एंजाइम को रुमिनोकोकस फ्लेवेफैसियंस (प्रतिनिधि छवि) नामक जीवाणु से प्राप्त किया गया था।
आईआईटी गुवाहाटी के शोधकर्ताओं और लिस्बन विश्वविद्यालय, पुर्तगाल के शोधकर्ताओं ने हाल ही में इंटरनेशनल जर्नल ऑफ बायोलॉजिकल मैक्रोमोलेक्यूल्स में शोध की खोज और टिप्पणियों को प्रकाशित किया है।
भारतीय संस्थान तकनीकी गुवाहाटी के शोधकर्ताओं ने एक विशिष्ट बैक्टीरियल एंडोग्लुकेनेस एंजाइम, RfGH5_4 की प्रभावकारिता का अध्ययन किया है, जो रुमिनोकोकस फ्लेवेफ़ेसियंस से वुडी बायोमैटर को सरल चीनी में तोड़ने में सक्षम है, जिसे बायोएथेनॉल का उत्पादन करने के लिए कुशलता से किण्वित किया जा सकता है – एक आशाजनक नवीकरणीय ईंधन जो पेट्रोलियम आधारित ईंधन प्रणालियों को बदल सकता है।
आईआईटी गुवाहाटी के शोधकर्ताओं और लिस्बन विश्वविद्यालय, पुर्तगाल के शोधकर्ताओं ने हाल ही में इंटरनेशनल जर्नल ऑफ बायोलॉजिकल मैक्रोमोलेक्यूल्स में शोध की खोज और टिप्पणियों को प्रकाशित किया है। प्रकाशित पेपर पीएचडी थीसिस कार्य के एक भाग के रूप में प्रोफेसर अरुण गोयल के डॉक्टरेट छात्र श्री परमेश्वर विठ्ठल गावंडे द्वारा किया गया शोध कार्य है।
IIT गुवाहाटी के वैज्ञानिकों ने बायोएथेनॉल ईंधन में अंतिम रूपांतरण के लिए लिग्नोसेल्यूलोसिक और हेमिकेलुलोसिक बायोमास को तोड़ने में RfGH5_4 नामक एक नए प्रकार के एंडोग्लुकेनेस की प्रभावकारिता दिखाई है। एंजाइम को रुमिनोकोकस फ्लेवेफेसियन्स नामक जीवाणु से प्राप्त किया गया था।
IIT गुवाहाटी की टीम ने रुमिनोकोकस फ्लेवेफेशियन्स को चुना क्योंकि यह जीवाणु गायों और अन्य जुगाली करने वाले जानवरों की आंत में पाया जाता है, जिन्होंने लाखों वर्षों से सेल्युलोसिक दबाव का सामना किया है। सेल्यूलस एंजाइम, RfGH5_4 को एनकोड करने वाले विशेष जीन को R. flavefaciens से निकाला गया। इस प्रकार शोधकर्ताओं ने RfGH5_4 की इस कुशल मशीनरी को सेल्यूलोज और सेल्यूलोसिक संरचनाओं को सरल शर्करा में तोड़ने के लिए विकसित किया है। बैक्टीरिया में कम से कम 14 अलग-अलग मल्टीमॉड्यूलर एंजाइम होते हैं जो सेल्युलोज को तोड़ सकते हैं, जिनमें से एक RfGH5_4 है।
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IIT गुवाहाटी के बायोसाइंसेस और बायोइंजीनियरिंग विभाग के प्रोफेसर अरुण गोयल ने कहा, “हमने एंडोग्लुकेनेस, RfGH5_4 की विशेषता बताई और पाया कि यह हाइड्रोलाइज्ड कार्बोक्सिमिथाइल सेलुलोज (सेल्यूलोज का एक लैब-स्केल एनालॉग) के साथ-साथ अधिक उत्प्रेरक दक्षता के साथ सामान्य अनाकार सेल्यूलोज है। हमारे अध्ययनों से यह भी पता चला है कि इस एंजाइम ने विभिन्न कृषि अवशेषों जैसे कपास के डंठल, ज्वार के डंठल, गन्ना खोई आदि से लिग्नोसेल्यूलोसिक सबस्ट्रेट्स पर काम किया और हेमीसेल्यूलोसिक सबस्ट्रेट्स के साथ-साथ β-ग्लुकन, लिचेनन, जाइलोग्लुकन, कोनजैक ग्लूकोमैनन के लिए अच्छा संबंध था। ज़ाइलान और कैरब गैलेक्टोमैनन ”।
RfGH5_4 की क्लोनिंग, अभिव्यक्ति और जैव रासायनिक लक्षण वर्णन पर IITG टीम के पहले के काम से पता चला है कि यह विशेष एंडोग्लुकेनेस बहुक्रियाशील और उत्प्रेरक रूप से कुशल है। इस ज्ञान के साथ, उन्होंने इस एंजाइम की संरचना, इसकी प्रतिक्रिया तंत्र और इसकी बहुक्रियाशीलता के संरचनात्मक आधार की विशेषता बताई। RfGH5_4 की विशेषताओं को जोड़ते हुए उन्होंने आगे इस बात पर जोर दिया कि इसकी बहुक्रियाशीलता RfGH5_4 को प्रकृति में मौजूद और व्यावसायिक रूप से उपलब्ध अन्य सेल्यूलैस के ढेरों से अलग बनाती है।
संरचनात्मक आधार को स्पष्ट करते हुए, श्री परमेश्वर गावंडे, पीएचडी रिसर्च स्कॉलर और पहले लेखक ने विस्तार से बताया, “RfGH5_4 की संरचना को IITG की परम-ईशान सुपरकंप्यूटर सुविधा में व्यापक आणविक गतिशीलता और कम्प्यूटेशनल दृष्टिकोण का उपयोग करके समझा गया था। RfGH5_4 में प्रतिक्रिया के दौरान विभिन्न कार्बोहाइड्रेट पॉलिमर के लिए जगह बनाने वाली इसकी मूल संरचना में कुछ अत्यधिक लचीले लूप पाए गए, इस प्रकार RfGH5_4 को बहुक्रियाशीलता प्रदान की गई।
“कृषि अवशिष्ट बायोमास बर्बाद हो जाते हैं या जला दिए जाते हैं, जिससे ग्लोबल वार्मिंग और जलवायु परिवर्तन सहित विभिन्न पर्यावरणीय खतरे पैदा होते हैं। RfGH5_4 द्वारा उनका विखंडन खाद्य चिकित्सा में भी इसके उपयोग को बढ़ा सकता है”, प्रो. गोयल ने मानवता की सेवा करने के लिए RfGH5_4 को नियोजित करने की उम्मीद की। प्रस्तुत शोध रचनात्मक रूप से संयुक्त राष्ट्र के सतत विकास लक्ष्यों 2030 (एसडीजी) को संबोधित करने में मदद करने की कोशिश करता है”, प्रो. गोयल ने आगे कहा।
RfGH5_4 परिवेश के तापमान पर पर्याप्त रूप से सक्रिय है। इसलिए, यह लिग्नोसेल्यूलोसिक बायोमास के एक साथ Saccharification और किण्वन (SSF) के लिए उपयुक्त हो सकता है, इस प्रक्रिया की उद्योग में बहुत प्रशंसा हुई।
शोध से पता चला है कि औद्योगिक पैमाने पर लिग्नोसेल्यूलोसिक बायोएथेनॉल के कुशल और लागत प्रभावी उत्पादन के लिए बहुक्रियाशील RfGH5_4 सेल्युलेस का उपयोग किया जा सकता है। इस प्रकार, सेल्युलोज और हेमिसेल्यूलोज को तोड़ने की इसकी क्षमता इसे कपड़ा, खाद्य और लुगदी उद्योग, प्रीबायोटिक्स के संश्लेषण और फार्मास्यूटिकल्स जैसे अन्य विभिन्न अनुप्रयोगों में संभावित रूप से उपयोगी बनाती है।
इस शोध कार्य के निष्कर्षों को हाल ही में बाली, इंडोनेशिया में जैव प्रौद्योगिकी के अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलन (ICBBT-2022) में श्री गावंडे द्वारा प्रस्तुत किया गया था और इसके लिए उन्हें सर्वश्रेष्ठ मौखिक प्रस्तुति पुरस्कार मिला था।
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