Pyocyanin
पायसायनिन (पी. सी. एन.-) ग्राम नकारात्मक जीवाणु स्यूडोमोनास एरुगिनोसा द्वारा उत्पादित और स्रावित कई विषाक्त यौगिकों में से एक है। पायसायनिन एक नीला द्वितीयक चयापचय है, जो पी. एच. 4.9 से नीचे लाल हो जाता है, जिसमें अन्य अणुओं को ऑक्सीकृत करने और कम करने की क्षमता होती है और इसलिए पी. एरुगिनोसा के साथ-साथ फेफड़ों की स्तनधारी कोशिकाओं के खिलाफ प्रतिस्पर्धा करने वाले रोगाणुओं को मार देता है, जिन्हें पी. एरुगिनोसा ने सिस्टिक फाइब्रोसिस के दौरान संक्रमित किया है। चूँकि पायसायनिन रक्त के पी. एच. पर एक ज्विटेरियन है, इसलिए यह आसानी से कोशिका झिल्ली को पार करने में सक्षम है। तीन अलग-अलग अवस्थाएँ हैं जिनमें पायोसायनिन मौजूद हो सकता हैः ऑक्सीकृत (नीला), मोनोवेलेंटली रिड्यूस्ड (रंगहीन) या डाइवेलेंटली रिड्यूस्ड (लाल)। माइटोकॉन्ड्रिया अपने रेडॉक्स अवस्थाओं के बीच पायोसायनिन के चक्रण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। अपने रेडॉक्स-सक्रिय गुणों के कारण, पायोसायनिन प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों को उत्पन्न करता है। बायोसिंथेसिस पियोसायनिन बायोसिंथेसिस फेनाजिन-1-कार्बोक्जिलिक एसिड (पी. सी. ए.) कोर के संश्लेषण के साथ शुरू होता है। इस प्रतिक्रिया में एंजाइम PhzE कोरिस्मिक एसिड के C4 से हाइड्रॉक्सिल समूह के नुकसान के साथ-साथ ग्लूटामाइन से ग्लूटामिक एसिड और 2-एमिनो-2-डेसोक्सीआइसोकोरिस्मिक एसिड (ADIC) बनाने के लिए एक एमाइन समूह के स्थानांतरण को उत्प्रेरित करता है। इसके बाद, पी. एच. जेड. डी. ए. डी. आई. सी. से पायरूवेट भाग को हाइड्रोलाइटिक हटाने को (5एस, 6एस)-6-एमिनो-5-हाइड्रॉक्सी-1,3-साइक्लोहेक्साडिव-1-कार्बोक्जिलिक एसिड (डी. एच. एच. ए.) बनाने के लिए उत्प्रेरित करता है। अगले चरण में, पी. एच. जेड. एफ. दो चरणों को उत्प्रेरित करता हैः डी. एच. एच. ए. के सी. 3 से हाइड्रोजन का अवशोषण, दोहरे बंधन प्रणाली का विलयन और सी. 1 पर पुनर्संयोजन के साथ-साथ अत्यधिक अस्थिर 6-एमिनो-5-ऑक्सोसाइक्लोहेक्स-2-एन-1-कार्बोक्जिलिक एसिड (ए. ओ. सी. एच. सी.) बनाने के लिए एनोल टाउटोमेराइजेशन। यहाँ से ए. ओ. सी. एच. सी. के दो अणुओं को पी. एच. जेड. बी. द्वारा संघनित किया जाता है जिससे ट्राइसाइक्लिक यौगिक, हेक्साहाइड्रोफेनाज़िन-1,6-डाइकार्बोक्सिलिक एसिड (एच. एच. पी. डी. सी.) बनता है। इस प्रतिक्रिया का उत्पाद, एच. एच. पी. डी. सी., अस्थिर है और टेट्राहाइड्रोफेनाज़िन-1,6-कार्बोक्जिलिक एसिड (टी. एच. पी. सी. ए.) बनाने के लिए एक असंबद्ध प्रतिक्रिया में अनायास ऑक्सीडेटिव डीकार्बोक्सिलेशन से गुजरता है। फेनाज़िन-1-कार्बोक्ज़िलिक एसिड संश्लेषण के अंतिम चरण में एंजाइम PhzG टीएचपीसीए के ऑक्सीकरण को डायहाइड्रो-फेनाज़िन-1-कार्बोक्ज़िलिक एसिड में उत्प्रेरित करता है। पी. सी. ए. के उत्पादन में यह अंतिम उत्प्रेरित चरण है, अंतिम चरण डी. एच. पी. सी. ए. का पी. सी. ए. में असंकलित ऑक्सीकरण है। पी. सी. ए. का पियोसायनिन में रूपांतरण दो एंजाइमेटिक चरणों में प्राप्त किया जाता हैः सबसे पहले, पी. सी. ए. को कोफैक्टर एस-एडेनोसिल-एल-मेथियोनीन का उपयोग करके एंजाइम पी. एच. जेड. एम. द्वारा एन. 5 से 5-मिथाइलफेनाज़िन-1-कार्बोक्सिलेट बीटेन पर मिथाइलेट किया जाता है और दूसरा, पी. एच. जेड. एस. इस सब्सट्रेट के हाइड्रॉक्सिलेटिव डीकार्बोक्सिलेशन को अंतिम उत्पाद, पियोसायनिन बनाने के लिए उत्प्रेरित करता है। अधिकांश पी. एरुगिनोसा उपभेदों के गुणसूत्रों में दो लगभग समान ऑपरॉन होते हैं, phzA1B1C1D1E1F1G1 और phzA2B2C2D2E2F2G2, जो पीसीए का उत्पादन करने के लिए आवश्यक एंजाइमों को कूटबद्ध करते हैं। इन ऑपरन का प्रतिलेखन कोरम संवेदन द्वारा नियंत्रित किया जाता है, और विशेष रूप से स्यूडोमोनास क्विनोलोन सिग्नल (पी. क्यू. एस.) प्रणाली द्वारा जिसमें प्रतिलेखन नियामक एम. वी. एफ. आर. (जिसे पी. क्यू. एस. आर. के रूप में भी जाना जाता है) शामिल होता है। पी. सी. ए. का पायसायनिन में रूपांतरण तब पी. एच. जेड. एस. और पी. एच. जेड. एस. के उत्पादों द्वारा प्राप्त किया जाता है, जो गुणसूत्र में अद्वितीय जीन हैं। एरो मार्ग को बाधित करके जैव संश्लेषण को बाधित किया जा सकता है जो शिकिमेट से कोरिस्मिक एसिड के संश्लेषण के लिए आवश्यक है। रेडॉक्स वारफेयर पियोसाइनिन अपने जीन के प्रतिलेखन को कम करने के साथ-साथ सीधे एंजाइम को ही लक्षित करके उत्प्रेरक को निष्क्रिय कर देता है। ग्लुटाथियोन पायसायनिन द्वारा मॉड्यूलेट किया गया एक महत्वपूर्ण एंटीऑक्सीडेंट है। विशेष रूप से कम किए गए रूप का पूल समाप्त हो जाता है जबकि ऑक्सीकृत रूप को हाइड्रोजन पेरोक्साइड द्वारा बढ़ावा दिया जाता है जो उत्प्रेरक द्वारा विघटित नहीं होता है। सिस्टिक फाइब्रोसिस फेफड़े में, इंट्रासेल्युलर पायोसायनिन एनएडीपीएच को एनएडीपी + में ऑक्सीकृत करके आणविक ऑक्सीजन को सुपरऑक्साइड मुक्त कण में परिवर्तित करता है। फेफड़ों पर इसका दोगुना नकारात्मक प्रभाव पड़ता है। सबसे पहले, पायसायनिन द्वारा उपयोग किया जाने वाला एन. ए. डी. पी. एच. एन. ए. डी. पी. एच. ऑक्सीडेस एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया के लिए उपलब्ध सब्सट्रेट को कम करता है। दूसरा, उत्पन्न सुपरऑक्साइड रेडिकल साइटोकिन्स को रोक सकते हैं, जैसे कि आईएल-4, आईएल-13 और आईएफएन-γ, जो आमतौर पर एनएडीपीएच ऑक्सीडेस को नियंत्रित करते हैं। जब फेफड़े का सामना पायसायनिन से होता है, तो उत्पन्न होने वाले रेडिकल के अवरोध से निपटने के लिए कैटालेस और सुपरऑक्साइड डिसम्यूटेज की बढ़ती सांद्रता देखी जाती है। लक्ष्य प्योसाइनिन कोशिकीय घटकों और मार्गों की एक विस्तृत श्रृंखला को लक्षित करने में सक्षम है। पायसायनिन से प्रभावित होने वाले मार्गों में इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला, वेसिकुलर परिवहन और कोशिका विकास शामिल हैं। कुछ उत्परिवर्ती प्रोटीन या परिसरों वाली कोशिकाओं में पायोसायनिन के प्रति बढ़ी हुई संवेदनशीलता देखी जाती है। वी-ए. टी. पी. एस. संश्लेषण और संयोजन, पुटिका परिवहन तंत्र और प्रोटीन छँटाई तंत्र को प्रभावित करने वाले जीनों में उत्परिवर्तन सभी पायोसायनिन के प्रति बढ़ी हुई संवेदनशीलता प्रदान करते हैं जो रोगी पर सिस्टिक फाइब्रोसिस पर प्रभाव को और बढ़ाता है। खमीर कोशिकाओं में वैक्यूलर-एटीपीज़ एक विशेष रूप से शक्तिशाली लक्ष्य है क्योंकि यह एटीपी का मुख्य गैर-माइटोकॉन्ड्रियल उत्पादक है, लेकिन इसमें कई अन्य कार्य भी हैं जैसे कि कैल्शियम होमियोस्टैटिक नियंत्रण, रिसेप्टर-मध्यस्थ एंडोसाइटोसिस की सुविधा और प्रोटीन का क्षरण। इसलिए, पायसायनिन द्वारा उत्पादित हाइड्रोजन पेरोक्साइड द्वारा वैक्यूलर-ए. टी. पी. एस. के निष्क्रिय होने से फेफड़ों के लिए भारी परिणाम होते हैं। इन प्रभावों के अतिरिक्त, पायसायनिन का एक अन्य लक्ष्य कैस्पेस 3-जैसे प्रोटीज हैं जो फिर एपोप्टोसिस और नेक्रोसिस शुरू कर सकते हैं। माइटोकॉन्ड्रियल इलेक्ट्रॉन वाहक यूबीक्विनोन और निकोटिनिक एसिड भी पायसायनिन के प्रति अतिसंवेदनशील होते हैं। कोशिका चक्र पायसायनिन की क्रिया से बाधित हो सकता है, और यह लिम्फोसाइट्स के प्रसार में बाधा डाल सकता है। यह हाइड्रोजन पेरोक्साइड और सुपरऑक्साइड जैसे प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन मध्यवर्ती के उत्पादन द्वारा किया जाता है, जो सीधे डीएनए को नुकसान पहुँचाकर या कोशिका चक्र के अन्य घटकों जैसे डीएनए पुनर्संयोजन और मरम्मत मशीनरी को लक्षित करके ऑक्सीडेटिव तनाव का कारण बनते हैं। पियोसाइनिन α1-प्रोटीज अवरोधक को अक्षम करके प्रोटीज और एंटीप्रोटीज गतिविधि के अनुपात में योगदान देता है। सिस्टिक फाइब्रोसिस कई अध्ययनों ने निष्कर्ष निकाला है कि पायोसायनिन का सिस्टिक फाइब्रोसिस में अपमानजनक प्रभाव पड़ता है जो पी. एरुगिनोसा को सिस्टिक फाइब्रोसिस फेफड़े में बने रहने में सक्षम बनाता है; यह अक्सर सिस्टिक फाइब्रोसिस रोगियों के थूक में पाया जाता है। पायसायनिन इन विट्रो में सिलियरी बीटिंग जैसे कार्यों में हस्तक्षेप करने की क्षमता होती है और इसलिए उपकला शिथिलता का कारण बनती है क्योंकि गले में बलगम को साफ करने के लिए सिलियरी की आवश्यकता होती है। इसके अतिरिक्त, न्यूट्रोफिल एपोप्टोसिस, बी-लिम्फोसाइट्स से इम्यूनोग्लोबुलिन रिलीज, और इंटरल्यूकिन रिलीज (जैसे। आई. एल.-8 और सी. सी. एल. 5) सभी पायसायनिन से प्रभावित होते हैं, जिससे फेफड़ों की प्रतिरक्षा प्रणाली कमजोर हो जाती है। इन विवो अध्ययनों से पता चला है कि पायसायनिन की उपस्थिति में कवक का विकास बाधित होता है। कवकनाशी तंत्र प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन मध्यवर्ती का उत्पादन करने वाले रेडॉक्स-सक्रिय कैस्केड को प्रेरित करने के लिए एन. ए. डी. (पी) एच. का सक्रियण है। इससे पी. एरुगिनोसा को प्रतिस्पर्धात्मक लाभ मिलता है क्योंकि यह सिस्टिक फाइब्रोसिस फेफड़े में अन्य सूक्ष्मजीवों पर हावी हो सकता है। पायसायनिन द्वारा ए. टी. पी. की अंतःकोशिकीय सांद्रता भी कम हो जाती है जिससे सी. एफ. टी. आर. को और नुकसान होता है जो पहले से ही सिस्टिक फाइब्रोसिस में बिगड़ा हुआ है। सी. एफ. टी. आर. चैनल दो मुख्य उद्देश्यों के लिए ए. टी. पी. पर निर्भर करते हैं। सबसे पहले, ए. टी. पी. का बाइंडिंग और हाइड्रोलिसिस दो न्यूक्लियोटाइड बाइंडिंग डोमेन पर होता है ताकि चैनल अपनी खुली और बंद संरचना के बीच आगे बढ़ सके। दूसरा, चैनल के चालू होने के लिए प्रोटीन काइनेज ए II द्वारा सी. एफ. टी. आर. का फॉस्फोराइलेशन होना चाहिए। पी. के. ए. II सी. ए. एम. पी. द्वारा सक्रिय किया जाता है जो ए. टी. पी. से उत्पादित होता है। पायसायनिन द्वारा ए. टी. पी. के समाप्त होने पर ये दोनों प्रक्रियाएँ बाधित हो जाती हैं। पायसायनिन केनोरहाबैडिटिस एलिगेंस के खिलाफ बचाव में दो विशिष्ट ए. बी. सी. ट्रांसपोर्टर होते हैं जिन्हें पी. जी. पी.-1 और पी. जी. पी.-2 कहा जाता है जो प्रभावी रूप से ऊर्जा निर्भर तरीके से इंट्रासेल्युलर पायसायनिन को निकालने में सक्षम होते हैं। यह भी देखें स्यूडोमोनास एरुगिनोसा पियोवर्डिन सिस्टिक फाइब्रोसिस संदर्भ बाहरी लिंक पियोसायनिन प्रोफ़ाइल एंटीबायोटिक्स जैविक वर्णक फीनाज़ एनोन्स जीवाणु विषाक्त पदार्थ