Cell-free system
একটি কোষ-মুক্ত ব্যবস্থা হল একটি ইন ভিট্রো সরঞ্জাম যা একটি পূর্ণ কোষ ব্যবস্থা ছাড়াও কোষের মধ্যে ঘটে যাওয়া জৈবিক প্রতিক্রিয়া অধ্যয়নের জন্য ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, এইভাবে একটি সম্পূর্ণ কোষে কাজ করার সময় সাধারণত পাওয়া জটিল মিথস্ক্রিয়া হ্রাস করে। উপকোষীয় ভগ্নাংশগুলিকে অতিমাত্রায় বিচ্ছিন্ন করে আণবিক যন্ত্রপাতি সরবরাহ করা যেতে পারে যা অন্যান্য কোষীয় উপাদানগুলির অনুপস্থিতিতে প্রতিক্রিয়ায় ব্যবহার করা যেতে পারে। এই সরলীকৃত পরিবেশ তৈরির জন্য ইউক্যারিওটিক এবং প্রোকারিওটিক কোষের অভ্যন্তরীণ অংশ ব্যবহার করা হয়েছে। এই ব্যবস্থাগুলি কোষ-মুক্ত সংশ্লেষিত জীববিজ্ঞানের আবির্ভাবকে সক্ষম করেছে, যা কোন প্রতিক্রিয়া পরীক্ষা করা হচ্ছে তার উপর নিয়ন্ত্রণ প্রদান করে, সেইসাথে এর ফলন, এবং আরও সংবেদনশীল জীবন্ত কোষের সাথে কাজ করার সময় অন্যথায় আহ্বান করা বিবেচনার হ্রাস করে। কোষ-মুক্ত ব্যবস্থাকে দুটি প্রাথমিক শ্রেণিবিন্যাসে ভাগ করা যেতে পারেঃ কোষ নিষ্কাশন-ভিত্তিক, যা বাহ্যিক ব্যবহারের জন্য একটি সম্পূর্ণ কোষের মধ্যে থেকে উপাদানগুলি সরিয়ে দেয় এবং বিশুদ্ধ এনজাইম-ভিত্তিক, যা একটি প্রদত্ত প্রক্রিয়ায় জড়িত অণুগুলির বিশুদ্ধ উপাদানগুলি ব্যবহার করে। কোষের নির্যাস-ভিত্তিক প্রকারগুলি তাদের পোষকের বাইরে উপাদানগুলির দ্রুত অবক্ষয়ের মতো সমস্যার জন্য সংবেদনশীল, যেমন কিটোকা এট আল-এর একটি গবেষণায় দেখানো হয়েছে। যেখানে কোষ নিষ্কাশন-ভিত্তিক ধরনের এসচেরিকিয়া কোলাই (ই. কোলাই)-এর উপর ভিত্তি করে একটি কোষ-মুক্ত অনুবাদ ব্যবস্থায় এম. আর. এন. এ টেমপ্লেট খুব দ্রুত অবনমিত হয় এবং প্রোটিন সংশ্লেষণ বন্ধ হয়ে যায়। প্রস্তুতি প্রস্তুতির পদ্ধতিগুলি উভয় ধরনের কোষ-মুক্ত ব্যবস্থার পরিস্থিতির মধ্যে পরিবর্তিত হয়। কোষের নির্যাস-ভিত্তিক নোবেল পুরস্কার বিজয়ী এডুয়ার্ড বুচনার যুক্তিযুক্তভাবে প্রথম ব্যক্তি যিনি খামির নির্যাস ব্যবহার করে একটি কোষ-মুক্ত ব্যবস্থা উপস্থাপন করেছিলেন, কিন্তু তারপর থেকে বিকল্প উৎস পাওয়া গেছে। ই. কোলাই, গমের জীবাণু এবং খরগোশের রেটিকুলোসাইটগুলি তাদের অভ্যন্তরীণ উপাদানগুলি নিষ্কাশনের মাধ্যমে কোষ-মুক্ত সিস্টেম তৈরি করতে কার্যকর প্রমাণিত হয়েছে। ই. কোলাই 30এস নির্যাস অর্জিত হয়েছে, উদাহরণস্বরূপ, অ্যালুমিনার সাথে ব্যাকটেরিয়া পিষে, তারপরে আরও পরিষ্কার করা হয়েছে। একইভাবে, কোষের ঝিল্লিগুলি খোলার জন্য গমের জীবাণুগুলিকে অ্যাসিড-ধোয়া বালি বা গুঁড়ো করা কাচ দিয়ে গুঁড়ো করা হয়। খরগোশের রেটিকুলোসাইটগুলি এম. জি. সি. এল-এর একটি দ্রবণে ছিদ্র করা হয়েছে এবং সেন্ট্রিফিউগেশনের মাধ্যমে ঝিল্লি থেকে নির্যাসটি ফিল্টার করা হয়েছে। ব্যবহার কোষ-মুক্ত সিন্থেটিক পথ জৈব-রূপান্তর জৈবপ্রণালিকে হাজার হাজার বছর ধরে ব্যবহৃত মাইক্রোবিয়াল গাঁজনের তুলনায় একটি নতুন কম খরচের জৈব উৎপাদন প্ল্যাটফর্ম হিসাবে প্রস্তাব করা হয়েছে। কোষ-মুক্ত জৈবপ্রণালীর শিল্প প্রয়োগের জন্য উপযুক্ত বেশ কয়েকটি সুবিধা রয়েছেঃ খুব উচ্চ পণ্য ফলন সাধারণত উপ-পণ্য গঠন বা কোষের ভর সংশ্লেষণ ছাড়াই সম্পন্ন করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, একটি সিন্থেটিক এনজাইম পথের সাথে, শ্বেতসার এবং জলের সাথে বিক্রিয়া থেকে C6H10O5 (l) + 7H2O (l) → 12H2 (g) + 6 CO2 (g), পলিস্যাকারাইড এবং জলের প্রতি গ্লুকোজ ইউনিটে প্রায় 12H উত্পাদিত হয়েছে, যা সেরা অ্যানেরোবিক হাইড্রোজেন উৎপাদনকারী অণুজীবের তাত্ত্বিক উৎপাদনের তিনগুণ। ইন ভিট্রো জৈবপ্রণালী কিছু জৈবিক প্রতিক্রিয়া প্রয়োগ করতে পারে যা জীবিত জীবাণু বা রাসায়নিক অনুঘটক আগে প্রয়োগ করতে পারে না। উদাহরণস্বরূপ, বিটা-1,4-গ্লুকোসিডিক বন্ড সংযুক্ত সেলুলোজ একটি একক প্রতিক্রিয়া পাত্রে ইন্ট্রাসেলুলার এবং এক্সট্রাসেলুলার এনজাইমের মিশ্রণ দ্বারা আলফা-1,4-গ্লুকোসিডিক বন্ড সংযুক্ত শ্বেতসার রূপান্তরিত করা যেতে পারে। কোষীয় ঝিল্লির বাধা ছাড়াই এনজাইম্যাটিক সিস্টেমে সাধারণত মাইক্রোবিয়াল সিস্টেমের তুলনায় দ্রুত প্রতিক্রিয়া হার থাকে। উদাহরণস্বরূপ, এনজাইম্যাটিক জ্বালানী কোষে সাধারণত মাইক্রোবিয়াল জ্বালানী কোষের তুলনায় অনেক বেশি শক্তি উৎপাদন হয়। এনজাইম ককটেলগুলি অণুজীবের চেয়ে বিষাক্ত যৌগগুলিকে আরও ভালভাবে সহ্য করতে পারে। এনজাইম মিশ্রণগুলি সাধারণত উচ্চ তাপমাত্রা, নিম্ন পিএইচ, জৈব দ্রাবক বা আয়নিক তরলের উপস্থিতির মতো বিস্তৃত প্রতিক্রিয়া পরিস্থিতিতে কাজ করে। প্রোটিন সংশ্লেষণ ইন ভিট্রো জৈবপ্রণালীগুলি সহজেই নিয়ন্ত্রণ করা যায় এবং ঝিল্লি ছাড়াই অ্যাক্সেস করা যায়। উল্লেখযোগ্যভাবে, নোবেল পুরস্কারের দিকে পরিচালিত কাজে নিরেনবার্গ এবং ম্যাথাই পরীক্ষাটি ই. কোলাই থেকে নিষ্কাশিত 30এস সহ সংশ্লেষিত প্রোটিনে তেজস্ক্রিয়ভাবে ট্যাগ করা নির্বাচিত অ্যামিনো অ্যাসিডগুলিকে অন্তর্ভুক্ত করার জন্য কোষ নিষ্কাশন-ভিত্তিক ধরনের একটি কোষ-মুক্ত ব্যবস্থা ব্যবহার করেছিল। আরও সাম্প্রতিক গবেষণা, যেমন স্পিরিন এট আল দ্বারা করা গবেষণা। তাদের কোষ-মুক্ত অনুবাদ ব্যবস্থার প্রোক্যারিওটিক এবং ইউক্যারিওটিক সংস্করণের সাথে, বর্ধিত উৎপাদনের সাথে প্রোটিন সংশ্লেষিত করেছে, উপকরণ যোগ করতে এবং পণ্য অপসারণের জন্য অবিচ্ছিন্ন প্রবাহের মতো কৌশলগুলিকে অন্তর্ভুক্ত করেছে। উৎপাদনে এই ধরনের অগ্রগতির সঙ্গে, উৎপাদনশীলতার প্রয়োগগুলি প্রসারিত করা হয়েছে, যেমন বি-সেল লিম্ফোমার জন্য সম্ভাব্য টিকা হিসাবে কাজ করার জন্য ফিউশন প্রোটিনের সংশ্লেষণ। উপরন্তু, কোষ-মুক্ত প্রোটিন সংশ্লেষণ দ্রুত প্রোটিন সংশ্লেষণের জন্য একটি নতুন বিকল্প বিকল্প হয়ে উঠছে। বিপাকীয় প্রক্রিয়াগুলির বিপাকীয় ম্যানিপুলেশন প্রকৌশল কোষ-মুক্ত ব্যবস্থার মাধ্যমে অর্জন করা হয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, বুজারা এবং অন্যান্যরা ডাইহাইড্রোক্সাইসেটোন ফসফেটের সর্বোত্তম উৎপাদনের চূড়ান্ত ফলাফল সহ, এনজাইমের মাত্রা পরিবর্তন করার সময় মেটাবোলাইটের ঘনত্ব রিয়েল-টাইমে বিশ্লেষণ করতে, ই. কোলাই থেকে এনজাইম সমন্বিত গ্লাইকোলিক নেটওয়ার্ক এক্সট্র্যাক্ট ব্যবহার করতে সক্ষম হন, যা ডাইহাইড্রোক্সাইসেটোন ফসফেট তৈরি করে। উপরন্তু, ক্যালহৌন এবং সোয়ার্টজ একটি কোষ-মুক্ত ব্যবস্থার জ্বালানীর জন্য একটি গ্লাইকোলিক মধ্যবর্তী ব্যবহার করতে সক্ষম হয়েছিল, যা ফসফোএনোলপাইরুভেট প্রতিক্রিয়াগুলিতে বিকারক ব্যবহারের তুলনায় তুলনামূলকভাবে সস্তা এটিপি উৎপাদনকে সক্ষম করে। অপ্রাকৃতিক অ্যামিনো অ্যাসিড অন্তর্ভুক্ত করার জন্য কোষ-মুক্ত ব্যবস্থাও ব্যবহার করা হয়েছে। শিমিজু এবং অন্যান্য। তারা আরএফ1 রিলিজ ফ্যাক্টর বাদ দিয়ে একটি স্টপ কোডনকে একটি সেন্স কোডনে পরিবর্তন করতে সক্ষম হয়েছিল, যা অস্বাভাবিক পরিস্থিতিতে পছন্দসই অ্যামিনো অ্যাসিড ঢোকানোর ক্ষমতাকে নির্দেশ করে। এটি এমন ব্যবস্থাগুলিতে ব্যবহৃত হয় যেখানে একটি কোষের ভিতরে কাজ করা সমস্যাযুক্ত, যেমন অ্যামিনো অ্যাসিড বিপাক প্রক্রিয়া অ্যামিনো অ্যাসিডের নির্দিষ্ট লেবেলিং প্রতিরোধ করে যা বহুমাত্রিক এন. এম. আর স্পেকট্রোস্কোপি-তে কার্যকর হবে। কিগাওয়া এট al.were একটি কোষ-মুক্ত সিস্টেমে সফলভাবে অ্যামিনো অ্যাসিড লেবেল করতে সক্ষম হয়েছে যেখানে অ্যামিনো অ্যাসিড বিপাক আর উপস্থিত ছিল না, এইভাবে এই ধরনের সিস্টেমগুলি এন. এম. আর অধ্যয়নের জন্য দরকারী করে তোলে। তথ্যসূত্র কোষ জীববিজ্ঞান