পাইনের নেমাটোড রোগের প্রবর্তক হিসেবে আয়োডিন এবং অ্যাভারমেকটিনের মূল্যায়ন

পাইন নেমাটোড হল একটি কোয়ারেন্টাইন পরিযায়ী এন্ডোপ্যারাসাইট যা পাইন বনের বাস্তুতন্ত্রে মারাত্মক অর্থনৈতিক ক্ষতির কারণ হিসেবে পরিচিত। বর্তমান গবেষণায় পাইন নেমাটোডের বিরুদ্ধে হ্যালোজেনেটেড ইন্ডোলের নেমাটিসাইডাল কার্যকলাপ এবং তাদের কর্মপদ্ধতি পর্যালোচনা করা হয়েছে। পাইন নেমাটোডের বিরুদ্ধে 5-আয়োডোইনডোল এবং অ্যাভারমেকটিন (ধনাত্মক নিয়ন্ত্রণ) এর নেমাটিসাইডাল কার্যকলাপ কম ঘনত্বে (10 μg/mL) একই রকম এবং উচ্চ ছিল। 5-আয়োডোইনডোল উর্বরতা, প্রজনন কার্যকলাপ, ভ্রূণ এবং লার্ভা মৃত্যুহার এবং লোকোমোটর আচরণ হ্রাস করে। অমেরুদণ্ডী-নির্দিষ্ট গ্লুটামেট-গেটেড ক্লোরাইড চ্যানেল রিসেপ্টরগুলির সাথে লিগ্যান্ডের আণবিক মিথস্ক্রিয়া এই ধারণাটিকে সমর্থন করে যে 5-আয়োডোইনডোল, অ্যাভারমেকটিন-এর মতো, রিসেপ্টর সক্রিয় স্থানে শক্তভাবে আবদ্ধ হয়। 5-আয়োডোইনডোল নেমাটোডগুলিতে বিভিন্ন ফেনোটাইপিক বিকৃতিও ঘটায়, যার মধ্যে অস্বাভাবিক অঙ্গ পতন/সঙ্কোচন এবং বর্ধিত ভ্যাকুওলাইজেশন অন্তর্ভুক্ত। এই ফলাফলগুলি ইঙ্গিত দেয় যে ভ্যাকুওলগুলি নেমাটোড মিথাইলেশন-মধ্যস্থতা মৃত্যুতে ভূমিকা পালন করতে পারে। গুরুত্বপূর্ণভাবে, ৫-আয়োডোইনডোল উদ্ভিদ প্রজাতির (বাঁধাকপি এবং মূলা) উভয়ের জন্যই অ-বিষাক্ত ছিল। সুতরাং, এই গবেষণায় দেখা গেছে যে পরিবেশগত পরিস্থিতিতে আয়োডোইনডোল প্রয়োগ পাইন উইল্ট ইনজুরি নিয়ন্ত্রণ করতে পারে।
পাইন কাঠের নিমাটোড (Bursaphelenchus xylophilus) পাইন কাঠের নিমাটোড (PWN) এর অন্তর্গত, পরিযায়ী এন্ডোপ্যারাসাইটিক নিমাটোড যা পাইন বনের বাস্তুতন্ত্রের মারাত্মক পরিবেশগত ক্ষতির কারণ হিসেবে পরিচিত। পাইন কাঠের নিমাটোড দ্বারা সৃষ্ট পাইন উইল্ট রোগ (PWD) এশিয়া এবং ইউরোপ সহ বেশ কয়েকটি মহাদেশে একটি গুরুতর সমস্যা হয়ে উঠছে এবং উত্তর আমেরিকায়, নিমাটোড প্রবর্তিত পাইন প্রজাতি ধ্বংস করে1,2। পাইন গাছের পতন একটি প্রধান অর্থনৈতিক সমস্যা এবং এর বিশ্বব্যাপী বিস্তারের সম্ভাবনা উদ্বেগজনক3। নিম্নলিখিত পাইন প্রজাতিগুলি নেমাটোড দ্বারা সবচেয়ে বেশি আক্রান্ত হয়: Pinus densiflora, Pinus sylvestris, Pinus thunbergii, Pinus koraiensis, Pinus thunbergii, Pinus thunbergii, এবং Pinus radiata4। পাইন নিমাটোড একটি গুরুতর রোগ যা সংক্রমণের কয়েক সপ্তাহ বা মাসের মধ্যে পাইন গাছকে মেরে ফেলতে পারে। এছাড়াও, বিভিন্ন বাস্তুতন্ত্রে পাইন নিমাটোডের প্রাদুর্ভাব সাধারণ, তাই ক্রমাগত সংক্রমণ শৃঙ্খল প্রতিষ্ঠিত হয়েছে1।
Bursaphelenchus xylophilus হল একটি পৃথক উদ্ভিদ-পরজীবী নেমাটোড যা Aphelenchoidea এবং clade 102.5 এর সুপারফ্যামিলি এর অন্তর্গত। নেমাটোড ছত্রাক খায় এবং পাইন গাছের কাঠের টিস্যুতে পুনরুৎপাদন করে, চারটি ভিন্ন লার্ভা পর্যায়ে বিকশিত হয়: L1, L2, L3, L4 এবং একটি প্রাপ্তবয়স্ক ব্যক্তি1,6। খাদ্য ঘাটতির পরিস্থিতিতে, পাইন নেমাটোড একটি বিশেষ লার্ভা পর্যায়ে - ডাউয়ারে প্রবেশ করে, যা তার ভেক্টর - পাইন বার্ক বিটল (Monochamus alternatus) কে পরজীবী করে এবং সুস্থ পাইন গাছে স্থানান্তরিত হয়। সুস্থ পোষকদের মধ্যে, নেমাটোডগুলি দ্রুত উদ্ভিদের টিস্যুগুলির মধ্য দিয়ে স্থানান্তরিত হয় এবং প্যারেনকাইমেটাস কোষ খায়, যা সংক্রমণের পর এক বছরের মধ্যে বেশ কয়েকটি অতি সংবেদনশীল প্রতিক্রিয়া, পাইন শুকিয়ে যাওয়া এবং মৃত্যুর দিকে পরিচালিত করে1,7,8।
পাইন নেমাটোডের জৈবিক নিয়ন্ত্রণ দীর্ঘদিন ধরেই একটি চ্যালেঞ্জ, বিংশ শতাব্দী থেকে কোয়ারেন্টাইন ব্যবস্থা চালু রয়েছে। পাইন নেমাটোড নিয়ন্ত্রণের বর্তমান কৌশলগুলির মধ্যে রয়েছে মূলত রাসায়নিক প্রক্রিয়াকরণ, যার মধ্যে রয়েছে কাঠের ধোঁয়া এবং গাছের গুঁড়িতে নেমাটিসাইড রোপন। সর্বাধিক ব্যবহৃত নেমাটিসাইড হল অ্যাভারমেকটিন এবং অ্যাভারমেকটিন বেনজয়েট, যা অ্যাভারমেকটিন পরিবারের অন্তর্গত। এই ব্যয়বহুল রাসায়নিকগুলি অনেক নেমাটোড প্রজাতির বিরুদ্ধে অত্যন্ত কার্যকর এবং পরিবেশগতভাবে নিরাপদ বলে বিবেচিত হয়9। তবে, এই নেমাটিসাইডগুলির বারবার ব্যবহার নির্বাচনের চাপ তৈরি করবে বলে আশা করা হচ্ছে যা প্রায় নিশ্চিতভাবেই প্রতিরোধী পাইন নেমাটোডের উত্থানের দিকে পরিচালিত করবে, যেমনটি বেশ কয়েকটি পোকামাকড়ের ক্ষেত্রে প্রমাণিত হয়েছে, যেমন লেপটিনোটারসা ডেসেমলাইনেটা, প্লুটেলা জাইলোস্টেলা এবং নেমাটোড ট্রাইকোস্ট্রংগাইলাস কোলুব্রিফর্মিস এবং অস্টারটাজিয়া সার্কমিন্টা, যারা ধীরে ধীরে অ্যাভারমেকটিন 10,11,12 এর বিরুদ্ধে প্রতিরোধ গড়ে তুলেছে। অতএব, PVD নিয়ন্ত্রণের জন্য বিকল্প, সাশ্রয়ী এবং পরিবেশগতভাবে বন্ধুত্বপূর্ণ ব্যবস্থা খুঁজে বের করার জন্য প্রতিরোধের ধরণগুলি নিয়মিত অধ্যয়ন করা এবং নেমাটিসাইডগুলি ক্রমাগত পরীক্ষা করা প্রয়োজন। সাম্প্রতিক দশকগুলিতে, বেশ কয়েকজন লেখক নেমাটোড নিয়ন্ত্রণ এজেন্ট হিসাবে উদ্ভিদের নির্যাস, অপরিহার্য তেল এবং উদ্বায়ী পদার্থ ব্যবহারের প্রস্তাব করেছেন13,14,15,16।
আমরা সম্প্রতি Caenorhabditis elegans 17-তে ইন্ডোল, একটি আন্তঃকোষীয় এবং আন্তঃরাজ্য সংকেত অণুর নেমাটিসাইডাল কার্যকলাপ প্রদর্শন করেছি। ইন্ডোল হল মাইক্রোবিয়াল বাস্তুবিদ্যায় একটি বিস্তৃত আন্তঃকোষীয় সংকেত, যা মাইক্রোবিয়াল ফিজিওলজি, স্পোর গঠন, প্লাজমিড স্থিতিশীলতা, ওষুধ প্রতিরোধ, জৈবফিল্ম গঠন এবং ভাইরুলেন্স 18, 19-কে প্রভাবিত করে এমন অসংখ্য কার্য নিয়ন্ত্রণ করে। অন্যান্য রোগজীবাণু নেমাটোডের বিরুদ্ধে ইন্ডোল এবং এর ডেরিভেটিভের কার্যকলাপ অধ্যয়ন করা হয়নি। এই গবেষণায়, আমরা পাইন নেমাটোডের বিরুদ্ধে 34টি ইন্ডোলের নেমাটিসাইডাল কার্যকলাপ তদন্ত করেছি এবং মাইক্রোস্কোপি, টাইম-ল্যাপস ফটোগ্রাফি এবং আণবিক ডকিং পরীক্ষা ব্যবহার করে সবচেয়ে শক্তিশালী 5-আয়োডোইন্ডোলের ক্রিয়া প্রক্রিয়া ব্যাখ্যা করেছি এবং বীজ অঙ্কুরোদগম পরীক্ষা ব্যবহার করে উদ্ভিদের উপর এর বিষাক্ত প্রভাব মূল্যায়ন করেছি।
ইন্ডোলের উচ্চ ঘনত্ব (>১.০ মিলিমিটার) পূর্বে নেমাটোডের উপর নেমাটিসাইডাল প্রভাব ফেলে বলে জানা গেছে। বি. জাইলোফিলাস (মিশ্র জীবন পর্যায়) কে ১ মিলিমিটারে ইন্ডোল বা ৩৩টি ভিন্ন ইন্ডোল ডেরিভেটিভ দিয়ে চিকিৎসা করার পর, নিয়ন্ত্রণ এবং চিকিত্সা করা গোষ্ঠীতে জীবিত এবং মৃত নেমাটোড গণনা করে বি. জাইলোফিলাসের মৃত্যুহার পরিমাপ করা হয়েছিল। পাঁচটি ইন্ডোলে উল্লেখযোগ্য নেমাটিসাইডাল কার্যকলাপ প্রদর্শন করা হয়েছিল; ২৪ ঘন্টা পরে চিকিৎসা না করা নিয়ন্ত্রণ গোষ্ঠীর বেঁচে থাকার হার ছিল ৯৫ ± ৭%। পরীক্ষিত ৩৪টি ইন্ডোলের মধ্যে, ১ মিলিমিটারে ৫-আয়োডোইনডোল এবং ৪-ফ্লুরোইনডোল ১০০% মৃত্যুহার ঘটায়, যেখানে ৫,৬-ডাইফ্লুরোইনডিগো, মিথাইলিনডোল-৭-কার্বক্সিলেট এবং ৭-আয়োডোইনডোল প্রায় ৫০% মৃত্যুহার ঘটায় (সারণী ১)।
পাইন কাঠের নেমাটোডের ভ্যাকুওল গঠন এবং বিপাকের উপর 5-আয়োডোইনডোলের প্রভাব। (A) প্রাপ্তবয়স্ক পুরুষ নেমাটোডের উপর অ্যাভারমেকটিন এবং 5-আয়োডোইনডোলের প্রভাব, (B) L1 পর্যায়ের নেমাটোডের ডিম এবং (C) B. জাইলোফিলাসের বিপাক, (i) 0 ঘন্টায় ভ্যাকুওল পরিলক্ষিত হয়নি, চিকিৎসার ফলে (ii) ভ্যাকুওল, (iii) একাধিক ভ্যাকুওল জমা, (iv) ভ্যাকুওল ফুলে যাওয়া, (v) ভ্যাকুওলের সংমিশ্রণ এবং (vi) বিশাল ভ্যাকুওল তৈরি হয়েছে। লাল তীরগুলি ভ্যাকুওলের ফুলে যাওয়া নির্দেশ করে, নীল তীরগুলি ভ্যাকুওলের সংমিশ্রণ নির্দেশ করে এবং কালো তীরগুলি বিশাল ভ্যাকুওল নির্দেশ করে। স্কেল বার = 50 μm।
এছাড়াও, এই গবেষণায় পাইন নেমাটোডগুলিতে মিথেন-প্ররোচিত মৃত্যুর ধারাবাহিক প্রক্রিয়াও বর্ণনা করা হয়েছে (চিত্র 4C)। মিথেনোজেনিক মৃত্যু হল একটি নন-অ্যাপোপটোটিক ধরণের কোষ মৃত্যু যা বিশিষ্ট সাইটোপ্লাজমিক ভ্যাকুওল জমা হওয়ার সাথে যুক্ত। পাইন নেমাটোডগুলিতে পরিলক্ষিত রূপগত ত্রুটিগুলি মিথেন-প্ররোচিত মৃত্যুর প্রক্রিয়ার সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত বলে মনে হয়। বিভিন্ন সময়ে মাইক্রোস্কোপিক পরীক্ষায় দেখা গেছে যে 5-আয়োডোইনডোলের (0.1 মিমি) সংস্পর্শে আসার 20 ঘন্টা পরে দৈত্যাকার ভ্যাকুওল তৈরি হয়েছিল। 8 ঘন্টা চিকিত্সার পরে মাইক্রোস্কোপিক ভ্যাকুওল দেখা গেছে এবং 12 ঘন্টা পরে তাদের সংখ্যা বৃদ্ধি পেয়েছে। 14 ঘন্টা পরে বেশ কয়েকটি বৃহৎ ভ্যাকুওল দেখা গেছে। 12-16 ঘন্টা চিকিত্সার পরে বেশ কয়েকটি ফিউজড ভ্যাকুওল স্পষ্টভাবে দৃশ্যমান ছিল, যা ইঙ্গিত করে যে ভ্যাকুওল ফিউশন হল মিথেনোজেনিক ডেথ মেকানিজমের ভিত্তি। 20 ঘন্টা পরে, কৃমি জুড়ে বেশ কয়েকটি বিশাল ভ্যাকুওল পাওয়া গেছে। এই পর্যবেক্ষণগুলি সি. এলিগ্যান্সে মেটুওসিসের প্রথম প্রতিবেদনের প্রতিনিধিত্ব করে।
৫-আয়োডোইনডোল-চিকিৎসা করা কৃমিতে, ভ্যাকুওল একত্রিতকরণ এবং ফেটে যাওয়াও পরিলক্ষিত হয়েছিল (চিত্র ৫), যা পরিবেশে কৃমির বাঁকানো এবং ভ্যাকুওল নির্গমন দ্বারা প্রমাণিত। ডিমের খোসার ঝিল্লিতেও ভ্যাকুওল ব্যাঘাত লক্ষ্য করা গেছে, যা সাধারণত ডিম ফোটার সময় L2 দ্বারা অক্ষত থাকে (পরিপূরক চিত্র S2)। এই পর্যবেক্ষণগুলি ভ্যাকুওল গঠন এবং পুঁজ প্রক্রিয়ায় তরল জমা এবং অসমোরেগুলেটরি ব্যর্থতার পাশাপাশি বিপরীতমুখী কোষের আঘাত (RCI) জড়িত থাকার বিষয়টি সমর্থন করে (চিত্র ৫)।
পর্যবেক্ষণকৃত ভ্যাকুওল গঠনে আয়োডিনের ভূমিকা অনুমান করে, আমরা সোডিয়াম আয়োডাইড (NaI) এবং পটাসিয়াম আয়োডাইড (KI) এর নেমাটিসাইডাল কার্যকলাপ তদন্ত করেছি। তবে, ঘনত্বে (0.1, 0.5 বা 1 mM), তারা নেমাটোড বেঁচে থাকা বা ভ্যাকুওল গঠনের উপর কোনও প্রভাব ফেলেনি (পরিপূরক চিত্র S5), যদিও 1 mM KI এর সামান্য নেমাটিসাইডাল প্রভাব ছিল। অন্যদিকে, 5-আয়োডোইনডোলের মতো 7-আয়োডোইনডোল (1 বা 2 mM), একাধিক ভ্যাকুওল এবং কাঠামোগত বিকৃতি প্ররোচিত করেছিল (পরিপূরক চিত্র S6)। দুটি আয়োডোইনডোল পাইন নেমাটোডে একই রকম ফেনোটাইপিক বৈশিষ্ট্য দেখিয়েছিল, যেখানে NaI এবং KI তা করেনি। মজার বিষয় হল, পরীক্ষিত ঘনত্বে (ডেটা দেখানো হয়নি) ইনডোল B. জাইলোফিলাসে ভ্যাকুওল গঠন প্ররোচিত করেনি। সুতরাং, ফলাফল নিশ্চিত করেছে যে ইন্ডোল-আয়োডিন কমপ্লেক্স B. জাইলোফিলাসের ভ্যাকুওলাইজেশন এবং বিপাকের জন্য দায়ী।
নেমাটিসাইডাল কার্যকলাপের জন্য পরীক্ষিত ইনডোলগুলির মধ্যে, 5-আয়োডোইনডোলের সর্বোচ্চ স্লিপ সূচক ছিল -5.89 kcal/mol, তারপরে 7-আয়োডোইনডোল (-4.48 kcal/mol), 4-ফ্লুরোইনডোল (-4.33), এবং ইন্ডোল (-4.03) (চিত্র 6)। 5-আয়োডোইনডোলের সাথে লিউসিন 218 এর শক্তিশালী ব্যাকবোন হাইড্রোজেন বন্ধন এর বন্ধনকে স্থিতিশীল করে, যেখানে অন্যান্য সমস্ত ইন্ডোল ডেরিভেটিভস পার্শ্ব শৃঙ্খল হাইড্রোজেন বন্ধনের মাধ্যমে সেরিন 260 এর সাথে আবদ্ধ হয়। অন্যান্য মডেল করা আয়োডোইন্ডোলের মধ্যে, 2-আয়োডোইন্ডোলের বন্ধন মান -5.248 kcal/mol, যা লিউসিন 218 এর সাথে এর প্রধান হাইড্রোজেন বন্ধনের কারণে। অন্যান্য পরিচিত বন্ধনের মধ্যে রয়েছে 3-আয়োডোইন্ডোল (-4.3 kcal/mol), 4-আয়োডোইন্ডোল (-4.0 kcal/mol), এবং 6-ফ্লুরোইন্ডোল (-2.6 kcal/mol) (পরিপূরক চিত্র S8)। ৫-আয়োডোইনডোল এবং ২-আয়োডোইনডোল বাদে বেশিরভাগ হ্যালোজেনেটেড ইন্ডোল এবং ইন্ডোল নিজেই সেরিন ২৬০ এর সাথে একটি বন্ধন তৈরি করে। লিউসিন ২১৮ এর সাথে হাইড্রোজেন বন্ধন কার্যকর রিসেপ্টর-লিগ্যান্ড বন্ধনের ইঙ্গিত দেয়, যেমনটি আইভারমেকটিনের ক্ষেত্রে দেখা গেছে (পরিপূরক চিত্র S7), নিশ্চিত করে যে আইভারমেকটিনের মতো ৫-আয়োডোইনডোল এবং ২-আয়োডোইনডোল, লিউসিন ২১৮ (চিত্র 6 এবং পরিপূরক চিত্র S8) এর মাধ্যমে GluCL রিসেপ্টরের সক্রিয় স্থানে শক্তভাবে আবদ্ধ হয়। আমরা প্রস্তাব করছি যে GluCL কমপ্লেক্সের খোলা ছিদ্র কাঠামো বজায় রাখার জন্য এই বাঁধন প্রয়োজন এবং GluCL রিসেপ্টরের সক্রিয় স্থানে শক্তভাবে আবদ্ধ হয়ে, ৫-আয়োডোইনডোল, ২-আয়োডোইনডোল, অ্যাভারমেকটিন এবং আইভারমেকটিন আয়ন চ্যানেলকে খোলা রাখে এবং তরল গ্রহণের অনুমতি দেয়।
ইন্ডোল এবং হ্যালোজেনেটেড ইন্ডোলের GluCL-এর সাথে আণবিক ডকিং। (A) ইন্ডোল, (B) 4-ফ্লুরোইন্ডোল, (C) 7-আয়োডোইন্ডোল এবং (D) 5-আয়োডোইন্ডোল লিগ্যান্ডের GluCL-এর সক্রিয় স্থানে আবদ্ধকরণের অভিমুখ। প্রোটিনটি একটি ফিতা দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা হয় এবং মেরুদণ্ডের হাইড্রোজেন বন্ধনগুলি হলুদ বিন্দুযুক্ত রেখা হিসাবে দেখানো হয়। (A′), (B′), (C′), এবং (D′) পার্শ্ববর্তী অ্যামিনো অ্যাসিড অবশিষ্টাংশের সাথে সংশ্লিষ্ট লিগ্যান্ডগুলির মিথস্ক্রিয়া দেখায় এবং পার্শ্ব-শৃঙ্খল হাইড্রোজেন বন্ধনগুলি গোলাপী বিন্দুযুক্ত তীর দ্বারা নির্দেশিত হয়।
বাঁধাকপি এবং মূলার বীজের অঙ্কুরোদগমের উপর 5-আয়োডোইনডোলের বিষাক্ত প্রভাব মূল্যায়নের জন্য পরীক্ষা-নিরীক্ষা করা হয়েছিল। 5-আয়োডোইনডোল (0.05 বা 0.1 মিমি) বা অ্যাভারমেকটিন (10 μg/মিলি) প্রাথমিক অঙ্কুরোদগম এবং চারাগাছের উত্থানের উপর খুব কম বা কোনও প্রভাব ফেলেনি (চিত্র 7)। এছাড়াও, অপরিশোধিত নিয়ন্ত্রণ এবং 5-আয়োডোইনডোল বা অ্যাভারমেকটিন দিয়ে চিকিত্সা করা বীজের অঙ্কুরোদগমের হারের মধ্যে কোনও উল্লেখযোগ্য পার্থক্য পাওয়া যায়নি। মূলের দৈর্ঘ্য এবং পার্শ্বীয় শিকড়ের সংখ্যার উপর প্রভাব নগণ্য ছিল, যদিও 5-আয়োডোইনডোলের 1 মিমি (এর সক্রিয় ঘনত্বের 10 গুণ) পার্শ্বীয় শিকড়ের বিকাশকে কিছুটা বিলম্বিত করেছিল। এই ফলাফলগুলি নির্দেশ করে যে 5-আয়োডোইনডোল উদ্ভিদ কোষের জন্য অ-বিষাক্ত এবং অধ্যয়ন করা ঘনত্বে উদ্ভিদের বিকাশ প্রক্রিয়ায় হস্তক্ষেপ করে না।
বীজ অঙ্কুরোদগমের উপর ৫-আয়োডোইনডোলের প্রভাব। মুরাশিগে এবং স্কুগ আগর মাধ্যমে অ্যাভারমেকটিন বা ৫-আয়োডোইনডোল সহ বা ছাড়াই বি. ওলেরেসিয়া এবং আর. র‍্যাফানিস্ট্রাম বীজের অঙ্কুরোদগম, অঙ্কুরোদগম এবং পার্শ্বীয় মূলোৎপাদন। ২২°C তাপমাত্রায় ৩ দিন ইনকিউবেশনের পর অঙ্কুরোদগম রেকর্ড করা হয়েছিল।
এই গবেষণায় ইনডোল দ্বারা নেমাটোড হত্যার বেশ কয়েকটি ঘটনা রিপোর্ট করা হয়েছে। গুরুত্বপূর্ণ বিষয় হল, পাইন সূঁচে আয়োডোইনডোল মিথাইলেশন (ছোট ভ্যাকুওল জমা হওয়ার ফলে সৃষ্ট একটি প্রক্রিয়া যা ধীরে ধীরে বিশাল ভ্যাকুওলে মিশে যায়, যা অবশেষে ঝিল্লি ফেটে যায় এবং মৃত্যুর দিকে পরিচালিত করে) প্ররোচিত করার এটিই প্রথম রিপোর্ট, যেখানে আয়োডোইনডোল বাণিজ্যিক নেমাটিসাইড অ্যাভারমেকটিনের মতো উল্লেখযোগ্য নেমাটিসাইডাল বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে।
প্রোক্যারিওট এবং ইউক্যারিওটে ইন্ডোলগুলি একাধিক সংকেত ফাংশন প্রয়োগ করে বলে পূর্বে জানা গেছে, যার মধ্যে রয়েছে বায়োফিল্ম প্রতিরোধ/গঠন, ব্যাকটেরিয়া বেঁচে থাকা এবং রোগজীবাণু19,32,33,34। সম্প্রতি, হ্যালোজেনেটেড ইন্ডোল, ইন্ডোল অ্যালকালয়েড এবং আধা-সিন্থেটিক ইন্ডোল ডেরিভেটিভের সম্ভাব্য থেরাপিউটিক প্রভাব ব্যাপক গবেষণার আগ্রহ আকর্ষণ করেছে35,36,37। উদাহরণস্বরূপ, হ্যালোজেনেটেড ইন্ডোলগুলি স্থায়ী এসচেরিচিয়া কোলি এবং স্ট্যাফিলোকক্কাস অরিয়াস কোষকে মেরে ফেলতে দেখা গেছে37। এছাড়াও, অন্যান্য প্রজাতি, বংশ এবং রাজ্যের বিরুদ্ধে হ্যালোজেনেটেড ইন্ডোলের কার্যকারিতা অধ্যয়ন করা বৈজ্ঞানিক আগ্রহের বিষয় এবং এই গবেষণাটি এই লক্ষ্য অর্জনের দিকে একটি পদক্ষেপ।
এখানে, আমরা বিপরীতমুখী কোষের আঘাত (RCI) এবং মিথাইলেশনের উপর ভিত্তি করে C. এলিগ্যান্সে 5-আয়োডোইনডোল-প্ররোচিত প্রাণঘাতীতার জন্য একটি প্রক্রিয়া প্রস্তাব করছি (চিত্র 4C এবং 5)। ফোলাভাব এবং ভ্যাকুওলার ডিজেনারেশনের মতো এডিমেটাস পরিবর্তনগুলি RCI এবং মিথাইলেশনের সূচক, যা সাইটোপ্লাজমে বিশাল ভ্যাকুওল হিসাবে প্রকাশিত হয়48,49। RCI ATP উৎপাদন হ্রাস করে শক্তি উৎপাদনে হস্তক্ষেপ করে, ATPase পাম্পের ব্যর্থতা সৃষ্টি করে, অথবা কোষের ঝিল্লি ব্যাহত করে এবং Na+, Ca2+ এবং জলের দ্রুত প্রবাহ ঘটায়50,51,52। Ca2+ এবং জলের প্রবাহের কারণে সাইটোপ্লাজমে তরল জমা হওয়ার ফলে প্রাণী কোষে ইন্ট্রাসাইটোপ্লাজমিক ভ্যাকুওল তৈরি হয়53। মজার বিষয় হল, কোষের ক্ষতির এই প্রক্রিয়াটি যদি অস্থায়ী হয় এবং কোষগুলি একটি নির্দিষ্ট সময়ের জন্য ATP তৈরি করতে শুরু করে তবে তা বিপরীতমুখী হতে পারে, কিন্তু যদি ক্ষতিটি অব্যাহত থাকে বা আরও খারাপ হয়, তবে কোষগুলি মারা যায়। 54 আমাদের পর্যবেক্ষণগুলি দেখায় যে 5-আয়োডোইনডোল দিয়ে চিকিত্সা করা নেমাটোডগুলি চাপের অবস্থার সংস্পর্শে আসার পরে স্বাভাবিক জৈব সংশ্লেষণ পুনরুদ্ধার করতে অক্ষম।
B. xylophilus-এ 5-আয়োডোইনডোল দ্বারা সৃষ্ট মিথাইলেশন ফেনোটাইপ আয়োডিনের উপস্থিতি এবং এর আণবিক বন্টনের কারণে হতে পারে, কারণ 7-আয়োডোইনডোলের B. xylophilus-এর উপর 5-আয়োডোইনডোলের তুলনায় কম প্রতিরোধমূলক প্রভাব ছিল (টেবিল 1 এবং পরিপূরক চিত্র S6)। এই ফলাফলগুলি আংশিকভাবে Maltese et al. (2014) এর গবেষণার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ, যারা রিপোর্ট করেছেন যে U251 কোষে প্যারা- থেকে মেটা-পজিশনে ইন্ডোলের পাইরিডাইল নাইট্রোজেন অংশের স্থানান্তর, ভ্যাকুওলাইজেশন, বৃদ্ধি বাধা এবং সাইটোটক্সিসিটি বাতিল করা হয়েছে, যা পরামর্শ দেয় যে প্রোটিনের একটি নির্দিষ্ট সক্রিয় স্থানের সাথে অণুর মিথস্ক্রিয়া অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ27,44,45। এই গবেষণায় পর্যবেক্ষণ করা ইন্ডোল বা হ্যালোজেনেটেড ইন্ডোল এবং GluCL রিসেপ্টরের মধ্যে মিথস্ক্রিয়াও এই ধারণাটিকে সমর্থন করে, কারণ 5- এবং 2-আয়োডোইনডোল পরীক্ষা করা অন্যান্য ইন্ডোলের তুলনায় GluCL রিসেপ্টরের সাথে আরও দৃঢ়ভাবে আবদ্ধ হতে দেখা গেছে (চিত্র 6 এবং পরিপূরক চিত্র S8)। ইন্ডোলের দ্বিতীয় বা পঞ্চম অবস্থানে থাকা আয়োডিন ব্যাকবোন হাইড্রোজেন বন্ধনের মাধ্যমে GluCL রিসেপ্টরের লিউসিন 218 এর সাথে আবদ্ধ হতে দেখা গেছে, যেখানে অন্যান্য হ্যালোজেনেটেড ইন্ডোল এবং ইন্ডোল নিজেই সেরিন 260 এর সাথে দুর্বল পার্শ্ব-শৃঙ্খল হাইড্রোজেন বন্ধন তৈরি করে (চিত্র 6)। অতএব, আমরা অনুমান করি যে হ্যালোজেনের স্থানীয়করণ ভ্যাকুওলার ডিজেনারেশনের প্রবর্তনে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে, যেখানে 5-আয়োডোইন্ডোলের টাইট বাইন্ডিং আয়ন চ্যানেলকে খোলা রাখে, যার ফলে দ্রুত তরল প্রবাহ এবং ভ্যাকুওল ফেটে যাওয়ার সুযোগ হয়। তবে, 5-আয়োডোইন্ডোলের ক্রিয়া প্রক্রিয়ার বিস্তারিত প্রক্রিয়া নির্ধারণ করা এখনও বাকি।
৫-আয়োডোইনডোলের ব্যবহারিক প্রয়োগের আগে, উদ্ভিদের উপর এর বিষাক্ত প্রভাব বিশ্লেষণ করা উচিত। আমাদের বীজ অঙ্কুরোদগম পরীক্ষায় দেখা গেছে যে অধ্যয়নকৃত ঘনত্বে ৫-আয়োডোইনডোল বীজ অঙ্কুরোদগম বা পরবর্তী বিকাশ প্রক্রিয়ার উপর কোনও নেতিবাচক প্রভাব ফেলেনি (চিত্র ৭)। সুতরাং, এই গবেষণাটি পাইন গাছের জন্য পাইন নেমাটোডের ক্ষতিকারকতা নিয়ন্ত্রণের জন্য পরিবেশগত পরিবেশে ৫-আয়োডোইনডোল ব্যবহারের একটি ভিত্তি প্রদান করে।
পূর্ববর্তী প্রতিবেদনগুলিতে প্রমাণিত হয়েছে যে ইনডোল-ভিত্তিক থেরাপি অ্যান্টিবায়োটিক প্রতিরোধ এবং ক্যান্সারের অগ্রগতির সমস্যা সমাধানের জন্য একটি সম্ভাব্য পদ্ধতির প্রতিনিধিত্ব করে55। এছাড়াও, ইনডোলে অ্যান্টিব্যাকটেরিয়াল, ক্যান্সার প্রতিরোধী, অ্যান্টিঅক্সিডেন্ট, প্রদাহ-বিরোধী, ডায়াবেটিস-বিরোধী, অ্যান্টিভাইরাল, অ্যান্টিপ্রোলিফারেটিভ এবং যক্ষ্মা-বিরোধী কার্যকলাপ রয়েছে এবং ওষুধ বিকাশের জন্য একটি আশাব্যঞ্জক ভিত্তি হিসেবে কাজ করতে পারে56,57। এই গবেষণাটি প্রথমবারের মতো অ্যান্টিপ্যারাসাইটিক এবং অ্যানথেলমিন্টিক এজেন্ট হিসাবে আয়োডিনের সম্ভাব্য ব্যবহারের পরামর্শ দেয়।
অ্যাভারমেকটিন তিন দশক আগে আবিষ্কৃত হয়েছিল এবং ২০১৫ সালে নোবেল পুরষ্কার জিতেছিল, এবং কৃমিনাশক হিসেবে এর ব্যবহার এখনও সক্রিয়ভাবে চলছে। তবে, নেমাটোড এবং পোকামাকড়ের মধ্যে অ্যাভারমেকটিন প্রতিরোধের দ্রুত বিকাশের কারণে, পাইন গাছে PWN সংক্রমণ নিয়ন্ত্রণের জন্য একটি বিকল্প, কম খরচের এবং পরিবেশ বান্ধব কৌশল প্রয়োজন। এই গবেষণায় 5-আয়োডোইনডোল কীভাবে পাইন নেমাটোডগুলিকে মেরে ফেলে এবং 5-আয়োডোইনডোল উদ্ভিদ কোষের জন্য কম বিষাক্ততা রাখে তাও রিপোর্ট করা হয়েছে, যা এর ভবিষ্যতের বাণিজ্যিক প্রয়োগের জন্য ভাল সম্ভাবনা উন্মুক্ত করে।
সমস্ত পরীক্ষা-নিরীক্ষা কোরিয়ার গিয়ংসানে অবস্থিত ইয়েংনাম বিশ্ববিদ্যালয়ের নীতিশাস্ত্র কমিটি দ্বারা অনুমোদিত হয়েছিল এবং পদ্ধতিগুলি ইয়েংনাম বিশ্ববিদ্যালয়ের নীতিশাস্ত্র কমিটির নির্দেশিকা অনুসারে সম্পাদিত হয়েছিল।
ডিম ফোটার হার (HR) নির্ণয়ের জন্য, ১ দিন বয়সী প্রাপ্তবয়স্ক নেমাটোড (প্রায় ১০০টি স্ত্রী এবং ১০০টি পুরুষ) ছত্রাকযুক্ত পেট্রি ডিশে স্থানান্তরিত করা হয়েছিল এবং ২৪ ঘন্টা ধরে বাড়তে দেওয়া হয়েছিল। এরপর ডিমগুলিকে আলাদা করে ৫-আয়োডোইনডোল (০.০৫ মিমি এবং ০.১ মিমি) অথবা অ্যাভারমেকটিন (১০ μg/মিলি) দিয়ে জীবাণুমুক্ত পাতিত জলে সাসপেনশন হিসেবে ব্যবহার করা হয়েছিল। এই সাসপেনশনগুলি (৫০০ μl; প্রায় ১০০টি ডিম) একটি ২৪-কূপ টিস্যু কালচার প্লেটের কূপে স্থানান্তরিত করা হয়েছিল এবং ২২ ডিগ্রি সেলসিয়াসে ইনকিউবেশন করা হয়েছিল। ইনকিউবেশনের ২৪ ঘন্টা পরে L2 গণনা করা হয়েছিল কিন্তু একটি সূক্ষ্ম প্ল্যাটিনাম তার দিয়ে উদ্দীপিত করার সময় কোষগুলি নড়াচড়া না করলে মৃত বলে বিবেচিত হত। এই পরীক্ষাটি দুটি পর্যায়ে পরিচালিত হয়েছিল, প্রতিটিতে ছয়টি পুনরাবৃত্তি সহ। উভয় পরীক্ষার তথ্য একত্রিত করে উপস্থাপন করা হয়েছিল। HR এর শতাংশ নিম্নরূপ গণনা করা হয়েছে:
পূর্বে উন্নত পদ্ধতি ব্যবহার করে লার্ভা মৃত্যুহার মূল্যায়ন করা হয়েছিল। নিমাটোডের ডিম সংগ্রহ করা হয়েছিল এবং জীবাণুমুক্ত পাতিত জলে ডিম ফুটিয়ে ভ্রূণগুলিকে সিঙ্ক্রোনাইজ করা হয়েছিল যাতে L2 স্তরের লার্ভা তৈরি হয়। সিঙ্ক্রোনাইজড লার্ভা (প্রায় 500টি নেমাটোড) 5-আয়োডোইনডোল (0.05 মিমি এবং 0.1 মিমি) অথবা অ্যাভারমেকটিন (10 μg/মিলি) দিয়ে চিকিত্সা করা হয়েছিল এবং B. cinerea Petri প্লেটে লালন-পালন করা হয়েছিল। 22 °C তাপমাত্রায় 48 ঘন্টা ইনকিউবেশনের পর, নিমাটোডগুলি জীবাণুমুক্ত পাতিত জলে সংগ্রহ করা হয়েছিল এবং L2, L3 এবং L4 স্তরের উপস্থিতি পরীক্ষা করা হয়েছিল। L3 এবং L4 স্তরের উপস্থিতি লার্ভা রূপান্তর নির্দেশ করে, যেখানে L2 স্তরের উপস্থিতি কোনও রূপান্তর নির্দেশ করে না। iRiS™ ডিজিটাল সেল ইমেজিং সিস্টেম ব্যবহার করে ছবি সংগ্রহ করা হয়েছিল। এই পরীক্ষাটি দুটি পর্যায়ে পরিচালিত হয়েছিল, প্রতিটিতে ছয়টি পুনরাবৃত্তি ছিল। উভয় পরীক্ষার তথ্য একত্রিত করে উপস্থাপন করা হয়েছিল।
মুরাশিগে এবং স্কুগ আগর প্লেটে অঙ্কুরোদগম পরীক্ষা ব্যবহার করে বীজের উপর ৫-আয়োডোইনডোল এবং অ্যাভারমেকটিনের বিষাক্ততা মূল্যায়ন করা হয়েছিল। ৬২ বি. ওলেরেসিয়া এবং আর. র‍্যাফানিস্ট্রাম বীজ প্রথমে জীবাণুমুক্ত পাতিত জলে একদিন ভিজিয়ে রাখা হয়েছিল, ১ মিলি ১০০% ইথানল দিয়ে ধুয়ে নেওয়া হয়েছিল, ১ মিলি ৫০% বাণিজ্যিক ব্লিচ (৩% সোডিয়াম হাইপোক্লোরাইট) দিয়ে ১৫ মিনিটের জন্য জীবাণুমুক্ত করা হয়েছিল এবং ১ মিলি জীবাণুমুক্ত জল দিয়ে পাঁচবার ধুয়ে নেওয়া হয়েছিল। এরপর জীবাণুমুক্ত বীজগুলিকে ০.৮৬ গ্রাম/লি (০.২X) মুরাশিগে এবং স্কুগ মিডিয়াম এবং ০.৭% ব্যাকটেরিওলজিক্যাল আগর ধারণকারী অঙ্কুরোদগম আগর প্লেটে চাপ দেওয়া হয়েছিল যার মধ্যে ৫-আয়োডোইনডোল বা অ্যাভারমেকটিন থাকে বা না থাকে। এরপর প্লেটগুলিকে ২২ ডিগ্রি সেলসিয়াসে ইনকিউবেশন করা হয়েছিল এবং ৩ দিন ইনকিউবেশনের পর ছবি তোলা হয়েছিল। এই পরীক্ষাটি দুটি পর্যায়ে পরিচালিত হয়েছিল, যার প্রতিটিতে ছয়টি পুনরাবৃত্তি ছিল।