Hopanoids
હોપોનોઈડ્સ એ સંયોજન હોપેન જેવા જ હાઇડ્રોકાર્બન હાડપિંજર સાથે ટ્રાઇટરપેનોઇડ્સનો વૈવિધ્યસભર પેટા વર્ગ છે. પેન્ટાસીક્લિક અણુઓનું આ જૂથ તેથી સરળ હોપેન્સ, હોપાનોલ્સ અને હોપેન્સનો ઉલ્લેખ કરે છે, પરંતુ લિપિડ એ સાથે સહસંયોજક રીતે જોડાયેલા બેક્ટેરિયોહોપેનેપોલિયોલ્સ (બી. એચ. પી.) અને હોપેનોઇડ્સ જેવા વ્યાપક રીતે કાર્યરત વ્યુત્પન્નોનો પણ ઉલ્લેખ કરે છે. પ્રથમ જાણીતા હોપેનોઇડ, હાઇડ્રોક્સિહોપેનોન, ધ નેશનલ ગેલેરી, લંડન ખાતે બે રસાયણશાસ્ત્રીઓ દ્વારા અલગ કરવામાં આવ્યું હતું, જે ચિત્રો માટે વાર્નિશ તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતા કુદરતી રાળ, ડમર ગમના રસાયણશાસ્ત્ર પર કામ કરી રહ્યા હતા. જ્યારે હોપેનોઇડ્સ ઘણીવાર માત્ર બેક્ટેરિયામાં જ બને છે તેવું માનવામાં આવે છે, ત્યારે તેમનું નામ વાસ્તવમાં હોપિયા જાતિના છોડના રાળમાં હોપેનોઇડ સંયોજનોની વિપુલતામાંથી આવે છે. બદલામાં, આ પ્રજાતિનું નામ એડિનબર્ગના રોયલ બોટનિક ગાર્ડનનાં પ્રથમ રેગિયસ કીપર જ્હોન હોપના નામ પરથી રાખવામાં આવ્યું છે. એન્જીયોસ્પર્મમાં તેમની પ્રારંભિક શોધ થઈ ત્યારથી, હોપોનોઈડ્સ બેક્ટેરિયા, લાઇકેન, બ્રાયોફાઇટ્સ, ફર્ન, ઉષ્ણકટિબંધીય વૃક્ષો અને ફૂગના પ્લાઝ્મા પટલમાં જોવા મળે છે. હોપોનોઈડ્સમાં સ્થિર પોલીસાયક્લિક માળખાં હોય છે જે પેટ્રોલિયમ જળાશયો, ખડકો અને કાંપમાં સારી રીતે સચવાયેલા હોય છે, જે આ અણુઓના ડાયજેનેટિક ઉત્પાદનોને ચોક્કસ સુક્ષ્મજીવાણુઓની હાજરી માટે અને સંભવિત રીતે જમા થવાના સમયે રાસાયણિક અથવા ભૌતિક પરિસ્થિતિઓ માટે બાયોમાર્કર્સ તરીકે અર્થઘટન કરવાની મંજૂરી આપે છે. હોપોનોઈડ્સ આર્કિયામાં મળી આવ્યા નથી. જૈવિક કાર્ય અનુક્રમિત બેક્ટેરિયાના લગભગ 10 ટકા જિનોમમાં સ્ક્વેલિન-હોપીન સાયક્લેઝને એન્કોડિંગ કરતું અનુમાનિત એસ. એચ. સી. જનીન હોય છે અને સંભવતઃ હોપોનોઈડ્સ બનાવી શકે છે, જે પ્લાઝ્મા પટલમાં વિવિધ ભૂમિકાઓ ભજવતા હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે અને કેટલાક સજીવોને આત્યંતિક વાતાવરણમાં અનુકૂલન કરવાની મંજૂરી આપી શકે છે. હોપોનોઈડ્સ બેક્ટેરિયામાં પ્લાઝ્મા પટલના ગુણધર્મોમાં ફેરફાર કરે છે, તેથી તેમની સરખામણી વારંવાર સ્ટેરોલ્સ (દા. ત., કોલેસ્ટ્રોલ) સાથે કરવામાં આવે છે, જે પટલની પ્રવાહીતામાં ફેરફાર કરે છે અને યુકેરીયોટ્સમાં અન્ય કાર્યો કરે છે. જો કે હોપોનોઈડ્સ સ્ટેરોલની ઉણપને બચાવતા નથી, તેમ છતાં તેઓ પટલની કઠોરતામાં વધારો કરે છે અને પારગમ્યતામાં ઘટાડો કરે છે તેવું માનવામાં આવે છે. ઉપરાંત, ગામાપ્રોટોબેક્ટેરિયા અને લાઇકેન અને બ્રાયોફાઇટ્સ જેવા યુકેરીયોટિક સજીવો સ્ટેરોલ્સ અને હોપોનોઈડ્સ બંને ઉત્પન્ન કરે છે, જે સૂચવે છે કે આ લિપિડ્સમાં અન્ય અલગ કાર્યો હોઈ શકે છે. નોંધપાત્ર રીતે, હોપોનોઈડ્સ પ્લાઝ્મા પટલમાં જે રીતે પેક કરે છે તે કયા કાર્યાત્મક જૂથો જોડાયેલા છે તેના આધારે બદલાઈ શકે છે. હોપેનોઇડ બેક્ટેરિયોહોપેનેટ્રોલ લિપિડ બાયલેયર્સમાં ત્રાંસા અભિગમ ધારણ કરે છે, પરંતુ ડિપ્લોપ્ટીન આંતરિક અને બાહ્ય પત્રિકાઓ વચ્ચે સ્થાનાંતરિત થાય છે, સંભવતઃ પારગમ્યતામાં ઘટાડો કરવા માટે પટલને જાડું કરે છે. હોપેનોઇડ ડિપ્લોપ્ટેરોલ બેક્ટેરિયામાં સામાન્ય પટલ લિપિડ લિપિડ એ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરીને પટલને ઓર્ડર કરે છે, જે યુકેરીયોટિક પ્લાઝ્મા પટલમાં કોલેસ્ટ્રોલ અને સ્ફિંગોલિપિડ્સ કેવી રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે તેના જેવી જ રીતે. ડિપ્લોપ્ટેરોલ અને કોલેસ્ટ્રોલ ઘનીકરણને પ્રોત્સાહન આપવા અને સ્ફિંગોમેલીન મોનોલેયર્સ અને ગ્લાયકેન-મોડિફાઇડ લિપિડ A ના મોનોલેયર્સ બંનેમાં જેલ-તબક્કાની રચનાને રોકવા માટે દર્શાવવામાં આવ્યા હતા. વધુમાં, ડિપ્લોપ્ટેરોલ અને કોલેસ્ટ્રોલ બંને ગ્લાયકેન-મોડિફાઇડ લિપિડ એ મોનોલેયર્સમાં પીએચ-આધારિત તબક્કાના સંક્રમણોને બચાવી શકે છે. પટલ-મધ્યસ્થ એસિડ સહિષ્ણુતામાં હોપેનોઇડ્સની ભૂમિકાને એસિડ-અવરોધિત વૃદ્ધિ અને મ્યુટન્ટ સ્ક્વેલિન-હોપીન સાયક્લેઝ સાથે હોપેનોઇડ-ઉણપવાળા બેક્ટેરિયામાં પ્લાઝ્મા પટલની મોર્ફોલોજિકલ અસાધારણતાના અવલોકનો દ્વારા વધુ સમર્થન આપવામાં આવે છે. હોપોનોઈડ્સ કેટલાક નાઇટ્રોજન-ફિક્સિંગ બેક્ટેરિયામાં ઉત્પન્ન થાય છે. એક્ટિનોમાઇસેટ ફ્રેન્કિયામાં, નાઇટ્રોજન ફિક્સેશન માટે વિશિષ્ટ ફોલ્લાઓના પટલમાં હોપોનોઈડ્સ કદાચ લિપિડ બાયલેયરને વધુ ચુસ્ત અને સઘન બનાવીને ઓક્સિજનના પ્રવેશને પ્રતિબંધિત કરે છે. બ્રેડીરીઝોબિયમમાં, લિપિડ એ સાથે રાસાયણિક રીતે બંધાયેલા હોપોનોઈડ્સ પટલની સ્થિરતા અને કઠોરતામાં વધારો કરે છે, તણાવ સહનશીલતા અને એસ્કિનોમિન કઠોળમાં અંતઃકોશિક અસ્તિત્વમાં વધારો કરે છે. સાયનોબેક્ટેરિયમ નોસ્ટોક પંક્ટિફૉર્મમાં, 2-મિથાઈલહોપેનોઇડ્સનો મોટો જથ્થો અકીનેટિસ તરીકે ઓળખાતી અસ્તિત્વ ટકાવી રાખવાની રચનાઓના બાહ્ય પટલમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે. તણાવ સહિષ્ણુતાના અન્ય એક ઉદાહરણમાં, પ્રોકેરીયોટિક માટીના બેક્ટેરિયા સ્ટ્રેપ્ટોમાઇસીસના હવાઈ હાઇફા (બીજકણ ધરાવતા માળખા) માં હોપેનોઇડ્સ હવામાં પટલમાં પાણીના નુકસાનને ઘટાડવાનું માનવામાં આવે છે. હોપોનોઈડ્સ એ C30 ટેરપેનોઇડ હોવાથી, બાયોસિન્થેસિસ આઇસોપેન્ટેનિલ પાયરોફોસ્ફેટ (IPP) અને ડાઇમિથાઇલેલિલ પાયરોફોસ્ફેટ (DMAP) થી શરૂ થાય છે, જે લાંબા સાંકળવાળા આઇસોપ્રેનોઇડ્સ બનાવવા માટે જોડાયેલા હોય છે. આ નાના અગ્રદૂતોનું સંશ્લેષણ બેક્ટેરિયાની પ્રજાતિઓના આધારે મેવાલોનેટ માર્ગ અથવા મિથાઈલરીથ્રિટોલ-4-ફોસ્ફેટ માર્ગ દ્વારા આગળ વધે છે, જોકે પછીનું વધુ સામાન્ય હોય છે. ડી. એમ. એ. પી. આઇ. પી. પી. ના એક અણુ સાથે ગેરાનિલ પાયરોફોસ્ફેટમાં ઘનીકરણ કરે છે, જે બદલામાં અન્ય આઇ. પી. પી. સાથે ઘનીકરણ કરીને ફર્નેસિલ પાયરોફોસ્ફેટ (એફ. પી. પી.) ઉત્પન્ન કરે છે. સ્ક્વેલિન સિન્થેઝ, જેને જનીન એસ. ક્યુ. એસ. દ્વારા કોડેડ કરવામાં આવે છે, તે પછી સ્ક્વેલિન છોડવા માટે એન. એ. ડી. પી. એચ. નું ઓક્સિડાઇઝેશન કરતા પહેલા બે એફ. પી. પી. અણુઓના ઘનીકરણને પ્રિસક્વેલિન પાયરોફોસ્ફેટ (પી. એસ. પી. પી.) માં ઉત્પ્રેરિત કરે છે. જો કે, કેટલાક હોપેનોઇડ-ઉત્પાદક બેક્ટેરિયામાં સ્ક્વેલિન સિન્થેઝનો અભાવ હોય છે અને તેના બદલે ત્રણ ઉત્સેચકો એચ. પી. એન. સી., એચ. પી. એન. ડી. અને એચ. પી. એન. ઈ. નો ઉપયોગ કરે છે, જે એચ. પી. એન. ઓપેરોનમાં અન્ય ઘણા હોપેનોઇડ બાયોસિંથેસિસ જનીનો સાથે એન્કોડ કરવામાં આવે છે. આ વૈકલ્પિક છતાં દેખીતી રીતે વધુ વ્યાપક સ્ક્વેલિન સંશ્લેષણ માર્ગમાં, એચ. પી. એન. ડી. પાયરોફોસ્ફેટને મુક્ત કરે છે કારણ કે તે એફ. પી. પી. ના બે અણુઓને પી. એસ. પી. પી. માં ઘનીકરણ કરે છે, જેને એચ. પી. એન. સી. હાઇડ્રોક્સિસક્વેલિનમાં રૂપાંતરિત કરે છે, પાણીના અણુનો વપરાશ કરે છે અને અન્ય પાયરોફોસ્ફેટને મુક્ત કરે છે. પછી, એફ. એ. ડી.-આધારિત એન્ઝાઇમ એચ. પી. એન. ઈ. દ્વારા મધ્યસ્થી કરાયેલ નિર્જલીકરણ પ્રતિક્રિયામાં હાઇડ્રોક્સિસક્વાલિન સ્ક્વેલિનમાં ઘટાડો થાય છે. સાઇક્લાઇઝેશન આગળ, સ્ક્વેલિન-હોપીન સાયક્લેઝ એક જ પગલામાં અણુ પર 5 ચક્ર, 6 સહસંયોજક બંધ અને 9 કાયરલ કેન્દ્રો બનાવતા પહેલા ઊર્જાસભર અનુકૂળ સર્વ-ખુરશી રચનામાં સ્ક્વેલિનને સંલગ્ન કરીને વિસ્તૃત સાઇક્લાઇઝેશન પ્રતિક્રિયાને ઉત્પ્રેરિત કરે છે. જનીન એસ. એચ. સી. (જેને કેટલાક બેક્ટેરિયામાં એચ. પી. એન. એફ. પણ કહેવાય છે) દ્વારા કોડેડ આ એન્ઝાઇમ, ટેરપેનોઇડ બાયોસિન્થેસિસની ડબલ-બેરલ ફોલ્ડ લાક્ષણિકતા ધરાવે છે અને તે કોષમાં મોનોટોપિક હોમોડિમર તરીકે હાજર હોય છે, જેનો અર્થ થાય છે કે સાયક્લેઝની જોડી તેમાં જડિત હોય છે પરંતુ પ્લાઝ્મા પટલમાં ફેલાતી નથી. ઈન વિટ્રોમાં, આ એન્ઝાઇમ સ્વચ્છંદ સબસ્ટ્રેટની વિશિષ્ટતા દર્શાવે છે, જે 2,3-ઓક્સિડોસ્ક્વેલિનને પણ ચક્રીય બનાવે છે. સક્રિય સાઇટમાં સુગંધિત અવશેષો સબસ્ટ્રેટ પર કેટલાક પ્રતિકૂળ કાર્બોકેશન બનાવે છે જે ઝડપી બહુચક્રણ દ્વારા શાંત થાય છે. ચક્રીયકરણ પ્રતિક્રિયાના છેલ્લા પેટા તબક્કામાં, સ્ક્વેલિન પરના અંતિમ આલ્કીન બંધ ધરાવતા ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા ઇ રિંગને બંધ કરવા માટે હોપેનાઇલ કાર્બોકેશન પર હુમલો કર્યા પછી, C22 કાર્બોકેશનને વિવિધ હોપેનોઇડ ઉત્પાદનો તરફ દોરી જતી પદ્ધતિઓ દ્વારા શાંત કરી શકાય છે. પાણીનો ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલો ડિપ્લોપ્ટેરોલ પેદા કરશે, જ્યારે નજીકના કાર્બન પર ડિપ્રોટોનેશન ઘણા હોપીન આઇસોમર્સમાંથી એક બનાવશે, જે ઘણીવાર ડિપ્લોપ્ટીન હોય છે. કાર્યાત્મકકરણ ચક્રીયકરણ પછી, હોપેનોઇડ્સમાં વારંવાર હોપેનોઇડ બાયોસિન્થેસિસ ઉત્સેચકો દ્વારા ફેરફાર કરવામાં આવે છે, જે જનીનો દ્વારા એસએચસી, એચપીએન જેવા જ ઓપેરોનમાં એન્કોડ કરવામાં આવે છે. દાખલા તરીકે, આમૂલ એસએએમ પ્રોટીન એચપીએનએચ ડિપ્લોપ્ટીનમાં એડેનોસિન જૂથ ઉમેરે છે, જે વિસ્તૃત સી 35 હોપેનોઇડ એડેનોસિલહોપેન બનાવે છે, જે પછી અન્ય એચપીએન જનીન ઉત્પાદનો દ્વારા વધુ કાર્યરત થઈ શકે છે. એચ. પી. એન. જી. રાઇબોસિલ હોપેન બનાવવા માટે એડેનોસિલહોપેનમાંથી એડેનિનને દૂર કરવા માટે ઉત્પ્રેરિત કરે છે, જે અજ્ઞાત એન્ઝાઇમ દ્વારા મધ્યસ્થ પ્રતિક્રિયામાં બેક્ટેરિયોહોપેનેટ્રોલ (બી. એચ. ટી.) રચવા માટે પ્રતિક્રિયા આપે છે. વધારાના ફેરફારો થઈ શકે છે કારણ કે એચ. પી. એન. ઓ. બી. એચ. ટી. પર ટર્મિનલ હાઇડ્રોક્સિલને એમિનેટ કરે છે, એમિનો બેક્ટેરિયોહોપેનેટ્રિઓલ ઉત્પન્ન કરે છે, અથવા ગ્લાયકોસિલટ્રાન્સફેરેઝ એચ. પી. એન. આઈ. બી. એચ. ટી. ને એન-એસિટિલગ્લૂકોસામિનિલ-બી. એચ. ટી. માં રૂપાંતરિત કરે છે. અનુક્રમમાં, હોપેનોઇડ બાયોસિન્થેસિસ સાથે સંકળાયેલ પ્રોટીન એચ. પી. એન. કે. ગ્લુકોસેમિનિલ-બી. એચ. ટી. માં ડિસેટીલેશનની મધ્યસ્થી કરે છે, જેમાંથી આમૂલ એસ. એ. એમ. પ્રોટીન એચ. પી. એન. જે. સાયક્લિટોલ ઈથર ઉત્પન્ન કરે છે. મહત્ત્વની વાત એ છે કે, C30 અને C35 હોપોનોઈડ્સને અનુક્રમે આમૂલ SAM મિથાઈલટ્રાન્સફેરેઝ HpnP અને HpnR દ્વારા C2 અને C3 સ્થાનો પર સમાન રીતે મિથાઇલેટ કરી શકાય છે. આ બે મિથાઇલેશન ખાસ કરીને બાજુ-સાંકળના ફેરફારોની તુલનામાં ભૂસ્થિર છે અને દાયકાઓથી ભૂ-જીવવિજ્ઞાનીઓનું મનોરંજન કરે છે. કેટલાક બેક્ટેરિયા માટે વિશિષ્ટ બાયોસિન્થેટિક માર્ગમાં, એન્ઝાઇમ ટેટ્રાહાઇમેનોલ સિન્થેઝ હોપેનોઇડ ડિપ્લોપ્ટીનનું પેન્ટાસાયક્લિક ટ્રાઇટરપેનોઇડ ટેટ્રાહાઇમેનોલમાં રૂપાંતરને ઉત્પ્રેરિત કરે છે. ટેટ્રાહાયમેના જેવા યુકેરીયોટ્સમાં, ટેટ્રાહાયમેનોલને તેના બદલે સ્ક્વેલિનમાંથી સીધા સાયક્લેઝ દ્વારા સંશ્લેષણ કરવામાં આવે છે, જેમાં કોઈ સમરૂપતા નથી અને તે બેક્ટેરિયલ ટેટ્રાહાયમેનોલ સિન્થેઝમાં પરિણમે છે. પેલિયોબાયોલોજીમાં હોપનોઇડ્સ પૃથ્વી પર સૌથી વધુ વિપુલ પ્રમાણમાં કુદરતી ઉત્પાદનો હોવાનો અંદાજ છે, જે વય, મૂળ અથવા પ્રકૃતિથી સ્વતંત્ર, તમામ કાંપના કાર્બનિક અપૂર્ણાંકમાં રહે છે. 1992માં પૃથ્વી પર કુલ રકમ 10 x 1018 ગ્રામ (1012 ટન) હોવાનો અંદાજ હતો. ડીએનએ અને પ્રોટીન જેવા બાયોમોલેક્યુલ્સ ડાયજેનેસિસ દરમિયાન અધોગતિ પામે છે, પરંતુ પોલીસાયક્લિક લિપિડ્સ તેમના ફ્યુઝ્ડ, સ્થિર માળખાને કારણે ભૂસ્તરીય સમયગાળામાં પર્યાવરણમાં રહે છે. જો કે ડિપોઝિશન દરમિયાન હોપેનોઇડ્સ અને સ્ટેરોલ્સને હોપેન્સ અને સ્ટેરેન્સમાં ઘટાડવામાં આવે છે, તેમ છતાં આ ડાયજેનેટિક ઉત્પાદનો હજુ પણ પ્રારંભિક જીવન અને પૃથ્વીના સહવિકાસના અભ્યાસ માટે ઉપયોગી બાયોમાર્કર્સ અથવા મોલેક્યુલર અવશેષો હોઈ શકે છે. હાલમાં, ઓસ્ટ્રેલિયામાં 1.64 ગા (અબજ વર્ષ) જૂના તટપ્રદેશમાંથી મળી આવેલા સૌથી જૂના નિર્વિવાદ ટ્રાઇટર્પેનોઇડ અવશેષો મેસોપ્રોટેરોઝોઇક ઓકેનેન્સ, સ્ટેરેન્સ અને મિથાઈલહોપેન્સ છે. જો કે, મોલેક્યુલર ઘડિયાળ વિશ્લેષણનો અંદાજ છે કે પ્રારંભિક સ્ટેરોલ્સ સંભવતઃ લગભગ 2.3 ગા પહેલા ઉત્પન્ન થયા હતા, તે જ સમયે ગ્રેટ ઓક્સિડેશન ઇવેન્ટ તરીકે, હોપેનોઇડ સંશ્લેષણ અગાઉ પણ ઉદભવે છે. ઘણા કારણોસર, હોપોનોઈડ્સ અને સ્ક્વેલિન-હોપીન સાયક્લેસિસ સ્ટેરોલ્સ અને ઓક્સિડોસ્ક્વેલિન સાયક્લેસિસ કરતાં વધુ પ્રાચીન હોવાનું અનુમાન કરવામાં આવ્યું છે. પ્રથમ, ડિપ્લોપ્ટેરોલનું સંશ્લેષણ ત્યારે થાય છે જ્યારે પાણી બહુચક્રણ દરમિયાન રચાયેલા C22 કાર્બોકેશનને શાંત કરે છે. આ સૂચવે છે કે હોપોનોઈડ્સ મોલેક્યુલર ઓક્સિજન વિના બનાવી શકાય છે અને વાતાવરણ સંચિત ઓક્સિજન પહેલાં સ્ટેરોલ સરોગેટ તરીકે કામ કરી શકે છે, જે સ્ટેરોલ બાયોસિન્થેસિસ દરમિયાન સ્ક્વેલિન મોનોઓક્સિજિનેઝ દ્વારા ઉત્પ્રેરિત પ્રતિક્રિયામાં સ્ક્વેલિન સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. વધુમાં, સ્ક્વેલિન ઓછી-ઊર્જા, સર્વ-ખુરશીની રચનામાં સ્ક્વેલિન-હોપીન ચક્રવાતો સાથે જોડાય છે જ્યારે ઓક્સિડોસ્ક્વેલિન વધુ તણાવગ્રસ્ત, ખુરશી-હોડી-ખુરશી-હોડીની રચનામાં ચક્રીય બને છે. સ્ક્વેલિન-હોપીન સાયક્લેઝ વધુ સબસ્ટ્રેટ સંમિશ્રતા પણ દર્શાવે છે જેમાં તેઓ વિટ્રોમાં ઓક્સિડોસ્ક્વેલિનને સાયક્લાઇઝ કરે છે, જેના કારણે કેટલાક વૈજ્ઞાનિકો એવી ધારણા કરે છે કે તેઓ ઓક્સિડોસ્ક્વેલિન સાયક્લેઝના ઉત્ક્રાંતિ પૂર્વગામી છે. અન્ય વૈજ્ઞાનિકોએ સૂચવ્યું છે કે સ્ક્વેલિન-હોપીન અને ઓક્સિડોસ્ક્વેલિન સાયક્લેઝ એક સામાન્ય પૂર્વજ, એક અનુમાનિત બેક્ટેરિયલ સાયક્લેઝથી અલગ થઈ ગયા છે, જેણે ટ્રાઇસાયક્લિક મેલાબેરિકાનોઇડ અથવા ટેટ્રાસાયક્લિક ડમરાનોઇડ ઉત્પાદન બનાવ્યું હશે. 2-મિથાઈલહોપેનોઇડ્સ સાયનોબેક્ટેરિયા માટે બાયોમાર્કર તરીકે પ્રપોઝલ 2-મિથાઈલહોપેન્સ, જેને ઘણીવાર 2-α-મિથાઈલહોપેન સૂચકાંક તરીકે માપવામાં આવે છે, તેને સાયનોબેક્ટેરિયલ સંસ્કૃતિઓ અને સાદડીઓમાં પૂર્વવર્તી લિપિડ્સ, 2-મિથાઈલહોપેનોલ્સની શોધ બાદ રોજર સમન્સ અને સહકર્મીઓ દ્વારા ઓક્સિજનયુક્ત પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે બાયોમાર્કર તરીકે સૌપ્રથમ દરખાસ્ત કરવામાં આવી હતી. પશ્ચિમ ઓસ્ટ્રેલિયાના પિલબારા ક્રેટનના 2.7 ગા જૂના શેલ્સમાં પ્રકાશસંશ્લેષક સાયનોબેક્ટેરિયામાંથી માનવામાં આવતા 2-α-મિથાઈલહોપેન્સની અનુગામી શોધે ઓક્સિજનયુક્ત ચયાપચયની ઉત્ક્રાંતિ અને ગ્રેટ ઓક્સિડેશન ઇવેન્ટ વચ્ચે 400 Ma (મિલિયન વર્ષ) નું અંતર સૂચવ્યું હતું. જો કે, આધુનિક હાઇડ્રોકાર્બન દ્વારા સંભવિત દૂષણને કારણે આ તારણોને પાછળથી નકારી કાઢવામાં આવ્યા હતા. વિપુલ પ્રમાણમાં 2-મિથાઈલહોપેન્સના આધારે અનુમાનિત સાયનોબેક્ટેરિયલ હાજરીનો ઉપયોગ એપ્ટિયન અને સેનોમેનિયન-ટુરોનિયન મહાસાગર એનોક્સિક ઇવેન્ટ્સ (ઓ. એ. ઈ.) દરમિયાન કાળા શેલના સંચયને સમજાવવા માટે કરવામાં આવ્યો છે અને સંબંધિત 15 એન આઇસોટોપિક સિગ્નેચર એન2-ફિક્સેશનનું સૂચક છે. તેનાથી વિપરીત, કેલવાસર ઘટના (ઓ) ને અનુરૂપ સમાન ફ્રેસ્નીયન અને ફેમેનિયન કાંપમાં 2-α-મિથાઈલહોપેન સૂચકાંક મૂલ્યો પ્રમાણમાં ઓછા છે, જોકે પછીના લોઅર ફેમેનિયન વિભાગોમાં ઉચ્ચ સ્તર નોંધવામાં આવ્યા છે. સાયનોબેક્ટેરિયલ બાયોમાર્કર તરીકે 2-મિથાઈલહોપેનોઇડ્સની સ્થિતિને સંખ્યાબંધ માઇક્રોબાયોલોજીકલ શોધો દ્વારા પડકારવામાં આવી હતી. જિયોબેક્ટર સલ્ફરરેડ્યુસેન્સ વિવિધ હોપાનોલ્સના સંશ્લેષણ માટે દર્શાવવામાં આવ્યું હતું, જો કે 2-મિથાઈલ-હોપાનોલ્સ નહીં, જ્યારે સખત એનારોબિક પરિસ્થિતિઓમાં ઉગાડવામાં આવે છે. વધુમાં, એનોક્સિજેનિક ફોટોટ્રોફ રોડો સ્યુડોમોનાસ પલસ્ટ્રિસ માત્ર એનોક્સિક પરિસ્થિતિઓમાં 2-મિથાઈલ-બી. એચ. પી. નું ઉત્પાદન કરે છે. આ પછીની શોધ કી મિથાઈલટ્રાન્સફેરેઝ એચ. પી. એન. પી. ને એન્કોડિંગ કરતા જનીનની ઓળખ તરફ પણ દોરી જાય છે. એચ. પી. એન. પી. ને પછીથી એસિડોબેક્ટેરિયમ અને અસંખ્ય આલ્ફાપ્રોટોબેક્ટેરિયામાં ઓળખવામાં આવ્યું હતું, અને જનીનના ફિલોજેનેટિક વિશ્લેષણમાં તારણ કાઢવામાં આવ્યું હતું કે તે આલ્ફાપ્રોટોબેક્ટેરિયામાં ઉદ્દભવ્યું હતું અને સાયનોબેક્ટેરિયા અને એસિડોબેક્ટેરિયોટા દ્વારા આડી જનીન સ્થાનાંતરણ દ્વારા હસ્તગત કરવામાં આવ્યું હતું. સાયનોબેક્ટેરિયામાં, હોપેનોઇડનું ઉત્પાદન સામાન્ય રીતે પાર્થિવ સાયનોબેક્ટેરિયા સુધી મર્યાદિત હોય છે. દરિયાઈ સાયનોબેક્ટેરિયામાં, હેલેન ટેલ્બોટ અને તેમના સાથીદારો દ્વારા હાથ ધરાયેલા સંવર્ધન પ્રયોગોએ તારણ કાઢ્યું હતું કે માત્ર બે દરિયાઈ પ્રજાતિઓ-ટ્રાઇકોડેસમિયમ અને ક્રોકોસ્ફેરા-બેક્ટેરિયોહોપેનેપોલિયોલ્સ ઉત્પન્ન કરે છે. ઉપલબ્ધ સાયનોબેક્ટેરિયલ જીનોમ અને મેટાજેનમ એસેમ્બલ જીનોમ (એમ. એ. જી.) માં એચ. પી. એન. પી. માટે પછીની જનીન-આધારિત શોધે સમાન તારણો કાઢ્યા હતા, જેમાં પાર્થિવ અને તાજા પાણીની પ્રજાતિઓના <આઇ. ડી. 1> માં જનીનની ઓળખ કરવામાં આવી હતી, અને 739 દરિયાઈ સાયનોબેક્ટેરિયલ જીનોમ અને એમ. એ. જી. માંથી માત્ર એક જ જનીનને ઓળખવામાં આવ્યું હતું. વધુમાં, જ્યારે એકોનેટિસમાં અલગ પડે છે ત્યારે નોસ્ટોક પંક્ટિફૉર્મ 2-મિથાઈલહોપોનોઈડ્સનું સૌથી વધુ પ્રમાણ ઉત્પન્ન કરે છે. આ ઠંડા અને શુષ્કતા-પ્રતિરોધક કોષ માળખાં નિષ્ક્રિય હોય છે અને તેથી પ્રકાશસંશ્લેષણની રીતે સક્રિય નથી, જે 2-મિથાઈલહોપેન અને ઓક્સિજનયુક્ત પ્રકાશસંશ્લેષણ વચ્ચેના સંબંધને વધુ પડકાર આપે છે. અન્ય અર્થઘટનો દર્શાવે છે કે નાઇટ્રાઇટ-ઓક્સિડાઇઝિંગ બેક્ટેરિયા (એન. ઓ. બી.) નાઇટ્રોબેક્ટર વલ્ગરિસ તેના 2-મિથાઈલહોપેનોઇડ્સના ઉત્પાદનમાં 33 ગણો વધારો કરે છે જ્યારે કોબાલામિન સાથે પૂરક બને છે ત્યારે ક્રેટેસિયસ ઓ. એ. ઈ. સાથે સંકળાયેલા 2-મિથાઈલહોપેન્સની વિપુલતા માટે બિન-સાયનોબેક્ટેરિયલ સમજૂતીને આગળ વધાર્યું છે. ફેલિક્સ એલિંગ અને તેમના સાથીદારો સૂચવે છે કે પરિભ્રમણને ઉલટાવવાથી એમોનિયા અને કોબાલ્ટથી સમૃદ્ધ ઊંડા પાણી સપાટી પર આવ્યા, જે અનુક્રમે એરોબિક નાઇટ્રાઇટ ઓક્સિડેશન અને કોબાલામિન સંશ્લેષણને પ્રોત્સાહન આપે છે. આ મોડેલ ભૂમધ્ય સેપ્રોપેલ ઘટનાઓ અને આધુનિક કાળા સમુદ્રના કાંપ સાથે સંકળાયેલા 2-મિથાઈલહોપેનના સ્પષ્ટ અભાવને પણ સંબોધિત કરે છે. કારણ કે બંને વાતાવરણમાં ઘણું ઓછું અપવેલિંગ હોય છે, 2-મિથાઈલહોપેનોઇડ-ઉત્પાદક એન. ઓ. બી. જેમ કે એન. વલ્ગરિસ ઉચ્ચ નાઇટ્રાઇટ આકર્ષણ અને એનામોક્સ બેક્ટેરિયા સાથે એન. ઓ. બી. દ્વારા સ્પર્ધા કરે છે. જેસિકા રિક્કી અને મેટાજેનોમ્સ અને ક્લોન લાઈબ્રેરીઓનો ઉપયોગ કરતા સહ-લેખકો દ્વારા કરવામાં આવેલા પર્યાવરણીય સર્વેક્ષણમાં છોડ-સંબંધિત માઇક્રોબાયલ સમુદાયો અને એચ. પી. એન. પી. ની હાજરી વચ્ચે નોંધપાત્ર સહસંબંધ જોવા મળ્યો, જેના આધારે તેઓ સૂચવે છે કે 2-મિથાઈલહોપેનોઇડ્સ ઓસ્મોલારિટીમાં ઉચ્ચ અને ઓક્સિજન અને ફિક્સ્ડ નાઇટ્રોજનમાં નીચા સેસિલ માઇક્રોબાયલ સમુદાયો માટે બાયોમાર્કર છે. 3-મિથાઈલહોપેનોઇડ્સ 3-મિથાઈલહોપેનોઇડ્સ ઐતિહાસિક રીતે સંવર્ધન પ્રયોગો અને પર્યાવરણમાં એરોબિક મિથેનોટ્રોફ્સ સાથે સહ-ઘટના પર આધારિત એરોબિક મિથેનોટ્રોફી સાથે સંકળાયેલા છે. જેમ કે, 3-મિથાઈલહોપેન્સની હાજરી, 13C અવક્ષય સાથે, પ્રાચીન એરોબિક મિથેનોટ્રોફીના માર્કર્સ માનવામાં આવે છે. જો કે, એસિટિક એસિડ બેક્ટેરિયા દાયકાઓથી 2-મિથાઈલહોપોનોઈડ્સનું ઉત્પાદન કરવા માટે પણ જાણીતા છે. વધુમાં, એચ. પી. એન. આર. ની તેમની ઓળખને અનુસરીને, સી 3 સ્થિતિ પર હોપેનોઇડ્સને મિથાઇલેટ કરવા માટે જવાબદાર જનીન, પૌલા વેલાન્ડર અને રોજર સમન્સે આલ્ફા-, બીટા-, અને ગામાપ્રોટોબેક્ટેરિયા, એક્ટિનોમાઇસેટોટા, નાઇટ્રોસ્પિરોટા, કેન્ડિડેટ ફાઇલમ એન. સી. 10, અને એસિડબેક્ટેરિયમ, તેમજ ત્રણ મેટાજેનોમના સભ્યોમાં અનુમાનિત એચ. પી. એન. આર. હોમોલોગ્સની ઓળખ કરી. જેમ કે, વેલન્ડર અને સમન્સ તારણ કાઢે છે કે એકલા 3-મિથાઈલહોપેનોઇડ્સ એરોબિક મિથેનોટ્રોફીના પુરાવા ન બનાવી શકે. એપ્લિકેશન્સ ઉદ્યોગ સ્ક્વેલિન-હોપીન સાયક્લેઝની પ્રોટોનેઝ પ્રવૃત્તિ પાછળની ભવ્ય પદ્ધતિની પ્રશંસા કરવામાં આવી હતી અને જર્મનીની સ્ટુટગાર્ટ યુનિવર્સિટીના રાસાયણિક ઇજનેરો દ્વારા તેને સ્વીકારવામાં આવી હતી. સક્રિય સાઇટ એન્જિનિયરિંગના પરિણામે હોપેનોઇડ્સ બનાવવાની એન્ઝાઇમની ક્ષમતામાં ઘટાડો થયો, પરંતુ મોનોટર્પેનોઇડ્સ ગેરાનિયોલ, ઇપોક્સિજેરેનિયોલ અને સિટ્રોનેલલના સ્ટીરિયોસેલેક્ટિવ સાયક્લાઇઝેશન માટે બ્રોન્સ્ટેડ એસિડ ઉત્પ્રેરણાને સક્ષમ કર્યું. કૃષિ જમીનમાં હોપેનોઇડ્સ અને હોપેનોઇડ ઉત્પાદક નાઇટ્રોજન ફિક્સરનો ઉપયોગ બાયોફર્ટિલાઇઝર તકનીક તરીકે પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યો છે અને પેટન્ટ કરવામાં આવ્યો છે, જે છોડ-સંબંધિત માઇક્રોબાયલ પ્રતીકોના પર્યાવરણીય પ્રતિકારને વધારે છે, જેમાં નાઇટ્રોજન-ફિક્સિંગ બેક્ટેરિયાનો સમાવેશ થાય છે, જે વાતાવરણીય નાઇટ્રોજનને પાક માટે ઉપલબ્ધ દ્રાવ્ય સ્વરૂપોમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે જરૂરી છે. મેથિલોબેક્ટેરિયમ એક્સ્ટોર્ક્વેન્સમાં ડિપ્લોપ્ટેરોલ અને લિપિડ એ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓના પછીના અભ્યાસ દરમિયાન, મલ્ટીડ્રગ પરિવહન હોપેનોઇડ-આધારિત પ્રક્રિયા હોવાનું જણાયું હતું. મલ્ટીડ્રગ ઇફ્લક્સ માટે સક્ષમ જંગલી પ્રકારમાંથી મેળવેલા સ્ક્વેલિન-હોપીન સાયક્લેઝ મ્યુટન્ટ્સ, અભિન્ન પરિવહન પ્રોટીન દ્વારા મધ્યસ્થી કરાયેલ દવા-પ્રતિકાર પદ્ધતિ, મલ્ટિડ્રગ પરિવહન અને હોપેનોઇડ સંશ્લેષણ બંને કરવાની ક્ષમતા ગુમાવી દે છે. સંશોધકો સૂચવે છે કે આ હોપોનોઈડ્સ દ્વારા પરિવહન પ્રોટીનના સીધા નિયમનને કારણે હોઈ શકે છે અથવા પરોક્ષ રીતે પટલના ક્રમમાં ફેરફાર કરીને પરિવહન પ્રણાલીમાં વિક્ષેપ પાડે છે. સંદર્ભો ટ્રાઇટર્પીન્સ મેમ્બ્રેન બાયોલોજી બેક્ટેરિયા માઇક્રોબાયોલોજી