Pyocyanin
গ্রাম নেগেটিভ ব্যাকটেরিয়া সিউডোমোনাস এরুগিনোসা দ্বারা উৎপাদিত এবং নিঃসৃত অনেক বিষাক্ত যৌগের মধ্যে পিওসায়ানিন (পিসিএন-) অন্যতম। পিওসায়ানিন একটি নীল গৌণ বিপাক, যা পিএইচ 4.9-এর নিচে লাল হয়ে যায়, অন্যান্য অণুগুলিকে জারিত ও হ্রাস করার ক্ষমতা সহ এবং তাই পি. এরুগিনোসার পাশাপাশি ফুসফুসের স্তন্যপায়ী কোষগুলির বিরুদ্ধে প্রতিদ্বন্দ্বিতা করা জীবাণুগুলিকে হত্যা করে যা পি. এরুগিনোসা সিস্টিক ফাইব্রোসিসের সময় সংক্রামিত করেছে। যেহেতু পায়োসায়ানিন রক্তের পিএইচ-এ একটি জ্বিটারিয়ন, তাই এটি সহজেই কোষের ঝিল্লি অতিক্রম করতে সক্ষম। তিনটি ভিন্ন অবস্থায় পাইওসায়ানিন বিদ্যমান থাকতে পারেঃ জারিত (নীল), মনোভ্যালেন্টভাবে হ্রাস (বর্ণহীন) বা ডাইভ্যালেন্টালি হ্রাস (লাল)। মাইটোকন্ড্রিয়া তার রেডক্স অবস্থার মধ্যে পাইওসায়ানিনের চক্রণে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। রেডক্স-সক্রিয় বৈশিষ্ট্যের কারণে, পাইওসায়ানিন প্রতিক্রিয়াশীল অক্সিজেন প্রজাতি তৈরি করে। বায়োসিন্থেসিস পিওসায়ানিন বায়োসিন্থেসিস ফেনাজিন-1-কার্বক্সিলিক অ্যাসিড (পিসিএ) কোর সংশ্লেষণের সাথে শুরু হয়। এই বিক্রিয়ায় PhzE উৎসেচকটি করিস্মিক অ্যাসিডের C4 থেকে হাইড্রক্সিল গ্রুপের ক্ষতির পাশাপাশি গ্লুটামিন থেকে একটি অ্যামাইন গ্রুপের স্থানান্তরকে গ্লুটামিক অ্যাসিড এবং 2-অ্যামিনো-2-ডেসোক্সাইসোকোরিসমিক অ্যাসিড (এডিআইসি) গঠনে অনুঘটক করে। এর পরে, পিএইচজেডডি এডিআইসি থেকে পাইরুভেট অংশকে হাইড্রোলাইটিক অপসারণকে অনুঘটক করে (5এস, 6এস)-6-অ্যামিনো-5-হাইড্রক্সি-1,3-সাইক্লোহেক্সাডিভ-1-কার্বক্সিলিক অ্যাসিড (ডিএইচএইচএ) গঠন করে। পরবর্তী ধাপে, পিএইচজেডএফ দুটি ধাপকে অনুঘটক করেঃ ডিএইচএইচএ-র সি3 থেকে একটি হাইড্রোজেনের বিমূর্তকরণ, দ্বিবন্ধন ব্যবস্থার বিচ্ছিন্নকরণ এবং সি1-এ পুনঃপ্রতিষ্ঠার পাশাপাশি অত্যন্ত অস্থির 6-অ্যামিনো-5-অক্সোসাইক্লোহেক্স-2-ইনে-1-কার্বক্সিলিক অ্যাসিড (এ. ও. সি. এইচ. সি) গঠনের জন্য এনোল টাউটোমেরাইজেশন। এখান থেকে এ. ও. সি. এইচ. সি-র দুটি অণু পিএইচ. জেড. বি দ্বারা ঘনীভূত হয়ে ট্রাইসাইক্লিক যৌগ, হেক্সাহাইড্রোফেনাজিন-1,6-ডাইকার্বক্সিলিক অ্যাসিড (এইচ. এইচ. পি. ডি. সি) গঠন করে। এই বিক্রিয়ার গুণফল, এইচ. এইচ. পি. ডি. সি, অস্থিতিশীল এবং স্বতঃস্ফূর্তভাবে টেট্রাহাইড্রোফেনাজিন-1,6-কার্বক্সিলিক অ্যাসিড (টি. এইচ. পি. সি. এ) গঠনের জন্য একটি অসম্পূর্ণ বিক্রিয়ায় জারণকারী ডিকার্বক্সিলেশন হয়। ফেনাজিন-1-কার্বক্সিলিক অ্যাসিড সংশ্লেষণের চূড়ান্ত পর্যায়ে এনজাইম পিএইচজেডজি টিএইচপিসিএর জারণকে ডাইহাইড্রো-ফেনাজিন-1-কার্বক্সিলিক অ্যাসিডে অনুঘটক করে। এটি পি. সি. এ উৎপাদনের শেষ অনুঘটক পদক্ষেপ, শেষ পদক্ষেপটি হল ডি. এইচ. পি. সি. এ থেকে পি. সি. এ-তে একটি অনুঘটকহীন জারণ। পি. সি. এ-কে পিওসায়ানিনে রূপান্তর দুটি এনজাইম্যাটিক ধাপে অর্জন করা হয়ঃ প্রথমত, পি. সি. এ-কে কোফ্যাক্টর এস-অ্যাডেনোসিল-এল-মেথিওনিন ব্যবহার করে এনজাইম পিএইচজেডএম দ্বারা এন5 থেকে 5-মিথাইলফেনাজিন-1-কার্বক্সিলেট বিটাইনে মিথাইলেট করা হয় এবং দ্বিতীয়ত, পিএইচজেডএস এই স্তরটির হাইড্রক্সিলেটিভ ডিকার্বক্সিলেশনকে অনুঘটক করে চূড়ান্ত পণ্য, পিওসায়ানিন গঠন করে। বেশিরভাগ পি. এরুগিনোসা স্ট্রেনের ক্রোমোজোম দুটি প্রায় অভিন্ন অপেরন বহন করে, PhzA1B1C1D1E1F1G1 এবং PhzA2B2C2D2E2F2G2, যা পিসিএ উৎপাদনের জন্য প্রয়োজনীয় এনজাইমগুলিকে এনকোড করে। এই অপেরনগুলির প্রতিলিপি কোরাম সেন্সিং দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয় এবং আরও নির্দিষ্টভাবে সিউডোমোনাস কুইনোলোন সিগন্যাল (পি. কিউ. এস) সিস্টেম দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয় যা প্রতিলিপি নিয়ন্ত্রক এম. ভি. এফ. আর (পি. কিউ. এস. আর নামেও পরিচিত) জড়িত। পি. সি. এ-কে পায়োসায়ানিনে রূপান্তরিত করা হয় তারপর পিএইচজেডএস এবং পিএইচজেডএস-এর পণ্য দ্বারা, যা ক্রোমোজোমের অনন্য জিন। শিকিমেট থেকে কোরিসমিক অ্যাসিডের সংশ্লেষণের জন্য প্রয়োজনীয় অরো পথকে ব্যাহত করে জৈব সংশ্লেষণকে ব্যাহত করা যেতে পারে। রেডক্স ওয়ারফেয়ার পিওসায়ানিন তার জিনের প্রতিলিপি হ্রাস করার পাশাপাশি সরাসরি উৎসেচককে লক্ষ্য করে ক্যাটালেজকে নিষ্ক্রিয় করে। গ্লুটাথিয়ন একটি গুরুত্বপূর্ণ অ্যান্টিঅক্সিডেন্ট যা পায়োসায়ানিন দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। বিশেষত হ্রাসকৃত ফর্মের পুলটি হ্রাস পায় এবং জারণকৃত ফর্মটি হাইড্রোজেন পারক্সাইড দ্বারা প্রচারিত হয় যা ক্যাটালেজ দ্বারা বিচ্ছিন্ন হয় না। সিস্টিক ফাইব্রোসিস ফুসফুসে, ইন্ট্রাসেলুলার পায়োসায়ানিন এনএডিপিএইচ-কে এনএডিপি +-এ জারিত করে আণবিক অক্সিজেনকে সুপারঅক্সাইড মুক্ত মূলক-এ রূপান্তরিত করে। এটি ফুসফুসের উপর দ্বিগুণ নেতিবাচক প্রভাব ফেলে। প্রথমত, পায়োসায়ানিন দ্বারা ব্যবহৃত এন. এ. ডি. পি. এইচ, এন. এ. ডি. পি. এইচ অক্সিডেস উৎসেচক দ্বারা অনুঘটকিত প্রতিক্রিয়ার জন্য উপলব্ধ স্তরকে হ্রাস করে। দ্বিতীয়ত, উৎপাদিত সুপারঅক্সাইড র্যাডিকেলগুলি আইএল-4, আইএল-13 এবং আইএফএন-γ-এর মতো সাইটোকাইনগুলিকে প্রতিরোধ করতে পারে, যা সাধারণত এনএডিপিএইচ অক্সিডেসকে নিয়ন্ত্রণ করে। যখন ফুসফুস পায়োসায়ানিনের মুখোমুখি হয়, তখন উৎপাদিত র্যাডিকেলগুলির বাঁধ মোকাবেলা করার জন্য ক্যাটালেজ এবং সুপারঅক্সাইড ডিসমুটেজের একটি বর্ধিত ঘনত্ব দেখা যায়। লক্ষ্যসমূহ পিওসায়ানিন সেলুলার উপাদান এবং পথের বিস্তৃত পরিসরকে লক্ষ্য করতে সক্ষম। পাইওসায়ানিন দ্বারা প্রভাবিত পথগুলির মধ্যে রয়েছে ইলেক্ট্রন পরিবহন শৃঙ্খলা, ভেসিকুলার পরিবহন এবং কোষের বৃদ্ধি। নির্দিষ্ট মিউট্যান্ট প্রোটিন বা কমপ্লেক্সযুক্ত কোষে পাইওসায়ানিনের প্রতি বর্ধিত সংবেদনশীলতা দেখা যায়। ভি-এ. টি. পি. এস সংশ্লেষণ এবং সমাবেশ, ভেসিকল পরিবহন যন্ত্রপাতি এবং প্রোটিন বাছাইয়ের যন্ত্রপাতিগুলিকে প্রভাবিত করে এমন জিনের রূপান্তরগুলি পায়োসায়ানিনের প্রতি সংবেদনশীলতা বৃদ্ধি করে যা রোগীর উপর সিস্টিক ফাইব্রোসিসের প্রভাবকে আরও বাড়িয়ে তোলে। ইস্ট কোষে ভ্যাকুওলার-এটিপিজ একটি বিশেষভাবে শক্তিশালী লক্ষ্য কারণ এটি এটিপি-র প্রধান অ-মাইটোকন্ড্রিয়াল উৎপাদক, তবে ক্যালসিয়াম হোমিওস্ট্যাটিক নিয়ন্ত্রণ, রিসেপ্টর-মধ্যস্থ এন্ডোসাইটোসিসের সুবিধা এবং প্রোটিনের অবক্ষয়ের মতো আরও অনেক কাজ রয়েছে। অতএব, পায়োসায়ানিন দ্বারা উত্পাদিত হাইড্রোজেন পারক্সাইড দ্বারা ভ্যাকুওলার-এটিপিজ নিষ্ক্রিয়করণ ফুসফুসের জন্য বিশাল পরিণতি ঘটায়। এই প্রভাবগুলির অতিরিক্ত, পায়োসায়ানিনের আরেকটি লক্ষ্য হল ক্যাসপেস 3-এর মতো প্রোটিয়াস যা পরে অ্যাপোপটোসিস এবং নেক্রোসিস শুরু করতে পারে। মাইটোকন্ড্রিয়াল ইলেক্ট্রন বাহক ইউবিকুইনোন এবং নিকোটিনিক অ্যাসিডও পায়োসায়ানিনের প্রতি সংবেদনশীল। কোষচক্রটি পায়োসায়ানিনের ক্রিয়া দ্বারা বিঘ্নিত হতে পারে এবং এটি লিম্ফোসাইটের বিস্তারকে বাধা দিতে পারে। এটি হাইড্রোজেন পারক্সাইড এবং সুপারঅক্সাইডের মতো প্রতিক্রিয়াশীল অক্সিজেন মধ্যস্থতাকারী উৎপাদনের মাধ্যমে করা হয়, যা সরাসরি ডি. এন. এ-কে ক্ষতিগ্রস্থ করে বা কোষ চক্রের অন্যান্য উপাদান যেমন ডি. এন. এ পুনর্মিলন এবং মেরামতের যন্ত্রপাতিগুলিকে লক্ষ্য করে জারণকারী চাপ সৃষ্টি করে। পিওসায়ানিন α1-প্রোটিজ ইনহিবিটর নিষ্ক্রিয় করে প্রোটিজ এবং অ্যান্টিপ্রোটিস ক্রিয়াকলাপের অসামঞ্জস্যতা অবদান রাখে। সিস্টিক ফাইব্রোসিস অনেক গবেষণায় এই সিদ্ধান্তে উপনীত হয়েছে যে সিস্টিক ফাইব্রোসিসে পায়োসায়ানিন একটি অবমাননাকর প্রভাব ফেলে যা পি. এরুগিনোসাকে সিস্টিক ফাইব্রোসিস ফুসফুসে টিকে থাকতে সক্ষম করে; এটি প্রায়শই সিস্টিক ফাইব্রোসিস রোগীদের থুতিতে সনাক্ত করা হয়। পায়োসায়ানিন ইন ভিট্রোতে সিলিয়ারি বিটিংয়ের মতো ক্রিয়াকলাপে হস্তক্ষেপ করার ক্ষমতা রয়েছে এবং তাই এপিথেলিয়াল ডিসফাংশন সৃষ্টি করে কারণ গলা পর্যন্ত শ্লেষ্মা ঝাড়তে সিলিয়ারি প্রয়োজন হয়। উপরন্তু, নিউট্রোফিল অ্যাপোপটোসিস, বি-লিম্ফোসাইট থেকে ইমিউনোগ্লোবুলিন নিঃসরণ এবং ইন্টারলিউকিন নিঃসরণ (যেমন। আইএল-8 এবং সিসিএল5) সবই পায়োসায়ানিন দ্বারা ক্ষতিগ্রস্ত হয়, যা ফুসফুসের প্রতিরোধ ব্যবস্থাকে দুর্বল করে দেয়। ইন ভিভো গবেষণায় দেখা গেছে যে পায়োসায়ানিনের উপস্থিতিতে ছত্রাকের বৃদ্ধি বাধাগ্রস্ত হয়। ছত্রাকনাশক প্রক্রিয়া হল এন. এ. ডি (পি) এইচ-এর সক্রিয়করণ যা একটি রিডক্স-অ্যাক্টিভ ক্যাসকেড উৎপাদনকারী প্রতিক্রিয়াশীল অক্সিজেন ইন্টারমিডিয়েটকে প্ররোচিত করে। এটি পি. এরুগিনোসাকে একটি প্রতিযোগিতামূলক সুবিধা দেয় কারণ এটি সিস্টিক ফাইব্রোসিস ফুসফুসের অন্যান্য অণুজীবের উপর আধিপত্য বিস্তার করতে পারে। এ. টি. পি-র অন্তঃকোষীয় ঘনত্বও পায়োসায়ানিন দ্বারা হ্রাস পায় যা সি. এফ. টি. আর-এর আরও ক্ষতি করে যা ইতিমধ্যেই সিস্টিক ফাইব্রোসিসে ক্ষতিগ্রস্ত। সি. এফ. টি. আর চ্যানেল দুটি প্রধান উদ্দেশ্যে এ. টি. পি-র উপর নির্ভর করে। প্রথমত, এ. টি. পি-র বন্ধন এবং হাইড্রোলাইসিস দুটি নিউক্লিওটাইড বাঁধাই ডোমেনে ঘটতে হবে যাতে চ্যানেলটি তার খোলা এবং বন্ধ গঠনের মধ্যে চলাচল করতে পারে। দ্বিতীয়ত, প্রোটিন কাইনেজ এ-2 দ্বারা সি. এফ. টি. আর-এর ফসফোরাইলেশন হওয়া উচিত যাতে চ্যানেলটি চালু থাকে। এ. টি. পি থেকে উৎপাদিত সিএএমপি দ্বারা পি. কে. এ-2 সক্রিয় হয়। এই দুটি প্রক্রিয়া ক্ষতিগ্রস্ত হয় যখন এটিপি পায়োসায়ানিন দ্বারা হ্রাস পায়। পায়োসায়ানিন ক্যানোরহ্যাবডাইটিস এলিগ্যানসের বিরুদ্ধে প্রতিরক্ষায় পি. জি. পি-1 এবং পি. জি. পি-2 নামে দুটি নির্দিষ্ট এ. বি. সি পরিবাহক রয়েছে যা কার্যকরীভাবে শক্তি নির্ভর পদ্ধতিতে আন্তঃকোষীয় পায়োসায়ানিন বের করতে সক্ষম। আরও দেখুন সিউডোমোনাস এরুগিনোসা পিওভারডিন সিস্টিক ফাইব্রোসিস রেফারেন্স বাহ্যিক লিঙ্ক পিওসায়ানিন প্রোফাইল অ্যান্টিবায়োটিক জৈবিক রঞ্জক ফেনাজিনস এনোনস ব্যাকটেরিয়াল টক্সিন