মানুষের অন্ত্রের মাইক্রোবায়োম: অভিনব অ্যান্টিবায়োটিক পেপটাইডের উৎস

অধ্যয়ন: মানুষের মাইক্রোবায়োম খনন করা পেপটাইড অ্যান্টিবায়োটিকের অপ্রয়োজনীয় উত্স প্রকাশ করে. ছবির উৎস: nobeastsofierce/Shutterstock.com

সম্প্রতি প্রকাশিত এক গবেষণায় ড কোষগবেষকরা অ্যান্টিবায়োটিক সম্ভাব্য প্রার্থীর অণু সনাক্ত করতে মানব অন্ত্রের মেটাজেনোমের গণনামূলক বিশ্লেষণ করেছেন।

অ্যান্টিবায়োটিকের নতুন উত্স আবিষ্কার করুন

অ্যান্টিবায়োটিক প্রতিরোধ একটি প্রধান জনস্বাস্থ্য সমস্যা, যা ড্রাগ-প্রতিরোধী অণুজীবের উত্থানের দিকে পরিচালিত করে এবং এর ফলে নোসোকোমিয়াল সংক্রমণের ঝুঁকি বৃদ্ধি পায়। সংক্ষিপ্ত পেপটাইড অণুগুলিকে নতুন অ্যান্টিব্যাকটেরিয়াল ওষুধ হিসাবে বিবেচনা করা হয়, যা স্বল্প-দৈর্ঘ্যের অ্যামিনো অ্যাসিডের অবশিষ্টাংশ, বিশাল সিকোয়েন্স স্পেস এবং অ-নির্দিষ্ট ক্রিয়া মোড নিয়ে গঠিত।

আজ অবধি, অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল পেপটাইড (এএমপি) প্রতিরোধের কয়েকটি ক্ষেত্রে রিপোর্ট করা হয়েছে, যা গবেষকদের তাদের সম্ভাব্য ক্লিনিকাল অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ক্রমবর্ধমান আগ্রহী করে তুলেছে। বেশ কিছু এএমপি, যার মধ্যে সবচেয়ে সাধারণ হল ব্যাসিট্রাসিন, কোলিস্টিন এবং পলিমিক্সিন বি, সফলভাবে ক্লিনিকাল ব্যবহারের জন্য অনুমোদিত হয়েছে।

এএমপিগুলির সুবিধা এবং সাফল্য সত্ত্বেও, এই পরীক্ষাগুলিতে জড়িত সময়সাপেক্ষ প্রক্রিয়াগুলির কারণে অভিনব এএমপি প্রার্থীদের সনাক্তকরণ একটি চ্যালেঞ্জ রয়ে গেছে। অধিকন্তু, যদিও মেশিন লার্নিং, জেনেটিক অ্যালগরিদম এবং প্যাটার্ন রিকগনিশন অ্যালগরিদমগুলির সাম্প্রতিক অগ্রগতিগুলি অভিনব পেপটাইডগুলির বিকাশের দিকে পরিচালিত করেছে, এই পদ্ধতিগুলি খুব কমই খনন প্রোটিওম এবং মেটাজেনোমগুলিকে জড়িত করে।

মানব মাইক্রোবায়োম অনেক ব্যাকটেরিয়া দ্বারা গঠিত যা প্যাথোজেনগুলির বৃদ্ধিকে বাধা দেয়। প্রকৃতপক্ষে, সাম্প্রতিক গবেষণায় দেখা গেছে যে মানব মাইক্রোবায়োম কয়েক হাজার একাধিক ছোট আকারের খোলা পাঠের ফ্রেম (smORF) এনকোড করে, কিন্তু এর মধ্যে কয়েকটিকে চিহ্নিত করা হয়েছে। অতএব, অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল ক্রিয়াকলাপের সাথে অনাবিষ্কৃত পেপটাইড সিকোয়েন্সগুলি সনাক্ত করতে মানব মাইক্রোবায়োমকে কাজে লাগানোর দুর্দান্ত সম্ভাবনা রয়েছে।

অধ্যয়ন সম্পর্কে

গবেষকরা হিউম্যান মাইক্রোবায়োম প্রজেক্টে (এইচএমপি) তালিকাভুক্ত 1,773টি মানব মেটাজেনোম থেকে 444,054 পেপটাইডের অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল ক্ষমতা মূল্যায়ন করার জন্য গণনামূলক কৌশল ব্যবহার করেছেন। তালিকাটি সম্পূর্ণ করার জন্য, আমরা 78টি পেপটাইড সনাক্ত করেছি এবং বেশ কয়েকটি উচ্চ-অগ্রাধিকার প্যাথোজেনিক এবং অন্ত্রের কমেন্সাল ব্যাকটেরিয়ার বিরুদ্ধে তাদের অ্যান্টিবায়োটিক কার্যকলাপের মূল্যায়ন করেছি। ভিট্রোতেএবং তারপর 5 পেপটাইড নির্বাচন করুন ভিভোতে মূল্যায়ন করুন।

smORFinder উচ্চ আত্মবিশ্বাসের সাথে প্রোটিন-কোডিং জিন সনাক্ত করতে ব্যবহৃত হয়। অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল পেপটাইডের নির্বাচন উচ্চ AmPEP স্কোর, উত্সের পেপটাইড পরিবারের প্রতিনিধিত্ব, রাসায়নিক সংশ্লেষণের জন্য কার্যকর অ্যামিনো অ্যাসিড গঠন এবং হাইড্রোফোবিক ক্লাস্টারের অনুপস্থিতির উপর ভিত্তি করে করা হয়েছিল।

অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল অ্যাক্টিভিটি এবং স্ট্রাকচারাল পেপটাইডস (DBAASP) এর ডেটাবেসটি smORF-এনকোডেড পেপটাইডস (SEPs) এর ভৌত রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যগুলি পরীক্ষা করার জন্য ব্যবহার করা হয়েছিল, যার মধ্যে তাদের ক্রিয়া করার পদ্ধতি, গৌণ গঠন এবং সাইটোটক্সিসিটি রয়েছে।

ত্বকের ফোড়া এবং গভীর উরুর সংক্রমণের মাউস মডেলগুলিতে তাদের সংক্রামক বিরোধী কার্যকলাপ মূল্যায়ন করার জন্য নির্বাচিত এসইপিগুলির ন্যূনতম প্রতিরোধক ঘনত্ব (এমআইসি) নির্ধারণ Acinetobacter baumannii.

রিবোনিউক্লিক অ্যাসিড সিকোয়েন্সিং (RNAseq) প্রিভোটেলিন -2 হোমোলগ ট্রান্সক্রিপশন অধ্যয়ন করতে ব্যবহৃত হয়েছিল। ন্যাশনাল সেন্টার ফর বায়োটেকনোলজি ইনফরমেশন (NCBI) RefSeq নিউক্লিওটাইড ডাটাবেসের বিরুদ্ধে BLASTn ব্যবহার করে প্রথম তালিকায় 323 SEPs ধারণকারী কন্টিগ বিশ্লেষণ করা হয়েছিল।

মেটাপ্রডিগাল hCom2 জিনোমে 531,822 ORF-এর ভবিষ্যদ্বাণী করেছিল এবং গবেষকরা তখন আণবিক প্রান্তিককরণগুলি অন্বেষণ করতে এই ডাটাবেসটি ব্যবহার করেছিলেন। ESKAPEE প্যাথোজেন সহ 11 টি প্যাথোজেনিক স্ট্রেনের বিরুদ্ধে SEP এর অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল প্রভাব এবং মানুষের অন্ত্রের মাইক্রোবায়োটার সবচেয়ে সাধারণ সদস্যদের মধ্যে 13টি, এই পেপটাইডগুলি কমেন্সাল অন্ত্রের অণুজীবগুলিকে লক্ষ্য করে কিনা তা তদন্ত করার জন্যও নির্ধারিত হয়েছিল।

এই পেপটাইডগুলি ব্যাকটেরিয়াকে সহ-লক্ষ্য করতে পারে কিনা তা নির্ধারণ করতে কোলাবফোল্ড এবং বৃত্তাকার ডাইক্রোইজম ব্যবহার করে সক্রিয় এসইপিগুলির গৌণ কাঠামো বিশ্লেষণ করা হয়েছিল। আণবিক মিথস্ক্রিয়াগুলির ভগ্নাংশীয় নিরোধক ঘনত্ব সূচক (FICI) নির্ধারণের জন্য অনুরূপ সাইটগুলি থেকে উত্পন্ন SEP-এর জোড়াগুলিতে চেকারবোর্ড পরীক্ষাগুলিও সঞ্চালিত হয়েছিল। গ্রাম-নেতিবাচক ব্যাকটেরিয়াকে পারমিবিলাইজ করার জন্য 1-(N-phenylamino) naphthalene (NPN) পরীক্ষা এবং 3,30-dipropylthiodicarbocyanine iodide (DiSC3-5) ফ্লুরোফোর ব্যবহার করেও SEP মূল্যায়ন করা হয়েছিল।

গবেষণা ফলাফল

smORF-তে এনকোড করা মোট 323 প্রার্থী পেপটাইড অ্যান্টিব্যাকটেরিয়াল ওষুধ চিকিত্সা-প্রাসঙ্গিক প্যাথোজেনের বিরুদ্ধে উল্লেখযোগ্য অ্যান্টিব্যাকটেরিয়াল কার্যকলাপ দেখিয়েছে। ভিট্রোতে এবং ভিভোতে. ভিট্রোতে78 টি সংশ্লেষিত smORF-এনকোডেড পেপটাইডের 71% অ্যান্টিব্যাকটেরিয়াল কার্যকলাপ প্রদর্শন করেছে। প্রিভোটেলিন-২, প্রধান প্রিভোটেলাপলিমিক্সিন বি এর সাথে তুলনীয় ব্যাকটেরিয়ারোধী কার্যকলাপ প্রদর্শন করে ভিভোতে.

পাঁচটি এসইপি এর বিরুদ্ধে খুব কার্যকর Acinetobacter baumannii প্রিভোটেলিন-২, ফেকালিব্যাকটিন-৩, স্ট্যাফিলোকোকিন-২, ফুসোব্যাকটিন-২, এবং কেরাটিনোব্যাসিন-২ সহ গভীর উরুর সংক্রমণ এবং ত্বকের ফোড়ার মাউস মডেলে সংক্রমণ। এএমপি এবং ইপির বিপরীতে, এসইপি ব্যাকটেরিয়ার বাইরের ঝিল্লিকে ভেদ করে না। পরিবর্তে, এই পেপটাইডগুলি ব্যাকটেরিয়া সাইটোপ্লাজমিক মেমব্রেনকে ডিপোলারাইজ করে, একটি প্রক্রিয়া যা ঐতিহ্যগত এএমপি এবং ইপি থেকে আলাদা।

323 মেথিওনিন-সমৃদ্ধ এসইপি-র পেরিফেরাল বা স্পার্স পজিশনে কম হাইড্রোফোবিক সিকোয়েন্স রয়েছে, যা এএমপি এবং ইপির মতো পেপটাইড থেকে আলাদা করে। SEP একটি বিকৃত কাঠামো থাকে, কিন্তু এটি এর অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল প্রভাবের সাথে আপস করে না।

উপসংহারে

বর্তমান গবেষণায় মানব মাইক্রোবায়োম থেকে 323 পেপটাইড সনাক্ত করা হয়েছে, যার মধ্যে 71% প্রদর্শিত হয়েছে ভিট্রোতে অ্যান্টিব্যাকটেরিয়াল কার্যকলাপ। প্রিভোটেলিন -2, যা পরবর্তীকালে শীর্ষস্থানীয় প্রার্থী হয়ে ওঠে ভিট্রোতে এবং ভিভোতে পরীক্ষায় দেখা গেছে যে এর অ্যান্টিব্যাকটেরিয়াল কার্যকলাপ কোন উল্লেখযোগ্য বিষাক্ততা সৃষ্টি না করেই পলিমিক্সিন বি এর সাথে তুলনীয়।

আমাদের পণ্যের পাইপলাইন পেপটাইড অ্যান্টিবায়োটিকের আবিষ্কারের জন্য একটি প্ল্যাটফর্ম প্রদান করে, যার মধ্যে কমনসালিজমের প্রয়োজন হয় না।