Mycobacterium smegmatis
माइकोबैक्टीरियम स्मेगमैटिस फाइलम एक्टिनोमाइसेटोटा और जीनस माइकोबैक्टीरियम में एक एसिड-फास्ट बैक्टीरिया प्रजाति है। यह बेसिलस के आकार के साथ 3 से 5 माइक्रोन लंबा होता है और ज़ील-नील्सन विधि और औरामाइन-रोडामाइन फ्लोरोसेंट विधि द्वारा दाग लगाया जा सकता है। यह पहली बार नवंबर 1884 में लस्टगार्टन द्वारा रिपोर्ट किया गया था, जिन्होंने सिफिलिटिक चैंकर्स में ट्यूबरकल बेसिली की धुंधली उपस्थिति के साथ एक बेसिलस पाया था। इसके बाद, अल्वारेज़ और टेवेल ने सामान्य जननांग स्राव (स्मेग्मा) में भी लस्टगार्टन द्वारा वर्णित जीवों के समान जीव पाए। इस जीव को बाद में एम. स्मेगमैटिस नाम दिया गया। माइकोबैक्टीरियम वंश की कुछ प्रजातियों का नाम हाल ही में माइकोलिसिबैक्टीरियम कर दिया गया है, ताकि एम. स्मेगमैटिस अब माइकोलिसिबैक्टीरियम स्मेगमैटिस हो जाए। एम. स्मेगमैटिस, जिसे पहले एक गैर-गतिशील जीव माना जाता था, एक स्लाइडिंग तंत्र का उपयोग करता है जो इसे अपने पर्यावरण के चारों ओर घूमने की अनुमति देता है। हेनरिकसेन ने इसे इस प्रकार परिभाषित किया है, "कोशिकाओं के विशेष सतह गुणों के संयोजन में बढ़ती संस्कृति में विस्तारक बलों द्वारा उत्पादित एक प्रकार का सतह स्थानान्तरण जिसके परिणामस्वरूप कोशिका और सब्सट्रेट के बीच घर्षण कम हो जाता है।" अनिवार्य रूप से, बैक्टीरिया एक परत वाली चादर बनाते हैं और फ्लैजेला या पिली जैसी किसी भी बाह्य कोशिकीय संरचना के उपयोग के बिना धीरे-धीरे एक साथ आगे बढ़ने में सक्षम होते हैं। हालाँकि यह निर्धारित नहीं किया गया है कि यह तंत्र कैसे काम करता है, एम. स्मेगमैटिस की अद्वितीय कोशिका भित्ति (चित्र 1) के सतह गुण एक भूमिका निभाते हैं। उदाहरण के लिए, यह खिसकने की क्षमता कोशिका भित्ति के सबसे बाहरी भाग पर ग्लाइकोपेप्टिडोलिपिड्स (जीएलपी) की उपस्थिति के साथ सहसंबद्ध है। जी. एल. पी. एम्फीफिलिक अणु होते हैं जो संभावित रूप से सतह की अंतःक्रिया को कम कर सकते हैं या एक कंडीशनिंग फिल्म बना सकते हैं जो गति की अनुमति देता है। हालाँकि स्लाइडिंग में जी. एल. पी. की सटीक भूमिका ज्ञात नहीं है, उनके बिना एम. स्मेगमैटिस में स्थानांतरित करने की क्षमता नहीं है। विषाणु एम. स्मेग्मैटिस को आम तौर पर एक गैर-रोगजनक सूक्ष्मजीव माना जाता है; हालाँकि, कुछ बहुत ही दुर्लभ मामलों में, यह बीमारी का कारण बन सकता है। शोध में उपयोग माइकोबैक्टीरियम स्मेगमैटिस प्रयोगशाला प्रयोगों में अन्य माइकोबैक्टीरिया प्रजातियों के शोध विश्लेषण के लिए उपयोगी है। एम. स्मेगमैटिस का उपयोग आमतौर पर माइकोबैक्टीरियम जीनस पर काम में किया जाता है क्योंकि यह एक "तेज उत्पादक" और गैर-रोगजनक है। एम. स्मेगमैटिस एक सरल मॉडल है जिसके साथ काम करना आसान है, यानी, तेजी से दोगुना होने के समय के साथ और केवल एक जैव सुरक्षा स्तर 1 प्रयोगशाला की आवश्यकता होती है। रोगजनक प्रजातियों के साथ काम करने के लिए आवश्यक समय और भारी बुनियादी ढांचे ने शोधकर्ताओं को माइकोबैक्टीरियल प्रजातियों के लिए एक मॉडल के रूप में एम. स्मेगमैटिस का उपयोग करने के लिए प्रेरित किया। माइकोबैक्टीरियम स्मेगमैटिस एम. ट्यूबरकुलोसिस और अन्य माइकोबैक्टीरियल प्रजातियों की समान विशिष्ट कोशिका भित्ति संरचना को साझा करता है। यह एम. ट्यूबरकुलोसिस की तरह कार्बन मोनोऑक्साइड को एरोबिक रूप से ऑक्सीकृत करने में भी सक्षम है। जीवाणु स्राव प्रणाली विशेष प्रोटीन परिसर और मार्ग हैं जो जीवाणु रोगजनकों को अपनी कोशिका झिल्ली में प्रोटीन का स्राव करने और अंततः कोशिकाओं की मेजबानी करने की अनुमति देते हैं। ये प्रभावी प्रोटीन महत्वपूर्ण विषाणु कारक हैं, जो रोगजनक को मेजबान के अंदर जीवित रहने की अनुमति देते हैं। कई अलग-अलग प्रकार की विशिष्ट स्राव प्रणालियाँ हैं, और एम. तपेदिक में एक एस. एन. एम. (माइकोबैक्टीरिया में स्राव) प्रोटीन स्राव प्रणाली है। यद्यपि एस. एन. एम. स्राव प्रणाली एम. तपेदिक विषाणुता को निर्धारित करने में महत्वपूर्ण है, सभी माइकोबैक्टीरिया में इस प्रणाली के घटकों को कूटबद्ध करने वाले जीन होते हैं। जीनोम के इस क्षेत्र को आर. डी. 1 लोकस कहा जाता है। एम. स्मेगमैटिस का उपयोग आमतौर पर एस. एन. एम. स्राव का अध्ययन करने के लिए किया जाता है क्योंकि इसकी आनुवंशिक समानताएं और एम. तपेदिक के अनुरूप कार्य के साथ-साथ प्रयोगशाला में बढ़ने में आसानी होती है। एस. एन. एम. स्राव के लिए आवश्यक जीन उत्पादों की पहचान इस बात का एक उदाहरण है कि इसे अनुसंधान में कैसे लागू किया जा सकता है। एम. स्मेग्मैटिस के आर. डी. 1 लोकस में जीन को बाहर निकालकर और जीन नॉकआउट से पहले और बाद में एस. एन. एम. स्राव की दक्षता का परीक्षण करके, एस. एन. एम. स्राव के लिए आवश्यक विशिष्ट जीन की पहचान की जा सकती है। इन निष्कर्षों को एम. तपेदिक के एस. एन. एम. स्राव प्रणाली पर लागू किया जा सकता है। माइकोबैक्टीरियम स्मेगमैटिस अधिकांश सिंथेटिक या जटिल प्रयोगशाला माध्यमों में आसानी से उगाया जा सकता है, जहां यह 3 से 5 दिनों में दिखाई देने वाले उपनिवेश बना सकता है। ये गुण इसे एम. ट्यूबरकुलोसिस और अन्य माइकोबैक्टीरियल रोगजनकों के लिए एक बहुत ही आकर्षक मॉडल जीव बनाते हैं। एम. स्मेगमैटिस एमसी2155 का उपयोग माइकोबैक्टीरियोफेज की खेती के लिए भी किया जाता है। बिजली का उत्पादन कई अन्य बैक्टीरिया की तरह, एम. स्मेगमैटिस को ऊर्जा स्रोत के रूप में वायुमंडल में हाइड्रोजन के निशान स्तर का उपयोग करने के लिए जाना जाता है। 2023 में, शोधकर्ताओं ने एम. स्मेगमैटिस से ह्यूक नामक एक हाइड्रोजेनेस निकालने की सूचना दी, जो हाइड्रोजन गैस के ऑक्सीकरण में अत्यधिक कुशल है-और इस प्रकार एक विद्युत प्रवाह बनाता है-जबकि ऑक्सीजन की उपस्थिति के प्रति भी असंवेदनशील है, जो आमतौर पर उत्प्रेरण को बाधित करता है। यह खोज हरित ऊर्जा के लिए महत्वपूर्ण क्षमता प्रदान करती है। आनुवंशिकी और जीनोमिक्स एम. स्मेग्मैटिस के कई उपभेदों के जीनोम को टी. आई. जी. आर. और अन्य प्रयोगशालाओं द्वारा अनुक्रमित किया गया है, जिसमें "वाइल्ड-टाइप" (एम. सी. 2 155) और कुछ एंटीबायोटिक-प्रतिरोधी उपभेदों (4एक्स. आर. 1/आर. 2) शामिल हैं। स्ट्रेन एमसी2155 का जीनोम ~ 6,9 एमबीपी लंबा है और ~ 6400 प्रोटीन को कूटबद्ध करता है जो बैक्टीरिया के लिए अपेक्षाकृत बड़ा है (तुलना के लिए, ई. कोलाई का जीनोम लगभग 4000 प्रोटीन को कूटबद्ध करता है)। यह प्रजाति एम. तपेदिक के साथ 2000 से अधिक समरूप जीन साझा करती है और इस प्रकार सामान्य रूप से माइकोबैक्टीरिया और विशेष रूप से अत्यधिक रोगजनक एम. तपेदिक का अध्ययन करने के लिए एक अच्छा मॉडल जीव है; हालाँकि, एम. तपेदिक में 19 विषाणु जीन में से केवल 12 में एम. स्मेगमैटिस में समरूपता होती है। प्लाजमिड, फेज और गतिशील आनुवंशिक तत्वों की खोज ने समर्पित जीन-निष्क्रियता और जीन रिपोर्टर प्रणालियों के निर्माण को सक्षम बनाया है। एम. स्मेगमैटिस एमसी2155 उपभेद अतिपरिवर्तनीय है, और अब माइकोबैक्टीरियल आनुवंशिकी का कार्य-घोड़ा है। परिवर्तन परिवर्तन एक ऐसी प्रक्रिया है जिसके द्वारा एक जीवाणु कोशिका डीएनए को लेती है जिसे किसी अन्य कोशिका द्वारा आसपास के माध्यम में छोड़ा गया था, और फिर उस डीएनए को समरूप पुनर्संयोजन द्वारा अपने स्वयं के जीनोम में शामिल करती है (परिवर्तन (आनुवंशिकी देखें))। एम. स्मेग्मैटिस की नसें जिनमें विशेष रूप से कुशल डी. एन. ए. मरम्मत तंत्र होता है, जैसा कि यू. वी. और माइटोमाइसिन सी जैसे एजेंटों के डी. एन. ए. हानिकारक प्रभावों के प्रति उनके अधिक प्रतिरोध से संकेत मिलता है, परिवर्तन से गुजरने में सबसे सक्षम साबित हुई हैं। इससे पता चलता है कि एम. स्मेग्मैटिस में परिवर्तन एक डी. एन. ए. मरम्मत प्रक्रिया है, संभवतः एक पुनर्संयोजित मरम्मत प्रक्रिया है, जैसा कि अन्य जीवाणु प्रजातियों में है। एम. स्मेग्मैटिस में संयुग्म संयुग्म डी. एन. ए. हस्तांतरण के लिए दाता और प्राप्तकर्ता तनाव के बीच स्थिर और विस्तारित संपर्क की आवश्यकता होती है, डी. एन. ए. एस. प्रतिरोधी होता है, और स्थानांतरित डी. एन. ए. को समरूप पुनर्संयोजन द्वारा प्राप्तकर्ता के गुणसूत्र में शामिल किया जाता है। हालांकि, प्रसिद्ध ई. कोलाई एच. एफ. आर. संयुग्मन प्रणाली के विपरीत, एम. स्मेगमैटिस में गुणसूत्र के सभी क्षेत्रों को तुलनीय क्षमताओं के साथ स्थानांतरित किया जाता है और माइकोबैक्टीरियल संयुग्मन प्लास्मिड आधारित होने के बजाय गुणसूत्र होता है। ग्रे एट अल। संयुग्मन के परिणामस्वरूप माता-पिता के जीनोम के पर्याप्त मिश्रण की सूचना दी गई और इस मिश्रण को यौन प्रजनन के अर्धजीवी उत्पादों में देखे गए मिश्रण की याद दिलाता है (यौन प्रजनन की उत्पत्ति देखें)। डी. एन. ए. मरम्मत माइकोबैक्टीरियम स्मेगमैटिस डी. एन. ए. क्षति का प्रतिरोध करने के लिए डी. एन. ए. मरम्मत मार्गों पर निर्भर करता है। डबल-स्ट्रैंड ब्रेक विशेष रूप से बैक्टीरिया की व्यवहार्यता के लिए खतरा हैं। एम. स्मेगमैटिस के पास डबल-स्ट्रैंड ब्रेक की मरम्मत के लिए तीन विकल्प हैं; होमोलॉगस रिकॉम्बिनेशन (एचआर), नॉन-होमोलॉगस एंड जॉइनिंग (एनएचईजे), और सिंगल-स्ट्रैंड एनीलिंग (एसएसए)। एम. स्मेगमैटिस का एचआर मार्ग आयनीकरण विकिरण और ऑक्सीडेटिव डीएनए क्षति के प्रतिरोध का प्रमुख निर्धारक है। इस मार्ग में एक ही कोशिका में एक क्षतिग्रस्त गुणसूत्र और एक अन्य समरूप गुणसूत्र के बीच जानकारी का आदान-प्रदान शामिल है। यह आर. सी. ए. प्रोटीन पर निर्भर करता है जो स्ट्रैंड एक्सचेंज को उत्प्रेरित करता है और ए. डी. एन. प्रोटीन जो प्रीसिनेप्टिक न्यूक्लियस के रूप में कार्य करता है। एच. आर. एक सटीक मरम्मत प्रक्रिया है और लघुगणक विकास के दौरान पसंदीदा मार्ग है। डबल-स्ट्रैंड ब्रेक की मरम्मत के लिए एन. एच. ई. जे. मार्ग में टूटे हुए सिरों को फिर से जोड़ना शामिल है। यह दूसरे समरूप गुणसूत्र पर निर्भर नहीं करता है। इस मार्ग के लिए केयू प्रोटीन और एक विशेष बहु-कार्यात्मक एटीपी-निर्भर डीएनए लाइगेज (लाइगेज डी) की आवश्यकता होती है। एन. एच. ई. जे. कुशल लेकिन गलत है। एक कार्यात्मक जीन अनुक्रम के भीतर कुंद डीएनए की सीलिंग लगभग 50 प्रतिशत की उत्परिवर्तन आवृत्ति के साथ होती है। एनएचईजे स्थिर चरण के दौरान पसंदीदा मार्ग है, और यह एम. स्मेगमैटिस को सूखापन के हानिकारक प्रभावों से बचाता है। एस. एस. ए. को एक मरम्मत मार्ग के रूप में नियोजित किया जाता है जब डी. एन. ए. में प्रत्यक्ष दोहराव अनुक्रमों के बीच एक डबल-स्ट्रैंड ब्रेक उत्पन्न होता है। एसएसए में सिंगल-स्ट्रैंड रिसेक्शन, रिपीट्स की एनीलिंग, फ्लैप रिमूवल, गैप फिलिंग और लाइगेशन शामिल हैं। एम. स्मेगमैटिस में एसएसए मार्ग आर. ई. सी. बी. सी. डी. हेलिकेस-न्यूक्लियस पर निर्भर करता है। संदर्भ बाहरी लिंक एम. स्मेगमैटिस पर एन. सी. बी. आई. माइक्रोबेविकी पृष्ठ से जानकारी और फोटो बैकडाइव में माइकोबैक्टीरियम स्मेगमैटिस का प्रकार स्ट्रेन-1899 में वर्णित बैक्टीरियल डाइवर्सिटी मेटाडेटेबेस स्मेगमैटिस बैक्टीरिया