शोधकर्ताओं ने पता लगाया कि कोशिकाएं डीएनए क्षति को कैसे पहचानती हैं, उसकी मरम्मत कैसे करती हैं

जब कोशिकाएं विभाजित होती हैं, तो आनुवंशिक क्षति का काफी जोखिम होता है। आख़िरकार, कोशिका को विभाजित होने से पहले अरबों आनुवंशिक अक्षरों सहित अपनी संपूर्ण आनुवंशिक सामग्री को दोहराना होगा। यह बार-बार जीनोम में “पढ़ने की त्रुटियां” उत्पन्न करता है। किसी व्यक्ति के जीवनकाल में डीएनए क्षति के निर्माण के लिए सूरज की रोशनी, शराब और सिगरेट के संपर्क सहित अन्य कारक भी जिम्मेदार हैं।
बेशक, ऐसी चोटों की उपस्थिति में कोशिका नपुंसक नहीं होती है। इसमें जैविक तंत्रों का एक बड़ा पुस्तकालय शामिल है जो डीएनए क्षति के जवाब में सक्रिय होते हैं। इसके लिए सटीक शब्द डीएनए क्षति प्रतिक्रिया (डीडीआर) है। विशिष्ट सिग्नलिंग मार्ग आमतौर पर डीएनए क्षति की तत्काल पहचान और मरम्मत के लिए जिम्मेदार होते हैं, जिससे कोशिका का अस्तित्व सुनिश्चित होता है।
जर्मनी के बवेरिया में जूलियस-मैक्सिमिलियंस-यूनिवर्सिटैट वुर्जबर्ग (जेएमयू) के वैज्ञानिकों की एक टीम ने हाल ही में इन सिग्नलिंग मार्गों में से एक की बारीकी से जांच की है। शोधकर्ताओं ने डीएनए क्षति प्रतिक्रिया के लिए एक नए तंत्र की खोज की जो आरएनए प्रतिलेख द्वारा मध्यस्थ है। उनके निष्कर्ष डीएनए क्षति प्रतिक्रिया के वैचारिक परिप्रेक्ष्य को व्यापक बनाने और इसे आरएनए के साथ अधिक निकटता से जोड़ने का काम करते हैं।
जैव रसायन और आणविक जीव विज्ञान विभाग में कनिष्ठ अनुसंधान समूह के नेता डॉ. कैस्पर बर्गर इस अध्ययन के लिए जिम्मेदार थे। समूह ने अपनी जांच के नतीजे जीन्स एंड डेवलपमेंट जर्नल में प्रकाशित किए हैं।
“हमारे अध्ययन में, हमने तथाकथित लंबे गैर-कोडिंग आरएनए प्रतिलेखों पर ध्यान केंद्रित किया। पिछला डेटा बताता है कि इनमें से कुछ प्रतिलेख जीनोम स्थिरता के नियामक के रूप में कार्य करते हैं, ”कास्पर बर्गर कहते हैं, काम की पृष्ठभूमि समझाते हुए। अध्ययन परमाणु समृद्ध प्रचुर प्रतिलेख 1 पर केंद्रित है – जिसे NEAT1 भी कहा जाता है – जो कई ट्यूमर कोशिकाओं में उच्च सांद्रता में पाया जाता है। NEAT1 को डीएनए क्षति और सेलुलर तनाव पर प्रतिक्रिया करने के लिए भी जाना जाता है। हालाँकि, डीएनए क्षति प्रतिक्रिया में इसकी सटीक भूमिका पहले अस्पष्ट थी।
बर्गर कहते हैं, “हमारी परिकल्पना यह थी कि जीनोम की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए आरएनए चयापचय में डीएनए क्षति प्रतिक्रिया में एनईएटी1 शामिल होता है।” इस परिकल्पना का परीक्षण करने के लिए, अनुसंधान समूह ने प्रयोगात्मक रूप से जांच की कि NEAT1 मानव हड्डी के कैंसर कोशिकाओं में जीनोम – तथाकथित डीएनए डबल-स्ट्रैंड ब्रेक – को गंभीर क्षति पर कैसे प्रतिक्रिया करता है। परिणाम: “हम यह दिखाने में सक्षम थे कि डीएनए डबल-स्ट्रैंड टूटने से NEAT1 प्रतिलेखों की संख्या और NEAT1 पर N6-मिथाइलडेनोसिन निशान की मात्रा दोनों में वृद्धि होती है,” वैज्ञानिक कहते हैं।
आरएनए प्रतिलेखों पर मिथाइलडेनोसिन चिह्न एक ऐसा विषय है जिस पर वैज्ञानिक बहुत लंबे समय से विचार नहीं कर रहे हैं। वे एपिट्रांसक्रिपटॉमिक्स के क्षेत्र में आते हैं – जीव विज्ञान का क्षेत्र जो इस सवाल से निपटता है कि जीन अभिव्यक्ति के नियमन में आरएनए संशोधन कैसे शामिल हैं। मिथाइल समूह इसमें महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। उदाहरण के लिए, यह ज्ञात है कि आरएनए संशोधन अक्सर कैंसर कोशिकाओं में गलत स्थान पर होते हैं।
कैस्पर बर्गर और उनकी टीम द्वारा किए गए प्रयोगों से पता चलता है कि डीएनए डबल-स्ट्रैंड टूटने की लगातार घटना NEAT1 के अत्यधिक मिथाइलेशन का कारण बनती है, जिससे NEAT1 माध्यमिक संरचना में परिवर्तन होता है। परिणामस्वरूप, टूटे हुए डीएनए की पहचान को बढ़ावा देने के लिए इनमें से कुछ घावों पर अत्यधिक मिथाइलेटेड NEAT1 जमा हो जाता है। बदले में, NEAT1 स्तरों के प्रयोगात्मक रूप से प्रेरित दमन ने डीएनए क्षति प्रतिक्रिया में देरी की, जिसके परिणामस्वरूप डीएनए क्षति की मात्रा बढ़ गई।
NEAT1 स्वयं डीएनए क्षति की मरम्मत नहीं करता है। हालाँकि, जैसा कि वुर्जबर्ग टीम ने खोजा, यह आरएनए-बाध्यकारी डीएनए मरम्मत कारक की नियंत्रित रिलीज और सक्रियण को सक्षम बनाता है। इस तरह, कोशिका डीएनए क्षति को अत्यधिक कुशलता से पहचान और मरम्मत कर सकती है।
वैज्ञानिकों के अनुसार, डीएनए क्षति की पहचान और मरम्मत में एनईएटी1 मिथाइलेशन की भूमिका के बारे में ज्ञान उच्च एनईएटी1 अभिव्यक्ति वाले ट्यूमर के लिए नए चिकित्सीय विकल्प खोल सकता है। हालाँकि, पहले यह स्पष्ट किया जाना चाहिए कि क्या ये परिणाम, जो सरल कोशिका प्रणालियों में प्राप्त किए गए थे, जटिल ट्यूमर मॉडल में भी स्थानांतरित किए जा सकते हैं।
कैस्पर बर्गर के शोध को जर्मन कैंसर सहायता और वुर्जबर्ग में मिल्ड्रेड स्कील अर्ली करियर सेंटर फॉर कैंसर रिसर्च (एमएसएनजेड) द्वारा समर्थित किया गया था।
जब भी कोशिकाएं विभाजित होती हैं, तो आनुवंशिक सामग्री को नुकसान होने का उच्च जोखिम होता है। आख़िरकार, कोशिका को विभाजित होने से पहले अपनी संपूर्ण आनुवंशिक सामग्री की प्रतिलिपि बनानी होती है और अरबों आनुवंशिक अक्षरों की प्रतिलिपि बनानी होती है। इसके परिणामस्वरूप बार-बार जीनोम की “पढ़ने में त्रुटियां” होती हैं। हालाँकि, किसी व्यक्ति के जीवन के दौरान डीएनए क्षति के संचय के लिए अन्य कारक भी जिम्मेदार होते हैं: सूरज की रोशनी, शराब और सिगरेट के संपर्क में आना ऐसे कारकों के कुछ उदाहरण हैं जो आनुवंशिक सामग्री को नुकसान पहुंचाने के लिए जाने जाते हैं और इस प्रकार कैंसर का कारण बन सकते हैं। अन्य बातों के अलावा।
बेशक, ऐसे घावों के सामने कोशिका शक्तिहीन नहीं है। इसमें सेलुलर तंत्र की एक विस्तृत सूची है जो डीएनए क्षति के बाद गति में आती है। डीएनए क्षति प्रतिक्रिया, या संक्षेप में डीडीआर, इसके लिए तकनीकी शब्द है। विशिष्ट सिग्नलिंग रास्ते आमतौर पर डीएनए क्षति की तत्काल पहचान और मरम्मत शुरू करते हैं, जिससे कोशिका का अस्तित्व सुनिश्चित होता है।
जर्मनी के बवेरिया में जूलियस-मैक्सिमिलियंस-यूनिवर्सिटैट वुर्जबर्ग (जेएमयू) के वैज्ञानिकों की एक टीम ने अब इन सिग्नलिंग मार्गों में से एक पर करीब से नज़र डाली है। समूह ने डीएनए क्षति प्रतिक्रिया के एक नए तंत्र की पहचान की है जिसे आरएनए प्रतिलेख के माध्यम से मध्यस्थ किया जाता है। उनके परिणाम डीएनए क्षति प्रतिक्रिया पर वैचारिक दृष्टिकोण को व्यापक बनाने और इसे आरएनए चयापचय के साथ अधिक निकटता से जोड़ने में मदद करते हैं।
जैव रसायन और आणविक जीव विज्ञान विभाग में कनिष्ठ अनुसंधान समूह के नेता डॉ. कैस्पर बर्गर इस अध्ययन के लिए जिम्मेदार थे। समूह ने अपनी जांच के नतीजे जीन्स एंड डेवलपमेंट जर्नल में प्रकाशित किए हैं।
“हमारे अध्ययन में, हमने तथाकथित लंबे गैर-कोडिंग आरएनए प्रतिलेखों पर ध्यान केंद्रित किया। पिछला डेटा बताता है कि इनमें से कुछ प्रतिलेख जीनोम स्थिरता के नियामक के रूप में कार्य करते हैं, ”कास्पर बर्गर कहते हैं, काम की पृष्ठभूमि समझाते हुए। अध्ययन परमाणु समृद्ध प्रचुर प्रतिलेख 1 पर केंद्रित है – जिसे NEAT1 भी कहा जाता है – जो कई ट्यूमर कोशिकाओं में उच्च सांद्रता में पाया जाता है। NEAT1 को डीएनए क्षति और सेलुलर तनाव पर प्रतिक्रिया करने के लिए भी जाना जाता है। हालाँकि, डीएनए क्षति प्रतिक्रिया में इसकी सटीक भूमिका पहले अस्पष्ट थी।
बर्गर कहते हैं, “हमारी परिकल्पना यह थी कि जीनोम की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए आरएनए चयापचय में डीएनए क्षति प्रतिक्रिया में एनईएटी1 शामिल होता है।” इस परिकल्पना का परीक्षण करने के लिए, अनुसंधान समूह ने प्रयोगात्मक रूप से जांच की कि NEAT1 मानव हड्डी के कैंसर कोशिकाओं में जीनोम – तथाकथित डीएनए डबल-स्ट्रैंड ब्रेक – को गंभीर क्षति पर कैसे प्रतिक्रिया करता है। परिणाम: “हम यह दिखाने में सक्षम थे कि डीएनए डबल-स्ट्रैंड टूटने से NEAT1 प्रतिलेखों की संख्या और NEAT1 पर N6-मिथाइलडेनोसिन निशान की मात्रा दोनों में वृद्धि होती है,” वैज्ञानिक कहते हैं।
आरएनए प्रतिलेखों पर मिथाइलडेनोसिन चिह्न एक ऐसा विषय है जिस पर वैज्ञानिक बहुत लंबे समय से विचार नहीं कर रहे हैं। वे एपिट्रांसक्रिपटॉमिक्स के क्षेत्र में आते हैं – जीव विज्ञान का क्षेत्र जो इस सवाल से निपटता है कि जीन अभिव्यक्ति के नियमन में आरएनए संशोधन कैसे शामिल हैं। मिथाइल समूह इसमें महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। उदाहरण के लिए, यह ज्ञात है कि आरएनए संशोधन अक्सर कैंसर कोशिकाओं में गलत स्थान पर होते हैं।
कैस्पर बर्गर और उनकी टीम द्वारा किए गए प्रयोगों से पता चलता है कि डीएनए डबल-स्ट्रैंड टूटने की लगातार घटना NEAT1 के अत्यधिक मिथाइलेशन का कारण बनती है, जिससे NEAT1 माध्यमिक संरचना में परिवर्तन होता है। परिणामस्वरूप, टूटे हुए डीएनए की पहचान को बढ़ावा देने के लिए इनमें से कुछ घावों पर अत्यधिक मिथाइलेटेड NEAT1 जमा हो जाता है। बदले में, NEAT1 स्तरों के प्रयोगात्मक रूप से प्रेरित दमन ने डीएनए क्षति प्रतिक्रिया में देरी की, जिसके परिणामस्वरूप डीएनए क्षति की मात्रा बढ़ गई। (एएनआई)