Apoptotic caspases cleave DRP1 to promote mitochondrial fusion and anti-viral immune responses
यह अध्ययन प्रकट करता है कि एपोप्टोटिक कैस्पेस (apoptotic caspases) वायरल संक्रमण के दौरान माइटोकॉन्ड्रियल विखंडन कारक DRP1 को खंडित करते हैं ताकि माइटोकॉन्ड्रियल दीर्घीकरण और MAVS एकत्रीकरण को प्रेरित किया जा सके, जिससे एंटी-वायरल प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं को बढ़ाया जा सके।
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प्रत्येक जीवित कोशिका के भीतर, माइटोकॉन्ड्रिया नामक छोटे बिजली घरों का एक विशाल नेटवर्क होता है। ये ऑर्गेनेल्स केवल ऊर्जा उत्पन्न करने का ही काम नहीं करते; वे कोशिका की प्रतिरक्षा प्रणाली के लिए केंद्रीय कमांड केंद्रों के रूप में भी कार्य करते हैं, जिससे उन्हें आक्रमण करने वाले वायरसों का पता लगाने और उनसे लड़ने में मदद मिलती है। सही ढंग से कार्य करने के लिए, इन बिजली घरों को लगातार अपना आकार बदलना पड़ता है, यानी छोटे टुकड़ों में टूटकर अलग होना या लंबे, जुड़े हुए धागों में आपस में जुड़ना। यह गतिशील पुनर्गठन एक विशिष्ट प्रोटीन द्वारा नियंत्रित होता है जिसे DRP1 कहा जाता है, जो आणविक कैंची की एक जोड़ी की तरह कार्य करता है, जो माइटोकॉन्ड्रिया को काटकर उसे खंडित रखने का काम करता है। दशकों तक, वैज्ञानिकों का मानना था कि जब कोई वायरस हमला करता है, तो कोशिका की प्राथमिक रक्षा कोशिका की मृत्यु के एक निर्धारित रूप को सक्रिय करना होता है, जिसे एपोप्टोसिस (apoptosis) कहा जाता है, ताकि संक्रमित कोशिका का बलिदान देकर वायरस को फैलने से रोका जा सके। इस प्रक्रिया में कैस्पेज़ (caspases) नामक एंजाइमों का एक परिवार शामिल होता है, जो कोशिका के घटकों को काटकर उसे नष्ट कर देता है। यह व्यापक रूप से माना जाता था कि ये समान एंजाइम अनजाने में कोशिका की प्रतिरक्षा संकेतन (immune signaling) को नुकसान पहुँचा सकते हैं, जिससे वायरस को जीतने में मदद मिलती है। हालाँकि, एक नया अध्ययन बताता है कि इन एंजाइमों और प्रतिरक्षा प्रणाली के बीच का संबंध पहले की कल्पना की तुलना में कहीं अधिक जटिल और आश्चर्यजनक रूप से सहायक है।
वुहान इंस्टीट्यूट ऑफ वायरोलॉजी और चांग्ज़ी मेडिकल कॉलेज के शोधकर्ताओं ने खोजा है कि रिफ्ट वैली फीवर वायरस के मामले में, वे एंजाइम जो वास्तव में कोशिका को नष्ट करने के लिए होते हैं, वास्तव में प्रतिरक्षा प्रणाली को मुकाबला करने में मदद करते हैं। जब वायरस कोशिका में प्रवेश करता है, तो यह इन कैस्पेज़ एंजाइमों को सक्रिय करने के लिए प्रेरित करता है। कोशिका के संदेशवाहकों को काटने के बजाय, ये एंजाइम DRP1 प्रोटीन को लक्षित करते हैं। DRP1 को काटकर, ये एंजाइम माइटोकॉन्ड्रिया को तोड़ने की कोशिका की क्षमता को अक्षम कर देते हैं। परिणामस्वरूप, माइटोकॉन्ड्रिया आपस में जुड़कर लंबे, खिंचे हुए धागों में बदल जाते हैं। आकार में यह परिवर्तन विफलता का संकेत नहीं है; बल्कि, यह कोशिका के प्रतिरक्षा संकेतों के एकत्र होने और बढ़ने के लिए एक बेहतर मंच बनाता है। अध्ययन से पता चलता है कि ये लंबे, जुड़े हुए माइटोकॉन्ड्रिया MAVS नामक एक प्रमुख प्रतिरक्षा प्रोटीन को अधिक प्रभावी ढंग से एक साथ इकट्ठा होने (clump together) की अनुमति देते हैं। यह एकत्रीकरण एक शक्तिशाली सिग्नल बूस्टर के रूप में कार्य करता है, जो एंटीवायरल प्रोटीन के उत्पादन को चालू कर देता है जो वायरस को अपनी प्रतिकृति बनाने से रोक सकते हैं।
टीम ने मानव कोशिकाओं को रिफ्ट वैली फीवर वायरस से संक्रमित करके और सूक्ष्मदर्शी के नीचे परिवर्तनों का अवलोकन करके इस तंत्र का प्रदर्शन किया। उन्होंने देखा कि माइटोकॉन्ड्रिया, जो आमतौर पर छोटे बिंदुओं के बिखरे हुए संग्रह की तरह दिखते हैं, लंबे धागों की तरह खिंच गए। उन्होंने इस परिवर्तन का पता वायरल प्रोटीन NSs से लगाया, जो कैस्पेज़ एंजाइमों को सक्रिय करता है। जब शोधकर्ताओं ने एक रासायनिक अवरोधक (inhibitor) के साथ इन एंजाइमों को रोका, तो माइटोकॉन्ड्रिया छोटे और खंडित रहे, और प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया कमजोर रही। इसके विपरीत, जब उन्होंने DRP1 प्रोटीन को कटने से रोका, तो माइटोकॉन्ड्रिया खंडित ही रहे, और कोशिका एक मजबूत रक्षा करने में विफल रही। इसने पुष्टि की कि DRP1 को काटना वह आवश्यक चरण था जिसने माइटोकॉन्ड्रिया को लंबा होने और प्रतिरक्षा प्रणाली को सक्रिय करने की अनुमति दी।
यह सुनिश्चित करने के लिए कि यह केवल एक वायरस तक सीमित कोई इत्तेफाक नहीं है, वैज्ञानिकों ने इन्फ्लुएंजा ए, सेंडाई वायरस और हर्पीस सिम्प्लेक्स वायरस सहित अन्य सामान्य वायरसों के साथ इसी प्रक्रिया का परीक्षण किया। हर मामले में, संक्रमण ने कैसेज़ एंजाइमों को सक्रिय किया, जिसने फिर DRP1 प्रोटीन को काटा, जिससे माइटोकॉन्ड्रियल दीर्घीकरण (elongation) हुआ और एक मजबूत प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया मिली। शोधकर्ताओं ने DRP1 प्रोटीन का एक ऐसा संस्करण भी बनाया जिसे एंजाइमों द्वारा काटा नहीं जा सकता था। जब कोशिकाओं को इस न कटने वाले संस्करण से सुसज्जित किया गया, तो माइटोकॉन्ड्रिया लंबे नहीं हो सके, और प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया काफी कमजोर हो गई, जिससे वायरस अधिक आसानी से अपनी प्रतिकृति बना सके। इससे सिद्ध हुआ कि DRP1 का प्राकृतिक रूप से कटना एक सोची-समझी और प्रभावी रणनीति है जिसका उपयोग शरीर अपनी रक्षा को बढ़ाने के लिए करता है।
यह खोज इस पुराने दृष्टिकोण को चुनौती देती है कि कोशिका की आत्मघाती प्रक्रिया पूरी तरह से एक अंतिम विकल्प है जो अनजाने में प्रतिरक्षा प्रणाली को नुकसान पहुँचा सकती है। इसके बजाय, यह इन एंजाइमों की दोहरी भूमिका को प्रकट करती है: वे वायरस के प्रसार को रोकने के लिए कोशिका को नष्ट कर सकते हैं, लेकिन वे कोशिका के मरने से पहले प्रतिरक्षा संकेत को बढ़ाने के लिए कोशिका की आंतरिक संरचना को पुनर्गठित भी कर सकते हैं। अध्ययन बताता है कि शरीर ने संक्रमण के खिलाफ अपनी लड़ाई को मजबूत करने के लिए कोशिका मृत्यु के उपकरणों का उपयोग करने का एक परिष्कृत तरीका विकसित किया है। एक विशिष्ट प्रोटीन को काटकर, कोशिका अपने बिजली घरों को एक एकीकृत नेटवर्क में बदल देती है, जिससे अपने एंटीवायरल हथियारों के लिए एक अधिक प्रभावी लॉन्चपैड बनता है। यह खोज इस बारे में एक नया दृष्टिकोण खोलती है कि शरीर आत्म-विनाश और आत्म-रक्षा के बीच की नाजुक रेखा को कैसे संतुलित करता है, यह दिखाते हुए कि हमले के सामने भी, कोशिका की आंतरिक मशीनरी को और अधिक शक्ति के साथ मुकाबला करने के लिए पुन: उपयोग किया जा सकता है।
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