Fluoride riboswitch
ફ્લોરાઇડ રિબોસ્વિચ (અગાઉ સી. આર. સી. બી. આર. એન. એ. મોટિફ તરીકે ઓળખાતું હતું) એ એક સંરક્ષિત આર. એન. એ. માળખું છે જે બાયોઇન્ફોર્મેટિક્સ દ્વારા વિવિધ પ્રકારના બેક્ટેરિયા અને આર્કિયામાં ઓળખવામાં આવે છે. આ આર. એન. એ. પાછળથી રિબોસ્વિચ તરીકે કામ કરતા દર્શાવવામાં આવ્યા હતા જે ફ્લોરાઇડ આયનોને સમજે છે. જ્યારે ફ્લોરાઇડનું સ્તર ઊંચું હોય ત્યારે આ "ફ્લોરાઇડ રિબોસ્વિચ" ડાઉનસ્ટ્રીમ જનીનોની અભિવ્યક્તિમાં વધારો કરે છે, અને ફ્લોરાઇડના ખૂબ ઊંચા સ્તરની ઝેરી અસરોને ઘટાડવામાં મદદ કરવા માટે જનીનોની દરખાસ્ત કરવામાં આવે છે. ઘણા જનીનો આ ફ્લોરાઇડ રાઇબોસ્વિચ દ્વારા નિયંત્રિત હોવાનું માનવામાં આવે છે. બે સૌથી સામાન્ય એન્કોડ પ્રોટીન કે જે કોષમાંથી ફ્લોરાઇડને દૂર કરીને કાર્ય કરવા માટે પ્રસ્તાવિત છે. આ પ્રોટીન એ સી. આર. સી. બી. પ્રોટીન છે અને ફ્લોરાઇડ-વિશિષ્ટ ઉપપ્રકારની ક્લોરાઇડ ચેનલો છે જેને ઇ. આર. સી. એફ. અથવા સી. એલ. સી. એફ. તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. સી. એલ. સી. એફ. પ્રોટીન ફ્લોરાઇડ-વિશિષ્ટ ફ્લોરાઇડ/પ્રોટોન એન્ટીપોર્ટર તરીકે કામ કરે છે. ફ્લોરાઇડ રાઇબોસ્વિચની ત્રિ-પરિમાણીય રચનાને એક્સ-રે ક્રિસ્ટલોગ્રાફી દ્વારા અણુ રીઝોલ્યુશન પર ઉકેલવામાં આવી છે. ફ્લોરાઇડ રિબોસ્વિચ બેક્ટેરિયા અને આર્કિયા ક્ષેત્રની અંદર ઘણા સજીવોમાં જોવા મળે છે, જે સૂચવે છે કે આમાંના ઘણા સજીવો ક્યારેક ફ્લોરાઇડના ઊંચા સ્તરનો સામનો કરે છે. ખાસ રસ સ્ટ્રેપ્ટોકોકસ મ્યુટન્સ છે, જે દંત ક્ષયનું મુખ્ય કારણ છે. એવું દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે સોડિયમ ફ્લોરાઇડે ગ્લુકોઝનો ઊર્જા અને કાર્બન સ્ત્રોત તરીકે ઉપયોગ કરીને એસ. મ્યુટન્સના વિકાસ દરને અટકાવ્યો છે. જો કે, તે પણ નોંધપાત્ર છે કે ઘણા સજીવો કે જેઓ માનવ મોંમાં ફ્લોરાઇડનો સામનો કરતા નથી તેઓ ફ્લોરાઇડ રિબોસ્વિચ અથવા પ્રતિકાર જનીનો ધરાવે છે. ફ્લોરાઇડ રિબોસ્વિચની શોધ રિબોસ્વિચ લિગાન્ડ તરીકે ફ્લોરાઇડની ઓળખ આકસ્મિક રીતે ત્યારે મળી આવી જ્યારે ફ્લોરાઇડથી દૂષિત સંયોજન એક ઇન-લાઇન પ્રોબિંગ પ્રયોગ દરમિયાન નોન-કોડિંગ સીઆરસીબી આરએનએ મોટિફમાં નોંધપાત્ર રચનાત્મક ફેરફારો કરે છે. ઇન-લાઇન પ્રોબિંગનો ઉપયોગ સી. આર. સી. બી. આર. એન. એ. મોટિફની ગૌણ રચના અને ચોક્કસ મેટાબોલાઇટ્સ અથવા આયનો સાથે સંભવિત બંધન સાથે સંકળાયેલા માળખાકીય ફેરફારોને પ્રકાશિત કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો. તપાસના પરિણામો દર્શાવે છે કે ફ્લોરાઇડ આયનની સાંદ્રતામાં વધારો થવાથી સ્વયંસ્ફુરિત આર. એન. એ. ક્લેવેજના અમુક પ્રદેશોને દબાવી દેવામાં આવ્યા હતા અને અન્ય પ્રદેશોને ઊંચો કરવામાં આવ્યા હતા. સી. આર. સી. બી. આર. એન. એ. મોટિફમાં આ ન્યુક્લિયોટાઇડ પ્રદેશો ફ્લોરાઇડ માટે એપ્ટેમર બંધનકર્તા પ્રદેશમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. ફ્લોરાઇડ આયનોને બાંધવા પર, ફ્લોરાઇડ રાઇબોસ્વિચે ડાઉનસ્ટ્રીમ જનીન ટ્રાન્સક્રિપ્શનનું નિયમન દર્શાવ્યું હતું. આ ડાઉનસ્ટ્રીમ જનીનો ફ્લોરાઇડ સંવેદનશીલ ઉત્સેચકો જેમ કે એનોલેઝ, પાયરોફોસ્ફેટેઝ, અનુમાનિત ફ્લોરાઇડ નિકાસકાર સીઆરસીબી અને એરિકએફ પ્રોટીન તરીકે ઓળખાતા સીએલસી પટલ પ્રોટીનનું સુપરફેમિલી અનુલેખન કરે છે. સી. એલ. સી. એફ. પ્રોટીન ફ્લોરાઇડની ઝેરી અસર સામે ફ્લોરાઇડ પરિવહનકર્તા તરીકે કામ કરે છે તેવું દર્શાવવામાં આવ્યું છે. એરિકએફ જનીન એ ક્લોરાઇડ ચેનલ જનીનનું મ્યુટન્ટ વર્ઝન છે જે ક્લોરાઇડ-વિશિષ્ટ હોમોલોગ્સ કરતાં બેક્ટેરિયામાં ઓછું સામાન્ય છે, પરંતુ તેમ છતાં તે સ્ટ્રેપ્ટોકોકસ મ્યુટન્સના જિનોમમાં જોવા મળે છે. ખાસ કરીને એરિકએફ પ્રોટીન તેમની ચેનલોમાં ચોક્કસ એમિનો એસિડ ધરાવે છે જે ફ્લોરાઇડ આયનને લક્ષ્ય બનાવે છે જ્યારે નિયમિત એરિક પ્રોટીન ફ્લોરાઇડ આયન કરતાં ક્લોરાઇડને પસંદ કરે છે. ફ્લોરાઇડ રાઇબોસ્વિચ માળખું ફ્લોરાઇડ રાઇબોસ્વિચની શોધ આશ્ચર્યજનક હતી કારણ કે ફ્લોરાઇડ આયનો અને સી. આર. સી. બી. આર. એન. એ. ફોસ્ફેટ જૂથો બંને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ છે અને એકબીજા સાથે જોડાઈ શકતા નથી. અગાઉના સંશોધનમાં કોફેક્ટર થાયમિન પાયરોફોસ્ફેટ (ટી. પી. પી.) રાઇબોસ્વિચને સ્પષ્ટ કરવામાં આ પ્રશ્ન સામે આવ્યો હતો. ટી. પી. પી. રાઇબોસ્વિચ માળખાએ બે હાઇડ્રેટેડ એમ. જી. 2 + આયનોની સહાય દર્શાવી હતી જે ટી. પી. પી. ના ફોસ્ફેટ અને આર. એન. એ. ના ગુઆનાઇન પાયા વચ્ચેના જોડાણને સ્થિર કરવામાં મદદ કરે છે. આ માર્ગદર્શક સંશોધન ફ્લોરાઇડ અને તેની રચના સાથે ફ્લોરાઇડ રિબોસ્વિચની પોતાની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને લાક્ષણિકતા આપવામાં મદદ કરે છે. ઇન-લાઇન પ્રોબિંગ અને મ્યુટેશનલ અભ્યાસો દ્વારા થર્મોટોગા પેટ્રોફિલાના જીવતંત્રના ફ્લોરાઇડ રાઇબોસ્વિચને સ્યુડોકનોટ બનવાની ક્ષમતા સાથે હેલિકલ લૂપ દ્વારા જોડાયેલા બે હેલિકલ દાંડા હોવાનું ઓળખવામાં આવે છે. બંધાયેલ ફ્લોરાઇડ લિગાન્ડ ત્રણ Mg2 + આયનોથી ઘેરાયેલા રિબોસ્વિચ ફોલ્ડના કેન્દ્રમાં સ્થિત હોવાનું જોવા મળે છે. એમ. જી. 2 + આયનો બાહ્ય કરોડરજ્જુના પાંચ ફોસ્ફેટ અને પાણીના અણુઓ સાથે ઓક્ટાહેડ્રલી રીતે સંકલિત થાય છે, જે ફ્લોરાઇડ લિગાન્ડને બાંધવા માટે મેટાબોલાઇટ વિશિષ્ટ પોકેટ બનાવે છે. એમ. જી. 2 + આયનોનું સ્થાન ફ્લોરાઇડ આયનને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ સી. આર. સી. બી. આર. એન. એ. સ્કેફોલ્ડમાં સ્થાન આપે છે. જૈવિક મહત્વ પૃથ્વીના પોપડાની અંદર ફ્લોરાઇડ 13મું સૌથી વધુ વિપુલ તત્વ છે. તેનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે મૌખિક આરોગ્ય સંભાળ ઉત્પાદનો અને પાણીમાં થાય છે. ફ્લોરાઇડ દાંત પર દંતવલ્ક આધાર સાથે સખ્તાઇ એજન્ટ તરીકે કામ કરે છે, જે તેમને મૌખિક પોલાણમાં કઠોર એસિડ અને બેક્ટેરિયાથી રક્ષણ આપે છે. વધુમાં, તેનું મહત્વ બેક્ટેરિયાની ઊંચી સાંદ્રતામાં ફ્લોરાઇડની ઝેરી અસરની અસરમાં રહેલું છે, ખાસ કરીને જે દાંતના ક્ષયનું કારણ બને છે. તે લાંબા સમયથી જાણીતું છે કે ઘણી પ્રજાતિઓ કેડમિયમ અને ચાંદી જેવી ઝેરી ધાતુઓ માટે સેન્સર સિસ્ટમને આવરી લે છે. જો કે, ફ્લોરાઇડ સામે સેન્સર સિસ્ટમ અજ્ઞાત રહી હતી. ફ્લોરાઇડ રાઇબોસ્વિચ ફ્લોરાઇડ લિગાન્ડને બાંધવા પર રાઇબોસ્વિચના ડાઉનસ્ટ્રીમ જનીનોને નિયંત્રિત કરીને ફ્લોરાઇડની ઊંચી સાંદ્રતાના ઝેરીપણાનો સામનો કરવા માટે બેક્ટેરિયલ સંરક્ષણ પદ્ધતિને સ્પષ્ટ કરે છે. બેક્ટેરિયા પોતાને ફ્લોરાઇડની ઝેરી અસરથી કેવી રીતે રક્ષણ આપે છે તેની પદ્ધતિને વધુ સ્પષ્ટ કરવાથી ફ્લોરાઇડની નાની સાંદ્રતાને બેક્ટેરિયા માટે વધુ ઘાતક બનાવવા માટે પદ્ધતિમાં ફેરફાર કરવામાં મદદ મળી શકે છે. વધુમાં, ફ્લોરાઇડ રિબોસ્વિચ અને ડાઉનસ્ટ્રીમ નિયંત્રિત જનીનો ભવિષ્યમાં દવાના વિકાસ માટે સંભવિત લક્ષ્યાંકો હોઈ શકે છે. એકંદરે, આ પ્રગતિઓ ફ્લોરાઇડ અને ભવિષ્યની દવાઓને મોંઢાના સ્વાસ્થ્ય રોગ સામે મજબૂત રક્ષક બનાવવા તરફ મદદ કરશે. સંદર્ભો સિસ-નિયમનકારી આરએનએ તત્વો