Bacterial stress response
ব্যাকটেরিয়ার চাপ প্রতিক্রিয়া ব্যাকটেরিয়াকে তাদের আশেপাশের প্রতিকূল এবং ওঠানামাশীল পরিস্থিতিতে বেঁচে থাকতে সক্ষম করে। বিভিন্ন ব্যাকটেরিয়া প্রক্রিয়া বিভিন্ন পরিবেশগত পরিবর্তনকে শনাক্ত করে এবং একটি উপযুক্ত প্রতিক্রিয়া তৈরি করে। একটি ব্যাকটেরিয়া কোষ বিভিন্ন ধরনের চাপের প্রতি একযোগে প্রতিক্রিয়া জানাতে পারে এবং বিভিন্ন চাপ প্রতিক্রিয়া ব্যবস্থা বিশ্বব্যাপী নিয়ন্ত্রক নেটওয়ার্কগুলির একটি জটিল দ্বারা একে অপরের সাথে যোগাযোগ করে। ব্যাকটেরিয়া বিভিন্ন পরিবেশগত পরিস্থিতিতে বেঁচে থাকতে পারে এবং এই প্রতিকূল এবং পরিবর্তিত পরিস্থিতিগুলি কাটিয়ে উঠতে ব্যাকটেরিয়াকে অবশ্যই পরিবর্তনগুলি অনুধাবন করতে হবে এবং জিন অভিব্যক্তি এবং প্রোটিন ক্রিয়াকলাপে যথাযথ প্রতিক্রিয়া স্থাপন করতে হবে। ব্যাকটেরিয়ায় চাপের প্রতিক্রিয়ায় উপাদানগুলির একটি জটিল নেটওয়ার্ক জড়িত যা বাহ্যিক উদ্দীপককে প্রতিহত করে। ব্যাকটেরিয়া বিভিন্ন চাপের প্রতি একযোগে প্রতিক্রিয়া জানাতে পারে এবং বিভিন্ন চাপ প্রতিক্রিয়া ব্যবস্থা একে অপরের সাথে মিথস্ক্রিয়া (ক্রস-টক) করে। বৈশ্বিক নিয়ন্ত্রক ব্যবস্থার একটি জটিল নেটওয়ার্ক একটি সমন্বিত এবং কার্যকর প্রতিক্রিয়ার দিকে পরিচালিত করে। এই নিয়ন্ত্রক ব্যবস্থাগুলি আরও প্রভাবকগুলির অভিব্যক্তি পরিচালনা করে যা বিভিন্ন পরিস্থিতিতে কোষীয় ভারসাম্যের স্থিতিশীলতা বজায় রাখে। এই ব্যবস্থাগুলিতে চ্যাপেরোনগুলির মতো তাৎক্ষণিক প্রতিক্রিয়াগুলির পাশাপাশি প্রোটিন উৎপাদন, বিলম্বতা এবং অন্যান্য নিয়ন্ত্রণের জন্য প্রতিলিপিগত নিয়ন্ত্রণের মতো ধীর প্রতিক্রিয়া অন্তর্ভুক্ত থাকতে পারে। স্ট্রেস রেসপন্স সিস্টেমগুলি প্যাথোজেনিক জীবের তীব্রতায় গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করতে পারে। তাদের চাপ প্রতিক্রিয়া ব্যবস্থা, যেমন একটি সুপ্ত অবস্থায় প্রবেশ করা, তাদের হোস্ট বা অন্যান্য আশেপাশের চাপপূর্ণ পরিস্থিতিতে বেঁচে থাকার অনুমতি দিতে পারে। এমন কিছু নিয়ন্ত্রক ব্যবস্থা রয়েছে যা তাপমাত্রা, পিএইচ, পুষ্টি, লবণ এবং জারণের পরিবর্তনে সাড়া দেয়। প্রতিক্রিয়া স্তর পরিবেশে ঘটে যাওয়া পরিবর্তনের পরিমাণের উপর ভিত্তি করে। চাপের পরিস্থিতিতে পরিবর্তন ঘটলে প্রতিক্রিয়া সর্বাধিক হয়, এই ক্ষেত্রে নিয়ন্ত্রণ নেটওয়ার্কগুলিকে স্ট্রেস রেসপন্স সিস্টেম বলা হয়। এই সিস্টেমগুলি প্রোক্যারিওটের মধ্যে খুব অনুরূপ এবং কিছু সিস্টেম, বিশেষত হিট শক প্রতিক্রিয়া, ইউক্যারিওট এবং আর্কিয়ায় সংরক্ষিত থাকে। যদিও সিস্টেমগুলি অত্যন্ত অনুরূপ, যে অবস্থার অধীনে তারা সক্রিয় হয় তা জীব থেকে জীবের মধ্যে ব্যাপকভাবে পৃথক হয়। পরিবেশগত পরিবর্তনের প্রতিক্রিয়া সক্রিয় করে এমন ব্যবস্থাগুলির অনেক নিয়ন্ত্রণ উপাদান রয়েছে। এই নিয়ন্ত্রণ উপাদানগুলি একটি জিনের জন্য নির্দিষ্ট হতে পারে অথবা তারা জিনের একটি বড় গোষ্ঠীকে নিয়ন্ত্রণ করতে পারে। যখন নিয়ন্ত্রণ উপাদানগুলি জিনের একটি বড় গোষ্ঠীকে নিয়ন্ত্রণ করে তখন এটিকে রেগুলেন বলা হয়। একটি রেগুলেন হল জিনের একটি গোষ্ঠী যা একই নিয়ন্ত্রণ প্যাটার্ন দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। একটি উদ্দীপক হল সমস্ত জিন যারা একই অবস্থার প্রতিক্রিয়া প্রকাশ করে। নিয়ন্ত্রণ উপাদানগুলি অনাহার, স্পোরুলেশন এবং অন্যান্য সহ বিভিন্ন পরিবেশগত পরিস্থিতিতে জিনের অভিব্যক্তিও নিয়ন্ত্রণ করে। চাপের প্রকার একটি চাপ যা ব্যাকটেরিয়ায় চাপের প্রতিক্রিয়া প্ররোচিত করতে পারে তা বেঁচে থাকার জন্য আদর্শ অবস্থার বাইরে যে কোনও অবস্থা হতে পারে। যে চাপ সৃষ্টিকারীগুলি কোষের ক্ষতি করে সেগুলিই সবচেয়ে শক্তিশালী প্রতিক্রিয়াকে অবৈধ করে। এরকম একটি চাপ সৃষ্টিকারী হল প্রতিক্রিয়াশীল অক্সিজেন প্রজাতি এবং প্রতিক্রিয়াশীল ক্লোরিন প্রজাতির রাসায়নিকের সংস্পর্শে আসা যা জীবাণুনাশক হিসাবে ব্যবহৃত হয়। এই বিভাগে অন্তর্ভুক্ত রয়েছে সোডিয়াম হাইপোক্লোরাইট (এন. এ. ও. সি. এল) বা ঘরোয়া ব্লিচ। এই রাসায়নিকগুলি ব্যাকটেরিয়ার ঝিল্লি, প্রোটিনের বিকৃতি এবং অ্যামিনো অ্যাসিড, নিউক্লিক অ্যাসিড এবং লিপিডের মতো জৈব অণুগুলির সাথে হস্তক্ষেপের মতো বিভিন্ন সিস্টেমে ব্যাপক কোষীয় ক্ষতি করে। আরেকটি ধরনের চাপ হতে পারে কোষীয় শ্বাস-প্রশ্বাসের জন্য অনুকূল ইলেক্ট্রন গ্রহণকারীর অনুপস্থিতি। কোষের অঙ্গসংস্থান এবং কোষীয় ঝিল্লির গঠন পরিবর্তন করার জন্য একটি গবেষণায় দেখা গেছে যে, আরও অনুকূল শক্তি উৎপাদন থেকে নাইট্রেটের মতো কম অনুকূল শক্তিতে পরিবর্তন করা হয়েছে। অন্যান্য ধরনের চাপের মধ্যে রয়েছে জারক, পুষ্টির অভাব, হাইপো/হাইপার-ওসমোলারিটি, চরম পিএইচ, চরম তাপমাত্রা এবং অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল পদার্থ। চাপ সৃষ্টিকারীদের এই তালিকাটি ব্যাপক নয়, কারণ সংজ্ঞা অনুসারে চাপ সৃষ্টিকারীরা এমন কিছু এবং সবকিছু হতে পারে যা কোনও কোষের পক্ষে অনুকূল নাও হতে পারে। প্রতিক্রিয়ার প্রকার একটি প্রাথমিক চাপ প্রতিক্রিয়া ব্যবস্থা যা সম্ভবত ব্যাকটেরিয়া কোষের জন্য ক্ষতিকারক পরিস্থিতির বিরুদ্ধে কার্যকর হবে তা হল চ্যাপেরোন। চ্যাপেরোন হল এমন প্রোটিন যা অন্যান্য প্রোটিনগুলিকে তাদের সাথে আবদ্ধ করে তাদের সঠিক বিন্যাসে রাখার জন্য দায়ী। প্রতিরক্ষার প্রথম লাইন হিসাবে চ্যাপেরোনগুলি ছাড়া, অন্যান্য স্ট্রেস রেসপন্স সিস্টেমগুলি সময়মতো প্রোটিনগুলিকে বিকৃত করা থেকে বিরত রাখতে যথেষ্ট দ্রুত প্রতিক্রিয়া জানাতে সক্ষম হবে না। যখন একটি প্রোটিন বিকৃত হচ্ছে, এটি নিজের মধ্যবর্তী গঠন তৈরি করবে এবং এই মধ্যবর্তীগুলিই চ্যাপেরোন প্রোটিনকে সক্রিয় করে। আরেকটি প্রধান চাপ প্রতিক্রিয়া ব্যবস্থা হল প্রতিলিপিগত নিয়ন্ত্রণ। অনেক প্রতিলিপিগত নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা ভালভাবে সংজ্ঞায়িত, অন্যগুলি কম বোঝা যায়, তবে এগুলি বিভিন্ন পথ এবং উদ্দীপনা দ্বারা সক্রিয় করা যেতে পারে এবং বেশিরভাগ উদ্দীপনার একটি সাধারণ প্রতিক্রিয়া। কোন অংশগুলি আর. এন. এ-তে প্রতিলিপি করা হয় তা নিয়ন্ত্রণ করার জন্য ডি. এন. এ-র প্রবর্তক অঞ্চলগুলির সাথে প্রোটিনগুলির বন্ধন এর সাথে জড়িত। বিভিন্ন আর. এন. এ প্রতিলিপির ঘনত্ব তারপর পরিবর্তিত হয় যা প্রোটিনের উৎপাদনের পক্ষে যা উদ্দীপনার প্রভাবকে প্রশমিত করবে। যাইহোক, এই ব্যবস্থাটি কোষের অনুবাদ ক্ষমতা দ্বারা সীমাবদ্ধ হতে পারে। প্রতিলিপিগত পরিবর্তনগুলি কেবল তখনই কার্যকর হতে পারে যদি রাইবোসোমাল গতি এমআরএনএকে প্রোটিনে অনুবাদ করার জন্য যথেষ্ট দ্রুত হয়। এটি ব্যাকটেরিয়ার চাপ সৃষ্টিকারীদের প্রতি দ্রুত প্রতিক্রিয়া দেখানোর ক্ষমতার ক্ষেত্রে একটি বাধা হতে পারে এবং কিছু চাপ সৃষ্টিকারী, যেমন জারণজনিত চাপ, রাইবোসোমের কার্যকারিতাকে বাধা দিতে পারে। একটি স্ট্রেস প্রতিক্রিয়া যা অ-সুবিধাজনক, কিন্তু অ-প্রাণঘাতী পরিস্থিতিতে ঘটতে পারে, তা হল একটি বায়োফিল্ম তৈরি করা। এই প্রতিক্রিয়ায়, ব্যাকটেরিয়া কোষগুলি বহিঃকোষীয় পলিমারিক পদার্থগুলি নিঃসরণ করে একটি ফিল্ম তৈরি করতে পারে যা ব্যাকটেরিয়া উপনিবেশকে সহায়তা প্রদান করতে পারে, যেমন কোনও পৃষ্ঠে আটকে থাকার ক্ষমতা উন্নত করে। আরেকটি সাধারণ চাপ প্রতিক্রিয়া হল বিলম্বতা। একটি সুপ্ত অবস্থায়, একটি কোষ তার বিপাককে ধীর করে দেবে এবং কার্যত সুপ্ত হয়ে যাবে। এটি কোষকে অ্যান্টিব্যাকটেরিয়াল এজেন্ট, অনাহার, হাইপোক্সিয়া এবং অ্যাসিডিটির মতো চাপের দ্বারা অনেক কম প্রভাবিত করে। কিছু ব্যাকটেরিয়া সুপ্ত অবস্থায় প্রবেশ করতে সক্ষম হয় এবং সক্রিয় অবস্থায় ফিরে আসার আগে কয়েক বছর পর্যন্ত সেখানে থাকে। কোষীয় ঝিল্লির তরলতা হ্রাস করার জন্য একটি কোষ অসম্পৃক্ত ফ্যাটি অ্যাসিডের উৎপাদন থেকে স্যাচুরেটেড ফ্যাটি অ্যাসিডে স্থানান্তরিত হতে পারে। যদি চাপ সৃষ্টিকারী একটি অণু হয়, তবে এটি কোষে প্রবেশ করা আরও কঠিন করে তুলবে। একটি চাপের প্রতিক্রিয়ায় সামগ্রিক কোষীয় অঙ্গসংস্থানও পরিবর্তন করা যেতে পারে। ব্যাকটেরিয়ায় কিছু অন্যান্য গুরুত্বপূর্ণ স্ট্রেস রেসপন্স সিস্টেমগুলি হলঃ হিট শক রেসপন্স, সিগমা ফ্যাক্টর সিগমা 32 এনভেলপ স্ট্রেস রেসপন্স দ্বারা নিয়ন্ত্রিত, প্রধানত সিগমা ফ্যাক্টর সিগমা ই এবং সিপিএক্স টু-কম্পোনেন্ট সিস্টেম কোল্ড শক রেসপন্স দ্বারা নিয়ন্ত্রিত, যা আরএনএ চ্যাপেরোন এবং রাইবোসোমাল ফ্যাক্টরগুলির অভিব্যক্তি নিয়ন্ত্রণ করে (পি) পি. পি. জি. পি. পি-নির্ভর কঠোর প্রতিক্রিয়া, যা সেলুলার প্রোটিন সংশ্লেষণ ক্ষমতা হ্রাস করে এবং পুষ্টির উপর আরও বিশ্বব্যাপী প্রতিক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ করে হিট শক রেসপন্স ব্যাকটেরিয়ায় হিট-শক রেসপন্স উচ্চ তাপমাত্রায় সেলুলার প্রক্রিয়াগুলির যে কোনও ক্ষতি বন্ধ করতে সহায়তা করে। উচ্চ তাপমাত্রার প্রতিক্রিয়ায়, ব্যাকটেরিয়ার মধ্যে প্রোটিনের বিকৃতি থেকে রক্ষা করার জন্য চ্যাপেরোন এবং প্রোটিজেস সহ হিট-শক প্রোটিনগুলি দ্রুত প্ররোচিত হয়। এই চ্যাপেরোনগুলি ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রা থেকে রক্ষা করার জন্য কোষের মধ্যে প্রোটিন ভাঁজ করতে সহায়তা করে। বেশিরভাগ ব্যাকটেরিয়া স্ট্রেনে, সিগমা ফ্যাক্টর-32 (32) তাপ-শক প্রতিক্রিয়া নিয়ন্ত্রণের জন্য দায়ী। সিগমা ফ্যাক্টর-32 আর. পি. ও. এইচ জিন দ্বারা এনকোড করা হয় এবং হিট-শক জিনের উজানে বসে। খাম চাপ প্রতিক্রিয়া দ্বি-উপাদান সংকেত ট্রান্সডাকশন (2সিএসটি) ব্যবস্থা ব্যাকটেরিয়া কোষকে সিস্টেমের মধ্যে চাপ অনুভব করতে দেয়। একটি হিস্টিডাইন কাইনেজ যা কোষের অভ্যন্তরীণ ঝিল্লিতে পাওয়া যায় তা চাপ সনাক্ত করে। হিস্টিডাইন কাইনেজ অটোফসফোরিলেশনের কারণে চাপ সনাক্ত করে যা প্রাথমিকভাবে সনাক্তকরণের পরে ঘটে। একবার চাপ সনাক্ত হয়ে গেলে, সিস্টেমটি একটি সাইটোপ্লাজমিক প্রতিক্রিয়া নিয়ন্ত্রকের কাছে চলে যায়। কোষটি ফসফেট গ্রুপে থাকার কারণে এটি হয়, তবে এই নতুন প্রতিক্রিয়া নিয়ন্ত্রক একটি প্রতিলিপি ফ্যাক্টরের মতো কাজ করতে শুরু করবে। এর মানে হল যে এটি জিনের দিকে তাকানোর সময় যা প্রকাশ করা হয় তা পরিবর্তন করতে শুরু করবে। এটি বিশেষভাবে সত্য যখন সিপিএক্স প্রোটিনের দিকে তাকানো হয় যা প্রোটিনকে ভুল উপায়ে ভাঁজ করা বা একেবারেই না করা থেকে বিরত রাখতে সহায়তা করে। সিপিএক্স প্রোটিনগুলি অন্যান্য কোষীয় প্রক্রিয়াগুলির দিকে তাকানোর সময় অন্য কোনও ক্ষতি হবে না তা নিশ্চিত করতেও সহায়তা করে। কোল্ড শক রেসপন্স ব্যাকটেরিয়া যখন খুব কম এবং ঠান্ডা তাপমাত্রার এলাকায় থাকে, তখন তাদের পাঁচ ঘন্টা দীর্ঘ পর্যায় থাকবে যার ফলে তারা একেবারেই বৃদ্ধি পাবে না। ব্যাকটেরিয়া যেভাবে মানিয়ে নেওয়ার চেষ্টা করে তা হল চাইল্ড শক প্রোটিন তৈরি করা যা ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টর হবে যা পাঁচ ঘন্টার পর্যায়ে নিয়ন্ত্রিত হবে। এই পাঁচ ঘন্টার সময়কাল শেষ হলে ব্যাকটেরিয়া আবার বাড়তে শুরু করবে, তবে এটি খুব ধীর গতিতে থাকবে। এই প্রোটিনগুলি ব্যাকটেরিয়ার বৃদ্ধি অব্যাহত রাখতে এবং নিম্ন তাপমাত্রায় বেঁচে থাকতে সহায়তা করবে। সি. এস. পি. এ নামে একটি প্রোটিন মূলত ই. কোলাইতে পাওয়া গিয়েছিল এবং এটি আবিষ্কৃত প্রথম কোল্ড শক প্রোটিনগুলির মধ্যে একটি হিসাবে পরিচিত এবং এটি একক-আটকে থাকা আর. এন. এ হিসাবে পরিচিত। এটি প্রতিলিপি এবং অনুবাদের প্রক্রিয়াগুলিতে সহায়তা করে, ক্রোমোজোমের ঘনীভবনও ঘটতে পারে। এর মানে হল যে কোষগুলি অকালে মাইটোসিসের ইন্টারফেজ পর্যায়ে চলে যাবে। নিউক্লিয়ডের একটি সংগঠনও থাকবে যখন কোষে আন্তঃকোষীয় এবং বহির্মুখী কারণগুলি থাকে। এবং সবশেষে, ব্যাকটেরিয়ার বেঁচে থাকার ক্ষেত্রে একটি উন্নতি হয় যা কোষকে বেঁচে থাকার জন্য প্রয়োজনীয় খাদ্য এবং পুষ্টি পেতে সহায়তা করে আরও দেখুন ব্যাকটেরিয়া হিট শক রেসপন্স কোল্ড শক রেসপন্স রেফারেন্স ব্যাকটেরিয়োলজি