शोधकर्ताओं ने पौधों में डेला प्रोटीन विनियमन की क्रियाविधि का पता लगाया।

भारतीय विज्ञान संस्थान (आईआईएससी) के जैव रसायन विभाग के शोधकर्ताओं ने ब्रायोफाइट्स (मॉस और लिवरवॉर्ट सहित) जैसे आदिम स्थलीय पौधों द्वारा लंबे समय से खोजे जा रहे एक तंत्र की खोज की है।पौधों की वृद्धि को नियंत्रित करना- एक तंत्र जो हाल ही में विकसित पुष्पीय पौधों में भी संरक्षित किया गया है।

नेचर केमिकल बायोलॉजी पत्रिका में प्रकाशित यह अध्ययन, डेला प्रोटीन के गैर-शास्त्रीय विनियमन पर केंद्रित है, जो एक मास्टर वृद्धि नियामक है, जो भ्रूणीय पौधों (भूमि पौधों) में कोशिका विभाजन को बाधित कर सकता है।
जैव रसायन विज्ञान के एसोसिएट प्रोफेसर और अध्ययन के सह-लेखक देबब्रत लाहा बताते हैं, "डेला एक गति अवरोधक की तरह काम करता है, लेकिन अगर यह गति अवरोधक लगातार मौजूद रहे, तो पौधा हिल नहीं सकता।" इसलिए, पौधों की वृद्धि को बढ़ावा देने के लिए डेला प्रोटीन का विघटन अत्यंत महत्वपूर्ण है। पुष्पीय पौधों में, डेला का विघटन तब होता है जब फाइटोहॉर्मोनजिबरेलिन (GA)यह अपने रिसेप्टर GID1 से जुड़कर GA-GID1-DELLA कॉम्प्लेक्स बनाता है। इसके बाद, DELLA रिप्रेसर प्रोटीन यूबिक्विटिन श्रृंखलाओं से जुड़ जाता है और 26S प्रोटिएसोम द्वारा अपघटित हो जाता है।
दिलचस्प बात यह है कि लगभग 50 करोड़ साल पहले, ब्रायोफाइट्स उन पहले पौधों में से थे जिन्होंने ज़मीन पर बसना शुरू किया था। हालाँकि ये फाइटोहॉर्मोन जिबरेलिन (GA) उत्पन्न करते हैं, लेकिन इनमें GID1 रिसेप्टर का अभाव होता है। इससे यह सवाल उठता है: इन शुरुआती ज़मीनी पौधों की वृद्धि और विकास को कैसे नियंत्रित किया गया?
शोधकर्ताओं ने CRISPR-Cas9 प्रणाली का उपयोग करके संबंधित VIH जीन को नष्ट कर दिया, जिससे VIH की भूमिका की पुष्टि हुई। जिन पौधों में कार्यात्मक VIH एंजाइम की कमी होती है, उनमें गंभीर वृद्धि और विकासात्मक दोष और रूपात्मक असामान्यताएँ, जैसे घना थैलस, क्षीण रेडियल वृद्धि और बाह्यदलपुंज का अभाव, दिखाई देते हैं। इन दोषों को पादप जीनोम को VIH एंजाइम के केवल एक सिरे (N-टर्मिनस) का उत्पादन करने के लिए संशोधित करके ठीक किया गया। उन्नत क्रोमैटोग्राफी तकनीकों का उपयोग करते हुए, शोध दल ने पाया कि N-टर्मिनस में एक काइनेज डोमेन होता है जो InsP₈ के उत्पादन को उत्प्रेरित करता है।
शोधकर्ताओं ने पाया कि डेला (DELLA), VIH काइनेज के कोशिकीय लक्ष्यों में से एक है। इसके अलावा, उन्होंने यह भी देखा कि MpVIH की कमी वाले पौधों का फेनोटाइप, डेला की बढ़ी हुई अभिव्यक्ति वाले मिस्कैन्थस मल्टीफॉर्म पौधों के समान था।
"इस स्तर पर, हम यह निर्धारित करने के लिए उत्सुक हैं कि क्या MpVIH की कमी वाले पौधों में DELLA की स्थिरता या सक्रियता बढ़ी है," लाहे के शोध समूह की डॉक्टरेट छात्रा और इस शोध पत्र की प्रथम लेखिका प्रियांशी राणा ने कहा। अपनी परिकल्पना के अनुरूप, शोधकर्ताओं ने पाया कि DELLA के अवरोधन ने MpVIH उत्परिवर्ती पौधों में वृद्धि और विकास संबंधी दोषों को महत्वपूर्ण रूप से बहाल कर दिया। ये निष्कर्ष बताते हैं कि VIH काइनेज DELLA को नकारात्मक रूप से नियंत्रित करता है, जिससे पौधों की वृद्धि और विकास को बढ़ावा मिलता है।
शोधकर्ताओं ने आनुवंशिक, जैवरासायनिक और जैवभौतिक विधियों का संयोजन करके उस क्रियाविधि को स्पष्ट किया जिसके द्वारा इनोसिटोल पाइरोफॉस्फेट इस ब्रायोफाइट में DELLA प्रोटीन की अभिव्यक्ति को नियंत्रित करता है। विशेष रूप से, MpVIH द्वारा उत्पादित InsP₈, MpDELLA प्रोटीन से जुड़कर, इसके पॉलीयूबिक्विटिनेशन को बढ़ावा देता है, जिसके परिणामस्वरूप प्रोटिएसोम द्वारा इस दमनकारी प्रोटीन का विघटन होता है।
डेला प्रोटीन पर शोध हरित क्रांति के समय से ही चल रहा है, जब वैज्ञानिकों ने अनजाने में ही इसकी क्षमता का दोहन करके उच्च उपज देने वाली अर्ध-बौनी प्रजातियाँ विकसित की थीं। हालाँकि उस समय इसकी क्रियाविधि अज्ञात थी, आधुनिक तकनीकों ने वैज्ञानिकों को जीन संपादन का उपयोग करके इस प्रोटीन के कार्य में हेरफेर करने में सक्षम बनाया है, जिससे फसल की पैदावार में प्रभावी वृद्धि हुई है।
राहा ने कहा, "जनसंख्या वृद्धि और घटती कृषि योग्य भूमि के साथ, फसल की पैदावार बढ़ाना बेहद ज़रूरी हो गया है।" चूँकि InsP₈-विनियमित DELLA का क्षरण भ्रूणीय पौधों में व्यापक रूप से हो सकता है, इसलिए यह खोज अगली पीढ़ी की उच्च उपज वाली फसलों के विकास का मार्ग प्रशस्त कर सकती है।