आण्विक आकार शिफ्टर्स

UNM टीम ने पाया कि प्रोटीन डीएनए को पढ़ने से लेकर उसकी मरम्मत तक, नए कैंसर उपचारों की ओर इशारा करते हुए जा सकते हैं

हमारी प्रत्येक कोशिका के अंदर निवास करनाहमारा डीएनए प्रोटीन बनाने के लिए व्यंजनों की एक किताब की तरह काम करता है। लेकिन अगर कोई नुस्खा गलत है, तो सेल क्या करता है?

पेंग माओ, पीएचडी, और उनकी टीम ने घटनाओं की एक जटिल श्रृंखला की खोज की जिसका उपयोग कोशिकाएं हमारे डीएनए की मरम्मत के लिए करती हैं क्योंकि व्यंजनों को पढ़ा जा रहा है। टीम ने 20 जुलाई के ऑनलाइन संस्करण में अपना अध्ययन प्रकाशित किया नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज की कार्यवाही. उनके निष्कर्षों से कैंसर के उपचार में सुधार हो सकता है।

यूएनएम डिवीजन ऑफ मॉलिक्यूलर मेडिसिन में सहायक प्रोफेसर माओ बताते हैं कि हमारी प्रत्येक कोशिका में प्रोटीन होता है जो इसे अपने कार्यों को पूरा करने में सक्षम बनाता है। डीएनए इन सभी प्रोटीनों के लिए अपनी सीढ़ी जैसी संरचना के चरणों में व्यंजनों को एन्कोड करता है।

लेकिन, माओ कहते हैं, "डीएनए उतना स्थिर नहीं है जितना कि लोग मूल रूप से सोचते थे। इसे क्षतिग्रस्त किया जा सकता है - दूसरे शब्दों में, रासायनिक रूप से संशोधित।"

क्षति की मरम्मत के लिए कोशिकाएं कई अलग-अलग तरीकों का इस्तेमाल करती हैं। माओ और उनकी टीम, जिसमें यूएनएम के वैज्ञानिक और वाशिंगटन स्टेट यूनिवर्सिटी में उनकी पूर्व प्रयोगशाला में शामिल हैं, ने इन विधियों में से एक का अध्ययन किया, जिसे ट्रांसक्रिप्शन-युग्मित डीएनए मरम्मत कहा जाता है।

प्रतिलेखन एक प्रक्रिया का पहला चरण है जिसका उपयोग कोशिकाएं डीएनए कोड को प्रोटीन में अनुवाद करने के लिए करती हैं। एक कोशिका नाभिक के छोटे से स्थान के अंदर, डीएनए अपने आप में जटिल रूप से हवा करता है। प्रोटीन बनाने के लिए, कोशिका को डीएनए के उस भाग को खोलना और अलग करना चाहिए जिसमें जीन अनुक्रम होता है - उस प्रोटीन के लिए नुस्खा।

ट्रांसक्रिप्शन में, आरएनए पोलीमरेज़ नामक प्रोटीन का एक समूह अनसुलझे और अलग डीएनए के साथ यात्रा करता है, जीन को डिकोड करता है और मैसेंजर आरएनए नामक अणुओं का निर्माण करता है। मैसेंजर आरएनए तब कोशिका की प्रोटीन बनाने वाली संरचनाओं की यात्रा करता है।

ट्रांसक्रिप्शन के दौरान, आरएनए पोलीमरेज़ डीएनए के क्षतिग्रस्त हिस्से का सामना करने पर रुक जाएगा। माओ कहते हैं, "[यह] पटरियों पर चलती ट्रेन की तरह है।" "यदि आपको नुकसान होता है, तो यह ट्रेन की आवाजाही को अवरुद्ध करने वाला है।"

माओ की टीम ने सेलुलर घटनाओं के एक कोरियोग्राफ किए गए अनुक्रम की खोज की जो आरएनए पोलीमरेज़ ट्रेन को फिर से चलाने के लिए जीन क्षति की मरम्मत करता है।

सीएसबी नामक एक प्रोटीन रुके हुए आरएनए पोलीमरेज़ में जाता है और एसपीटी4/एसपीटी5 नामक प्रोटीन की एक जोड़ी को हटाते हुए उससे जुड़ जाता है। ये प्रोटीन, जब आरएनए पोलीमरेज़ से बंधे होते हैं, तो इसे सामान्य जीन प्रतिलेखन के दौरान डीएनए के साथ आगे बढ़ने में मदद करते हैं। जब उन्हें हटा दिया जाता है, तो आरएनए पोलीमरेज़ बंद हो जाता है।

SPT4/SPT5 रिलीज आरएनए पोलीमरेज़ के आकार को बदल देता है, जिससे डीएनए की मरम्मत करने वाले प्रोटीन इससे जुड़ जाते हैं। डीएनए मरम्मत प्रोटीन के साथ, आरएनए पोलीमरेज़ प्रतिलेखन से मरम्मत में बदल जाता है। एक बार डीएनए ठीक हो जाने के बाद, आरएनए पोलीमरेज़ अपने प्रतिलेखन को फिर से शुरू कर सकता है।

माओ यह बताने में सावधानी बरतते हैं कि वैज्ञानिक अभी तक यह नहीं जानते हैं कि आरएनए पोलीमरेज़ कैसे जीन-मरम्मत मोड से ट्रांसक्रिप्शन मोड में वापस बदल जाता है। यही वह क्षेत्र है जिसका वह और उनकी टीम अध्ययन करना चाहेंगे। लेकिन, सेलुलर प्रोटीन के इस नृत्य के बारे में अधिक जानने से, माओ कहते हैं, हमारे मौजूदा कैंसर की दवा शस्त्रागार को और अधिक शक्तिशाली बनाने में मदद कर सकता है।

माओ बताते हैं कि प्रतिलेखन-युग्मित डीएनए की मरम्मत को रोककर, कैंसर कोशिकाओं को कीमोथेरेपी और विकिरण चिकित्सा के लिए संवेदनशील बनाना संभव है, जो बड़ी मात्रा में विषाक्त जीन क्षति को प्रेरित करके काम करते हैं।

"यदि आपके पास मजबूत प्रतिलेखन-युग्मित मरम्मत तंत्र और अन्य डीएनए मरम्मत मार्ग भी हैं," माओ कहते हैं। "इससे कैंसर कोशिकाओं को जीवित रहने का लाभ मिलेगा।" इसलिए कैंसर कोशिकाओं को प्रतिलेखन-युग्मित डीएनए मरम्मत का उपयोग करने से रोकना उन्हें दवाओं और विकिरण के प्रति अधिक संवेदनशील बना सकता है।

माओ का कहना है कि यह समझने में कि विभिन्न प्रोटीन इस डीएनए मरम्मत प्रक्रिया में कैसे मदद या बाधा डालते हैं, यह नियंत्रित करने में मदद करेगा कि कैंसर कोशिकाएं कीमोथेरेपी और विकिरण चिकित्सा के प्रति कैसे प्रतिक्रिया करती हैं।

"हम काफी उत्साहित हैं," माओ अपनी टीम की खोज के बारे में कहते हैं। "इससे हमें बहुत प्रोत्साहन मिलता है। इस विशिष्ट मार्ग में अभी भी बहुत सारे अनुत्तरित प्रश्न हैं।"

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पेंग माओ, पीएचडी, न्यू मैक्सिको स्कूल ऑफ मेडिसिन विश्वविद्यालय में आंतरिक चिकित्सा विभाग, आणविक चिकित्सा विभाग में सहायक प्रोफेसर हैं।

"यीस्ट क्रोमैटिन में ट्रांसक्रिप्शन-युग्मित न्यूक्लियोटाइड एक्सिशन रिपेयर को बढ़ावा देने में रेड२६ की जीनोम-वाइड भूमिका20 जुलाई, 2020 को प्रोसीडिंग्स ऑफ द नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज के ऑनलाइन संस्करण में प्रकाशित किया गया था। यह काम वाशिंगटन स्टेट यूनिवर्सिटी में स्कूल ऑफ मॉलिक्यूलर बायोसाइंसेज और सेंटर फॉर रिप्रोडक्टिव बायोलॉजी और न्यू मैक्सिको कॉम्प्रिहेंसिव कैंसर सेंटर के यूनिवर्सिटी ऑफ सेल्युलर एंड मॉलिक्यूलर ऑन्कोलॉजी में आंतरिक चिकित्सा विभाग, प्रोग्राम के बीच एक सहयोग है। लेखक हैं: मिंगरुई डुआन, पीएचडी; कथिरेसन सेल्वम, पीएचडी; जॉन जे। विरिक, पीएचडी; और पेंग माओ, पीएचडी।

राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान के राष्ट्रीय कैंसर संस्थान ने पुरस्कार संख्या P30CA118100, प्रधान अन्वेषक: चेरिल विलमैन, एमडी के तहत इस प्रकाशन में रिपोर्ट किए गए शोध का समर्थन किया। सामग्री पूरी तरह से लेखकों की जिम्मेदारी है और जरूरी नहीं कि यह राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान के आधिकारिक विचारों का प्रतिनिधित्व करती हो।