Fibrolytic bacterium
फाइब्रोलाइटिक बैक्टीरिया सूक्ष्मजीवों के एक समूह का गठन करते हैं जो सेल्युलोलाइटिक और हेमिसेल्युलोलाइटिक एंजाइमों को संश्लेषित करने की अपनी क्षमता के कारण जटिल पादप पॉलीसेकेराइड्स को संसाधित करने में सक्षम होते हैं। पॉलीसेकेराइड पादप कोशिकीय कोशिका भित्ति में एक सघन रेशे के रूप में मौजूद होते हैं जहाँ वे मुख्य रूप से सेलूलोज और हेमिसेल्युलोज से बने होते हैं। फाइब्रोलाइटिक एंजाइम, जिन्हें सेल्यूलेस के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, पौधे के पॉलीसेकेराइड्स में β (1-> 4) बंधनों को हाइड्रोलाइज कर सकते हैं। सेल्यूलेज और हेमिसेल्यूलेज (जिसे ज़ायलेनेस भी कहा जाता है) इन एंजाइमों के दो मुख्य प्रतिनिधि हैं। जैविक विशेषताएँ फाइब्रोलाइटिक बैक्टीरिया ऊर्जा और कार्बन रीढ़ की हड्डी प्राप्त करने के लिए कार्बोहाइड्रेट को उत्प्रेरित करने के लिए मुख्य चयापचय मार्गों के रूप में ग्लाइकोलाइसिस और पेंटोज फॉस्फेट मार्ग का उपयोग करते हैं। वे नाइट्रोजन के प्रमुख और व्यावहारिक रूप से अनन्य स्रोत के रूप में अमोनिया का उपयोग करते हैं, और उन्हें अपने विकास के लिए कई बी-विटामिन की आवश्यकता होती है। वे अक्सर अपने कुछ पोषक तत्वों को प्राप्त करने के लिए अन्य सूक्ष्मजीवों पर निर्भर रहते हैं। हालाँकि उनकी विकास दर को धीमा माना जाता है, लेकिन इसे काफी मात्रा में लघु-श्रृंखला फैटी एसिड (आइसोब्यूटेरिक और आइसोवेलेरिक) की उपस्थिति में बढ़ाया जा सकता है। ये यौगिक आम तौर पर अन्य सूक्ष्मजीवों की अमीनो एसिड किण्वन गतिविधि के उत्पाद के रूप में उत्पन्न होते हैं। उनके निवास की स्थिति के कारण, अधिकांश फाइब्रोलाइटिक बैक्टीरिया अवायवीय होते हैं। सेल्युलोलाइटिक समुदाय अधिकांश फाइब्रोलाइटिक बैक्टीरिया को बैक्टेरोइडोटा या बेसिलोटा के रूप में वर्गीकृत किया गया है और इसमें विविध रूपात्मक और शारीरिक विशेषताओं वाली कई बैक्टीरिया प्रजातियां शामिल हैं। वे आम तौर पर सामान्य प्रजातियां होती हैं जिनका विभिन्न कीट और स्तनधारी प्रजातियों के साथ सहजीवी संबंध होता है, जो उनके गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल फ्लोरा के मुख्य घटकों में से एक है। वास्तव में, शाकाहारियों में रुमिनल सामग्री का प्रत्येक मिलीलीटर विभिन्न प्रकार के वंश और प्रजातियों के लगभग 5 करोड़ बैक्टीरिया तक पहुंच सकता है। .. विभिन्न क्षेत्रों में पादप तंतुओं के औद्योगिक प्रसंस्करण के महत्व को देखते हुए, विभिन्न जानवरों के गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रैक्ट में फाइब्रोलाइटिक समुदायों का जीनोमिक विश्लेषण, जटिल पॉलीसेकेराइड्स (लिग्नोसेल्युटिक बायोमास सहित) के परिवर्तन के लिए नए जैव प्रौद्योगिकी उपकरण प्रदान कर सकता है। अनुप्रयोग अब तक, अधिकांश अनुप्रयोग एक या अधिक प्रकार के सेल्यूलेस वाले एंजाइमेटिक जलीय घोल का उपयोग करके किए जाते हैं। औद्योगिक उपयोग के लिए एंजाइम उत्पादन की उत्पत्ति उन्नीसवीं शताब्दी के अंत में डेनमार्क और जापान में हुई थी। एन्जाइम एक कोशिकीय उत्पाद है जिसे पशु और वनस्पति ऊतकों से या चयनित सूक्ष्मजीवों की जैविक गतिविधि के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है। फिर विभिन्न औद्योगिक प्रक्रियाओं में एंजाइमों का उपयोग किया जाता है। औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए एंजाइमी समाधानों का उत्पादन करने के लिए, पहले उन्हें बड़ी मात्रा में प्राप्त करना और फिर उन्हें कुछ हद तक शुद्ध करना आवश्यक है; इससे उत्पादन प्रक्रिया लंबी और महंगी हो जाती है। एक संभावित विकल्प सूक्ष्मजीव समुदायों के साथ काम करना होगा, जो प्रक्रिया को छोटा और सस्ता बनाता है। हालांकि, एंजाइमी समाधानों को लागू करने की तुलना में जीवाणु समुदायों के साथ काम करते समय प्रक्रिया नियंत्रण बहुत अधिक कठिन होता है। सामान्य अनुप्रयोग 1980 के दशक की शुरुआत में, फाइब्रोलाइटिक बैक्टीरिया द्वारा उत्पादित एंजाइमों को मवेशियों के भोजन में शामिल किया गया था। इसने उन्हें उस चारे से अधिक ऊर्जा प्राप्त करने की अनुमति दी, जिसे वे खाते थे, लिग्नोसेल्युलोसिक सामग्री के आंशिक पाचन के कारण। वे खाद्य प्रसंस्करण उद्योग में, फलों और सब्जियों के रस के निस्पंदन में, खाद्य तेल निष्कर्षण में, बेकिंग आदि में महत्व प्राप्त कर रहे हैं। इसके अलावा, इस प्रकार के एंजाइमों का उपयोग उत्तरोत्तर कपड़ा और कपड़े धोने के उद्योग तक बढ़ाया गया, जहां उनका उपयोग कपड़ों के तीव्र नीले रंग को मिटाने और उन्हें अधिक फीके रूप प्रदान करने के लिए किया जाता है। रासायनिक उद्योग में, इन एंजाइमों ने नए डिटर्जेंट और धोने वाले तरल पदार्थों के विकास की अनुमति दी है; कागज उद्योग में वे ब्लीचिंग प्रक्रियाओं में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, विषाक्तता को कम करते हैं और अधिक किफायती होते हैं; और जैव प्रौद्योगिकी अनुसंधान में, फाइब्रोलाइटिक एंजाइमों से सेलूलोज़ बाइंडिंग डोमेन के उपयोग ने पुनः संयोजक प्रोटीन के शुद्धिकरण की अनुमति दी है। ऊर्जा अनुप्रयोग फाइब्रोलाइटिक बैक्टीरिया से बायोमास क्षरण के माध्यम से अक्षय ऊर्जा उत्पादन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने की उम्मीद है। जैव प्रौद्योगिकी के मुख्य उद्देश्यों में से एक उत्सर्जन को कम करने के उद्देश्य से जैव ईंधन का उत्पादन है, क्योंकि पादप सामग्री से प्राप्त जैव ईंधन कुल वायुमंडलीय निवेश में योगदान नहीं करते हैं। सेल्युलोलाइटिक मूल के जैव ईंधन के दहन के दौरान उत्सर्जित गैस को सब्जियों के विकास में फिर से अवशोषित किया जाएगा और यही कारण है कि इसका पर्यावरणीय प्रभाव इतना नकारात्मक नहीं है। फाइब्रोलाइटिक जीन और फाइब्रोलाइटिक बैक्टीरिया की खोज संभवतः सबसे अच्छा अध्ययन किया गया फाइब्रोलाइटिक समुदाय जुगाली करने वालों के रूमेन में से एक है। हालांकि, ऐसे अन्य जीव हैं जो कीटों से लेकर मोलस्क तक वनस्पति तंतुओं को नष्ट करने में सक्षम हैं, वे सभी विभिन्न सूक्ष्मजीव प्रतीकों की गतिविधि के कारण ऐसा कर सकते हैं। वनस्पति रेशों और संबंधित अनुप्रयोगों की औद्योगिक परिवर्तन प्रक्रियाओं में सुधार करने के लिए नए और कुशल एंजाइमों और विशेष जीवाणु समुदायों की खोज करना आवश्यक है। इसके बाद हम फाइब्रोलाइटिक बैक्टीरिया से जीन और जीनोम की खोज में मुख्य चरणों का वर्णन करते हैं। जुगाली करने वालों में गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल गुहाओं से फाइब्रोलाइटिक बैक्टीरिया प्राप्त करने के लिए पहला कदम जो अपनाया जा सकता है, वह है गाय के रूमेन के अंदर लक्षित समुदायों का संवर्धन, जिसमें उच्च सेलूलोज़ सामग्री (उदाहरण के लिए, पैनिकम वर्गेटम) के साथ एक नायलॉन बैग होता है। रीढ़ की हड्डी में शल्य चिकित्सा द्वारा एक छिद्र किया जाता है जिससे एक टैम्पन के माध्यम से बाहर से रूमेन उपलब्ध होता है जो फिस्टुला के बंद होने से बचाता है। नायलॉन थैले को 72 घंटों में इनक्यूबेट किया जाता है। इन्क्यूबेशन के बाद सब्जी के तंतुओं से चिपके सूक्ष्मजीवों को उन सूक्ष्मजीवों से अलग करना महत्वपूर्ण है जो रुमिनल द्रव में सस्पेंशन में हैं। सूक्ष्मजीव समुदाय विशिष्टता का विश्लेषण नमूने पर समुदाय की विशिष्टता का विश्लेषण करने के लिए, संदर्भ के नमूने के साथ नमूने की छोटी उप-इकाई राइबोसोमल आर. एन. ए. के अनुक्रमों की विविधता की तुलना की जा सकती है। नमूने के डी. एन. ए. के निष्कर्षण और शुद्धिकरण के बाद, पी. सी. आर. पायस तकनीक का उपयोग छोटे राइबोसोमल उप-इकाई के जीन को बढ़ाने के लिए किया जाता है। फिर प्रत्येक एम्प्लिकन को पायरोसीक्वेंसिंग तकनीक के साथ अनुक्रमित किया जाता है। एक बार जब हमारे पास अनुक्रम हो जाते हैं तो उनकी तुलना की जानी चाहिए और समानता की डिग्री के अनुसार समूहीकृत किया जाना चाहिए, ताकि ओटीयूएस (ऑपरेशनल टैक्सोनोमिक यूनिट्स) को परिभाषित किया जा सके-जो अनुक्रमों के समूह हैं जो जीवों से संबंधित हैं जो जातिजनित रूप से करीब हैं। दोनों नमूनों के ओटीयूएस की तुलना करने पर दोनों सूक्ष्मजीव समुदायों के अंतर का आकलन किया जा सकता है। मेटाजेनमिक अनुक्रमण लिग्नोसेलुलिटिक जीन के अनुक्रम प्राप्त करने के लिए एक सटीक मेटाजेनमिक विश्लेषण किया जाता है। नमूने के पूरे डी. एन. ए. का अनुक्रम और संयोजन नमूने का मेटाजेनम देता है। कार्बोहाइड्रेट सक्रिय जीन की पहचान जिन जीनों की पहचान दो चरणों में की जाती है जो प्रोटीन के लिए एन्कोड करते हैं जिनमें फाइब्रोलाइटिक गतिविधि होती है। सबसे पहले, एक जैव-सूचनात्मक विश्लेषण किया जाता है। मेटाजेनॉमिक विश्लेषण में प्राप्त अनुक्रमों की तुलना ज्ञात फाइब्रोलाइटिक प्रोटीन के जीन अनुक्रमों के साथ की जाती है (उदाहरण के लिए वे अनुक्रम जो डेटा बेस कार्बोहाइड्रेट एक्टिव एंजाइम (CAZy) पर होते हैं)। इस पहले चरण में उम्मीदवार जीन की संख्या काफी कम हो जाती है और ये वे हैं जो अगले चरण में उपयोग किए जाते हैं। दूसरे चरण में, प्रोटीन अभिव्यक्ति के लिए एक पुस्तकालय बनाया जाता है। अभिव्यक्ति वैक्टर E.coli में पेश किए जाते हैं और इन बैक्टीरिया के विकास के बाद सुपरनेटेंट का विभिन्न सब्सट्रेट पर जैव रासायनिक गतिविधि के लिए परीक्षण किया जाता है। फाइब्रोलाइटिक सूक्ष्मजीवों की पहचान यह पहचानने के लिए कि कौन से सूक्ष्मजीव उन एंजाइमों से संबंधित हैं जिनकी पहचान की गई है, और यह जांचने के लिए कि क्या मेटाजेनम असेंबली सही थी, नमूने से बैक्टीरिया की विभिन्न प्रजातियों को फ्लो साइटोमेट्री द्वारा अलग किया जा सकता है। फ्लोरोक्रोम के साथ लेबल किए गए विशिष्ट एंटीबॉडी के उपयोग से नमूने के विभिन्न प्रकार के कोशिकाओं को अलग करना संभव हो जाता है जो विभिन्न जातिजनित समूहों से संबंधित होते हैं। इस तकनीक को फ्लोरोसेंस एक्टिवेटेड सेल सॉर्टिंग (एफएसीएस) कहा जाता है। एक बार बैक्टीरिया की विभिन्न प्रजातियों को अलग करने के बाद, उनके जीनोम को अनुक्रमित किया जाता है और मेटाजेनॉमिक विश्लेषण का सत्यापन किया जा सकता है। बाहरी लिंक www.sciencemag.org संदर्भ औद्योगिक एंजाइमोलॉजिस्टः लेस ग्लिकोसिल हिड्रोलेस, प्रोटीज आई लाइपेज टी. पोंस नोयोला, ओ. पेरेज़ अवलोस। सेलुलास और जिलानासस एन ला industria.a डिपार्टमेंट ऑफ बायोटेक्नोलॉजी एंड बायोइंजीनियेरिया डेल सिनवेस्टाव आर. एल. बाल्डविन, एम. जे. एलिसन। रूमेन मेटाबॉलिज्म। जर्नल ऑफ एनिमल साइंस 1983। 57:461-477 परिचय ए ला डाइजेशन रुमिनल Rev.Fac। एग्रोन। लुज़। खंड 15 नवंबर 1 मुंडो गनेडेरो। मैड्रिड में एस. ए. और मैड्रिड में संयुक्त राष्ट्र संघ के सदस्य थे। सी/क्लाउडियो कोएलो, 16. 28001 मैड्रिड "आंत के बैक्टीरिया द्वारा पॉलीसेकेराइड उपयोगः जीनोमिक विश्लेषण से नई अंतर्दृष्टि के लिए क्षमता" हैरी जे। फ्लिंट, एडवर्ड ए. बेयर, मार्को टी. रिंकॉन, राफेल लेमेड और ब्रायन ए। सफेद। 2008 के बैक्टीरिया के बारे में प्रकृति की समीक्षा प्रकाशित करें