ट शामिल हैं) जैसे आदिम स्थलीय पौधों द्वारा उपयोग किए जाने वाले एक लंबे समय से प्रतीक्षित तंत्र की खोज की है।पौधों की वृद्धि को नियंत्रित करें– यह एक ऐसी प्रक्रिया है जो हाल ही में विकसित हुए पुष्पीय पौधों में भी संरक्षित है।

नेचर केमिकल बायोलॉजी नामक पत्रिका में प्रकाशित यह अध्ययन, डेला प्रोटीन के गैर-शास्त्रीय विनियमन पर केंद्रित है, जो एक प्रमुख वृद्धि नियामक है जो भ्रूण पौधों (स्थलीय पौधों) में कोशिका विभाजन को बाधित कर सकता है।
“डेला एक स्पीड ब्रेकर की तरह काम करता है, लेकिन अगर यह स्पीड ब्रेकर लगातार मौजूद रहे तो पौधा आगे नहीं बढ़ सकता,” जैव रसायन के एसोसिएट प्रोफेसर और अध्ययन के सह-लेखक देबब्रता लाहा बताते हैं। इसलिए, पौधे की वृद्धि को बढ़ावा देने के लिए डेला प्रोटीन का विघटन महत्वपूर्ण है। पुष्पीय पौधों में, डेला का विघटन तब होता है जब फाइटोहोर्मोनजिबरेलिन (जीए)यह अपने रिसेप्टर GID1 से जुड़कर GA-GID1-DELLA कॉम्प्लेक्स बनाता है। इसके बाद, DELLA रिप्रेसर प्रोटीन यूबिक्विटिन श्रृंखलाओं से जुड़ता है और 26S प्रोटीसोम द्वारा विघटित हो जाता है।
दिलचस्प बात यह है कि ब्रायोफाइट्स लगभग 50 करोड़ वर्ष पूर्व भूमि पर बसने वाले पहले पौधों में से थे। हालांकि वे फाइटोहोर्मोन जिबरेलिन (GA) का उत्पादन करते हैं, लेकिन उनमें GID1 रिसेप्टर नहीं होता है। इससे यह सवाल उठता है: इन शुरुआती स्थलीय पौधों की वृद्धि और विकास को कैसे नियंत्रित किया जाता था?
शोधकर्ताओं ने संबंधित VIH जीन को निष्क्रिय करने के लिए CRISPR-Cas9 प्रणाली का उपयोग किया, जिससे VIH की भूमिका की पुष्टि हुई। कार्यात्मक VIH एंजाइम की कमी वाले पौधों में गंभीर वृद्धि और विकास संबंधी दोष तथा आकारिकीय असामान्यताएं देखी गईं, जैसे कि सघन थैलेस, बाधित रेडियल वृद्धि और बाह्यदल का अभाव। इन दोषों को पौधे के जीनोम को संशोधित करके ठीक किया गया ताकि VIH एंजाइम का केवल एक सिरा (एन-टर्मिनस) उत्पन्न हो। उन्नत क्रोमैटोग्राफी तकनीकों का उपयोग करते हुए, शोध दल ने पाया कि एन-टर्मिनस में एक काइनेज डोमेन होता है जो InsP₈ के उत्पादन को उत्प्रेरित करता है।
शोधकर्ताओं ने पाया कि DELLA, VIH काइनेज के कोशिकीय लक्ष्यों में से एक है। इसके अलावा, उन्होंने यह भी देखा कि MpVIH की कमी वाले पौधों का फेनोटाइप, DELLA की बढ़ी हुई अभिव्यक्ति वाले Miscanthus multiforme पौधों के फेनोटाइप के समान था।
लाहे के शोध समूह की डॉक्टरेट छात्रा और इस शोध पत्र की पहली लेखिका प्रियांशी राणा ने कहा, "इस चरण में, हम यह निर्धारित करने के लिए उत्सुक हैं कि एमपीवीआईएच की कमी वाले पौधों में डेला की स्थिरता या गतिविधि में वृद्धि होती है या नहीं।" अपनी परिकल्पना के अनुरूप, शोधकर्ताओं ने पाया कि डेला के अवरोधन से एमपीवीआईएच उत्परिवर्ती पौधों में वृद्धि और विकास संबंधी दोषों में काफी हद तक सुधार हुआ। ये निष्कर्ष बताते हैं कि वीआईएच काइनेज डेला को नकारात्मक रूप से नियंत्रित करता है, जिससे पौधों की वृद्धि और विकास को बढ़ावा मिलता है।
शोधकर्ताओं ने इस ब्रायोफाइट में इनोसिटोल पाइरोफॉस्फेट द्वारा DELLA प्रोटीन अभिव्यक्ति को नियंत्रित करने की क्रियाविधि को स्पष्ट करने के लिए आनुवंशिक, जैव रासायनिक और जैवभौतिक विधियों का संयोजन किया। विशेष रूप से, MpVIH द्वारा उत्पादित InsP₈, MpDELLA प्रोटीन से बंधता है, जिससे इसका पॉलीयूबीक्विटिनेशन होता है, जो बदले में प्रोटीसोम द्वारा इस दमनकारी प्रोटीन के अपघटन की ओर ले जाता है।
डेला प्रोटीन पर शोध हरित क्रांति के दौरान शुरू हुआ था, जब वैज्ञानिकों ने अनजाने में ही इसकी क्षमता का उपयोग करके उच्च उपज देने वाली अर्ध-बौनी किस्में विकसित की थीं। हालांकि उस समय इसकी कार्यप्रणाली अज्ञात थी, लेकिन आधुनिक तकनीकों ने वैज्ञानिकों को जीन संपादन के माध्यम से इस प्रोटीन के कार्य को नियंत्रित करने में सक्षम बनाया है, जिससे फसलों की पैदावार में प्रभावी रूप से वृद्धि हुई है।
राहा ने कहा, "जनसंख्या वृद्धि और कृषि योग्य भूमि के घटते जाने के साथ, फसलों की पैदावार बढ़ाना अत्यंत महत्वपूर्ण हो गया है। चूंकि भ्रूण अवस्था वाले पौधों में InsP₈ द्वारा नियंत्रित DELLA का अपघटन व्यापक रूप से हो सकता है, इसलिए यह खोज अगली पीढ़ी की उच्च पैदावार वाली फसलों के विकास का मार्ग प्रशस्त कर सकती है।"