प्रकाश संश्लेषक जीवाणुओं द्वारा बनाया गया मकड़ी का रेशम Spider's silk made by photosynthetic bacteria

Spider's silk made by photosynthetic bacteria

स्पाइडर आश्चर्यजनक रूप से मजबूत और हल्के धागे का उत्पादन करते हैं जिन्हें ड्रैगलाइन कहा जाता है जो रेशम प्रोटीन से बने होते हैं।  यद्यपि उनका उपयोग कई उपयोगी
सामग्रियों के निर्माण के लिए किया जा सकता है, प्रोटीन का पर्याप्त प्राप्त करना मुश्किल है क्योंकि प्रत्येक छोटे साइडर द्वारा केवल एक छोटी राशि का उत्पादन किया जा सकता है।  कम्युनिकेशंस बायोलॉजी में प्रकाशित एक नए अध्ययन में, रीजेन सेंटर फॉर सस्टेनेबल रिसोर्स साइंस (CSRS) में कीजी नुमाटा के नेतृत्व में एक शोध दल ने बताया कि वे प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया का उपयोग करके मकड़ी के रेशम का उत्पादन करने में सफल रहे।  यह अध्ययन एक नए युग की शुरुआत कर सकता है जिसमें प्रकाश संश्लेषक जैव-कारखानों ने मकड़ी के रेशम के थोक उत्पादन को बढ़ा दिया है।


 कठोर और हल्के होने के अलावा, आर्थ्रोपोड प्रजातियों से निकले सिल्क्स बायोडिग्रेडेबल और बायोकंपैटिबल हैं।  विशेष रूप से, मकड़ी रेशम अल्ट्रा-लाइटवेट है और स्टील की तरह सख्त है।  "स्पाइडर सिल्क में उच्च प्रदर्शन और टिकाऊ सामग्री जैसे कि आंसू प्रतिरोधी कपड़े, ऑटोमोबाइल पार्ट्स और एयरोस्पेस घटकों के निर्माण में उपयोग किए जाने की क्षमता है," चून पिन फूंग बताते हैं, जिन्होंने इस अध्ययन का संचालन किया।  "इसकी जैव-रासायनिकता जैव-चिकित्सा अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए सुरक्षित बनाती है जैसे कि दवा वितरण प्रणाली, प्रत्यारोपण उपकरण, और ऊतक इंजीनियरिंग के लिए मचान।"  क्योंकि एक मकड़ी से केवल एक ट्रेस राशि प्राप्त की जा सकती है, और क्योंकि बड़ी संख्या में मकड़ियों का प्रजनन मुश्किल है, इसलिए विभिन्न प्रकार की प्रजातियों में कृत्रिम मकड़ी रेशम का उत्पादन करने का प्रयास किया गया है।

 सीएसआरएस टीम ने समुद्री प्रकाश संश्लेषक जीवाणु रोडोडोवुलम सल्फिडोफिलम पर ध्यान केंद्रित किया।  यह जीवाणु एक स्थायी जैव-कारखाने की स्थापना के लिए आदर्श है क्योंकि यह समुद्री जल में बढ़ता है, इसके लिए वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड और नाइट्रोजन की आवश्यकता होती है, और सौर ऊर्जा का उपयोग करता है, जो सभी प्रचुर मात्रा में और अटूट हैं।


 शोधकर्ताओं ने आनुवांशिक रूप से मेस्प 1 प्रोटीन का उत्पादन करने के लिए जीवाणु का निर्माण किया, जो कि नेफिला स्पाइडर ड्रैगलाइन का मुख्य घटक है जिसे मकड़ी के रेशम की ताकत में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने के लिए माना जाता है।  जीन अनुक्रम का अनुकूलन, जो उन्होंने जीवाणु के जीनोम में डाला था, रेशम की मात्रा को अधिकतम करने में सक्षम था जो उत्पादन किया जा सकता था।  उन्होंने यह भी पाया कि एक साधारण नुस्खा - कृत्रिम समुद्री जल, बाइकार्बोनेट नमक, नाइट्रोजन गैस, खमीर निकालने और निकट अवरक्त प्रकाश के साथ विकिरण - आर। सल्फिडोफिलम को अच्छी तरह से बढ़ने और रेशम प्रोटीन को कुशलता से बनाने की अनुमति देता है।  इसके अलावा अवलोकनों ने पुष्टि की कि जीवाणुओं में उत्पन्न होने वाले तंतुओं की सतह और आंतरिक संरचना मकड़ियों द्वारा प्राकृतिक रूप से निर्मित होने वाले समान थे।

 "हमारा वर्तमान अध्ययन प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया में मकड़ी के रेशम के उत्पादन के लिए अवधारणा का प्रारंभिक प्रमाण दिखाता है। अब हम अपने प्रकाश संश्लेषक प्रणाली में उच्च आणविक भार पर मकड़ी-रेशम ड्रैगलाइन प्रोटीन का उत्पादन करने के लिए काम कर रहे हैं," नुमाता कहते हैं।  "प्रकाश संश्लेषक माइक्रोबियल सेल कारखाने, जो कार्बन न्यूट्रल बायोप्रोसेस के माध्यम से जैव-आधारित और जैव-अपघटनीय सामग्री का उत्पादन करते हैं, जो हमें संयुक्त विकास लक्ष्य (SDGs) में से कुछ को पूरा करने में मदद कर सकते हैं, जैसे कि लक्ष्य # 12 'जिम्मेदार उत्पादन  और उपभोग, और लक्ष्य # 13 'क्लाइमेट एक्शन'। हमारे परिणाम ऊर्जा, पानी और खाद्य संकट, ठोस अपशिष्ट समस्याओं और ग्लोबल वार्मिंग के लिए संभव समाधान प्रदान करने में मदद करेंगे। "

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