Life without heterotrimeric kinesins: trypanosomatids use a combination of homodimeric kinesin-2 motors to drive intraflagellar transport

आपकी कोशिकाओं के भीतर की नन्ही डिलीवरी प्रणाली

कल्पना कीजिए कि आपका शरीर एक हलचल भरा शहर है, और हर कोशिका के भीतर, सूक्ष्म ट्रैक से बनी नन्ही राजमार्गों जैसी सड़कें हैं जिन्हें 'माइक्रोट्यूब्यूल्स' (microtubules) कहा जाता है। इस शहर को सुचारू रूप से चलाने के लिए, ट्रकों को इन पटरियों पर निर्माण सामग्री और कचरे जैसी आवश्यक आपूर्ति ले जाने के लिए इधर-उधर दौड़ना पड़ता है। अधिकांश जानवरों, पौधों और कवक (fungi) में, इन ट्रकों को शक्ति देने वाला इंजन "हेटरोट्राइमेरिक काइनेसिन" (heterotrimeric kinesin) नामक एक विशिष्ट प्रकार की आणविक मशीन है। इस इंजन को एक तीन-भाग वाली टीम के रूप में समझें जो कोशिका के एंटीना (जिसे सिलियम या फ्लैगेलम कहा जाता है) के सिरे की ओर कार्गो को धकेलने के लिए मिलकर काम करती है। यह डिलीवरी प्रणाली, जिसे इंट्राफ्लैगेलर ट्रांसपोर्ट (IFT) कहा जाता है, इतनी महत्वपूर्ण है कि इसके बिना एंटीना बढ़ नहीं सकता या कार्य नहीं कर सकता, जिससे कोशिका अंधी या तैरने में असमर्थ हो जाती है।

लेकिन क्या होता है यदि किसी जीव के पास यह मानक तीन-भाग वाला इंजन नहीं है? प्रकृति आश्चर्यों से भरी है, और कुछ जीवों ने समान समस्या को हल करने के लिए पूरी तरह से अलग तरीका खोजा है। यह ट्रिपानोसोमेटिड्स (trypanosomatids) नामक एकल-कोशिका वाले परजीवियों के एक समूह की कहानी है (जिसमें वे कीड़े भी शामिल हैं जो नींद की बीमारी जैसे रोगों का कारण बनते हैं)। लंबे समय तक वैज्ञानिकों ने यह माना कि इन जीवों के पास भी अन्य सभी की तरह वही मानक इंजन होना चाहिए। हालाँकि, यह नया शोध बताता है कि उन्होंने पूरी तरह से नियम पुस्तिका को फिर से लिख दिया है, और परिचित तीन-भाग वाली टीम को दो-भाग वाले इंजनों के एक अद्वितीय जोड़े से बदल दिया है। ये सूक्ष्म जीव बिना "मानक" भागों के कैसे प्रबंधन करते हैं, इसे समझना हमें यह देखने में मदद करता है कि गति की मशीनरी बनाने के मामले में जीवन कितना लचीला हो सकता है।

तीन लोगों की टीम के स्थान पर दो लोगों की टीम

यह शोध पत्र इस रहस्य की जांच करता है कि कैसे ट्राईपैनोसोमा ब्रूसी (Trypanosoma brucei) और लीशमैनिया मैक्सिकनिका (Leishmania mexicana) — जो ट्रिपानोसोमेटिड्स के दो प्रकार हैं — अपने सामान्य हेटरोट्राइमेरिक काइनेसिन मोटर के बिना अपने फ्लैजेला (flagella) के साथ कार्गो को कैसे ले जाते हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि इन जीवों में मानक तीन-भाग वाले इंजन के जीन पूरी तरह से अनुपस्थित हैं। इसके बजाय, उनके पास दो अलग-अलग प्रकार के होमोडाइमेरिक काइनेसिन (homodimeric kinesins) के लिए परिवर्तनीय संख्या में जीन मौजूद हैं, जिन्हें लेखक KIN2A और KIN2B कहते हैं। सरल शब्दों में, "होमोडाइमेरिक" का अर्थ है कि ये मोटर तीन अलग-अलग हिस्सों के बजाय दो समान हिस्सों से मिलकर बने हैं जो एक साथ काम करते हैं।

यह देखने के लिए कि ये मोटर वास्तव में कैसे काम करते हैं, वैज्ञानिकों ने उन्हें एक लैब डिश में परखा। उन्होंने पाया कि T. brucei के दोनों KIN2A और KIN2B सफलतापूर्वक दो-भागों वाली टीमें बनाते हैं और अपने आप माइक्रोट्यूब्यूल्स पर चल सकते हैं। दिलचस्प बात यह है कि KIN2A जोड़ी का "रफ़्तारबाज़" है, जो KIN2B की तुलना में तेज़ चलता है। लेकिन गति ही एकमात्र अंतर नहीं है; जब शोधकर्ताओं ने वास्तविक कोशिकाओं के भीतर इन मोटर्स को देखा, तो उन्हें श्रम का स्पष्ट विभाजन दिखाई दिया। KIN2A पूरे फ्लैजेलम की लंबाई में यात्रा करता है, एक लंबी दूरी के ट्रक की तरह जो बिल्कुल सिरे तक जाता है। हालाँकि, KIN2B ज्यादातर फ्लैजेलम के आधार पर ही रहता है। जबकि KIN2B के कुछ अणु कार्गो (IFT प्रोटीन) से जुड़े बिना ही पूरे फ्लैजेलम की यात्रा करते हैं, फ्लैजेलम के निचले हिस्से में मौजूद अधिकांश अणु बिना किसी कार्गो के चलते हैं।

असली चौंकाने वाली बात तब आई जब वैज्ञानिकों ने यह देखने के लिए इन मोटर्स को हटा दिया कि क्या होगा। उन्होंने पाया कि KIN2A को हटाने का केवल मामूली प्रभाव पड़ा; फ्लैजेला अभी भी बन रहे थे और IFT भी हो रहा था। हालाँकि, KIN2B को हटाना एक आपदा थी। KIN2B के बिना, फ्लैजेला ठीक से विकसित नहीं हो सके, और महत्वपूर्ण रूप से, IFT प्रोटीन अपनी यात्रा शुरू करने के लिए फ्लैजेलम के अंदर भी नहीं जा सके। भले ही KIN2A वहीं मौजूद था और घूम रहा था, लेकिन वह अकेले कार्गो को अंदर नहीं ला सका।

इन निष्कर्षों के आधार पर, लेखक एक नया मॉडल प्रस्तावित करते हैं कि ये परजीवी कैसे काम करते हैं। उनका सुझाव है कि KIN2B एक "इंपोर्ट स्पेशलिस्ट" (आयात विशेषज्ञ) के रूप में कार्य करता है, जो सबसे पहले IFT प्रोटीन को फ्लैजेलम के अंदर लाने के लिए जिम्मेदार है। एक बार जब कार्गो अंदर पहुँच जाता है, तो KIN2A मुख्य कार्यबल (workhorse) के रूप में कार्यभार संभाल लेता है, यह सुनिश्चित करता है कि अधिकांश आगे (अँटेरोग्रेड) परिवहन बिल्कुल सिरे तक हो। यह अध्ययन बताता है कि जबकि अधिकांश जीवन के लिए मानक तीन-भाग वाला इंजन एक नियम है, इन ट्रिपानोसोमेटिड्स ने एक चतुर दो-मोटर प्रणाली विकसित की है जहाँ एक मोटर ट्रेन को पटरियों पर चढ़ाता है, और दूसरा उसे गंतव्य तक ले जाता है।