Loss of Tubulin Tyrosination in Purkinje Neurons Does Not Cause Their Degeneration
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि पुरकिंजे न्यूरॉन्स (Purkinje neurons) में ट्यूबुलिन टायरोसिनेशन (tubulin tyrosination) की हानि उनकी अपघटन (degeneration) को प्रेरित नहीं करती है, जो यह प्रकट करता है कि न्यूरोनल होमियोस्टेसिस (neuronal homeostasis) में ट्यूबुलिन पोस्टट्रांसलेशनल मॉडिफिकेशन (posttranslational modifications) की महत्वपूर्ण भूमिका पॉलीग्लूटामिलेशन (polyglutamylation) के प्रति अत्यधिक विशिष्ट है, न कि PTM डिसरेगुलेशन (dysregulation) का एक सामान्य परिणाम है।
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अपने शरीर के भीतर के दृश्य की कल्पना एक हलचल भरे, उच्च-तकनीकी शहर के रूप में करें। इस शहर की सड़कें सूक्ष्म, लचीली नलिकाओं से बनी हैं जिन्हें माइक्रोट्यूब्यूल्स (microtubules) कहा जाता है। ये केवल खाली पाइप नहीं हैं; ये राजमार्ग हैं जो आपके सेल्स (कोशिकाओं) के विभिन्न हिस्सों के बीच आवश्यक कार्गो—जैसे पोषक तत्व, संकेत और निर्माण सामग्री—का परिवहन करते हैं। इन राजमार्गों के बिना, आपके सेल्स जल्दी ही बिखर जाएंगे, विशेष रूप से न्यूरॉन्स (मस्तिष्क कोशिकाओं) जैसे लंबे समय तक जीवित रहने वाले सेल्स के लिए, जिन्हें दशकों तक जुड़े रहने की आवश्यकता होती है।
इन राजमार्गों को सुचारू रूप से चलाने के लिए, शहर के कर्मचारी इन ट्यूबों पर छोटे "टैग" या "पोस्ट-इट नोट्स" लगाते हैं। ये टैग अलग-अलग रंग के स्टिकर की तरह हैं: कुछ कहते हैं "यहाँ तेज़ चलो," अन्य कहते हैं "धीरे हो जाओ," और कुछ कहते हैं "यह एक निर्माण क्षेत्र है।" वैज्ञानिकों ने लंबे समय से संदेह जताया है कि यदि आप इन स्टिकर के साथ छेड़छाड़ करते हैं—गलत स्टिकर लगाना या उन्हें हटा देना—तो राजमार्ग ढह सकते हैं, जिससे ट्रैफिक जाम लग सकता है और अंततः शहर (मस्तिष्क) बिखर सकता है। यह अल्जाइमर जैसी बीमारियों में एक बड़ी चिंता का विषय है, जहाँ मस्तिष्क की कोशिकाएं मर जाती हैं।
लंबे समय से, शोधकर्ताओं ने देखा है कि एक विशिष्ट प्रकार का स्टिकर, जिसे पॉलीग्लूटामिलेशन (polyglutamylation) कहा जाता है, एक समस्या पैदा करने वाला रहा है। जब इसमें बहुत अधिक वृद्धि होती है, तो पर्किंजे न्यूरॉन्स (सेरिबैलम के मास्टर कंडक्टर, जो आपके संतुलन को नियंत्रित करते हैं) नामक मस्तिष्क कोशिकाएं तेजी से मरने लगती हैं, जिससे गंभीर लड़खड़ाहट और समन्वय की कमी होती है। इससे एक बड़ा सवाल खड़ा हुआ: क्या कोई भी गलत स्टिकर बुरा समाचार है? यदि आप एक अलग स्टिकर, जैसे कि टाइरोसिनेशन (tyrosination) टैग को हटा देते हैं, तो क्या मस्तिष्क कोशिकाएं भी मर जाएंगी? यह तर्कसंगत लगता था क्योंकि ये टैग यह नियंत्रित करते हैं कि राजमार्ग कितने बेहतर काम करते हैं, तो इनके साथ कोई भी छेड़छाड़ विनाशकारी होगी।
प्रयोग: "टाइरोसिनेशन" परिकल्पना का परीक्षण
इस अध्ययन में, वैज्ञानिकों की एक टीम ने इस विचार का परीक्षण करने का निर्णय लिया कि वे "हटाओ और देखो" का खेल खेलें। उन्होंने टाइरोसिनेशन टैग पर ध्यान केंद्रित किया। मस्तिष्क में, एक विशेष एंजाइम है जिसे TTL (ट्यूबुलिन टायरोसिन लाइगेज) कहा जाता है, जिसका एकमात्र काम माइक्रोट्यूब्यूल राजमार्ग पर टाइरोसिनेशन स्टिकर को वापस लगाना है। यदि आप इस एंजाइम को हटा देते हैं, तो स्टिकर गायब हो जाता है, और राजमार्ग "डिटायरोसिनेटेड" (detyrosinated) हो जाता है।
वैज्ञानिकों ने चूहों का एक विशेष समूह बनाया जहाँ वे केवल पर्किंजे न्यूरॉन्स में TTL एंजाइम को सर्जिकल तरीके से हटा सकते थे। उन्होंने बाकी मस्तिष्क या शरीर को नहीं छुआ; वे केवल यह देखना चाहते थे कि क्या ये न्यूरॉन्स अपने टाइरोसिनेशन टैग खोने पर मरना शुरू कर देते हैं। उन्होंने यह देखने के लिए कि क्या न्यूरॉन्स मरने लगते हैं, बहुत लंबा समय—पूरे 13 महीने—तक इंतजार किया—ठीक वैसे ही जैसे वे तब होते हैं जब पॉलीग्लूटामिलेशन टैग अनियंत्रित हो जाता है।
चौंकाने वाला परिणाम: न्यूरॉन्स को कोई फर्क नहीं पड़ा
परिणाम पूरी तरह से चौंकाने वाले थे। वैज्ञानिक उम्मीद कर रहे थे कि न्यूरॉन्स मुरझा जाएंगे। इसके बजाय, उन्होंने पाया कि चूहे बिल्कुल ठीक थे।
- कोई मृत्यु नहीं: एक साल बाद भी, पर्किंजे न्यूरॉन्स वहीं थे, स्वस्थ थे और अपने सही स्थानों पर थे। टीम ने विशेष रंगों (stains) का उपयोग करके उनकी गिनती की और पाया कि "नॉकआउट" चूहों में न्यूरॉन्स की संख्या सामान्य चूहों के समान ही थी।
- कोई लड़खड़ाहट नहीं: चूंकि ये न्यूरॉन्स संतुलन को नियंत्रित करते हैं, इसलिए वैज्ञानिकों ने चूहों का परीक्षण एक घूमने वाली छड़ (clumsiness का एक क्लासिक टेस्ट) पर किया। बिना टाइरोसिनेशन टैग वाले चूहे सामान्य चूहों की तरह ही चल और दौड़ सके। उन्होंने उस "अटैक्सिया" (ataxia - लड़खड़ाकर चलना) के कोई लक्षण नहीं दिखाए जो अत्यधिक पॉलीग्लूटामिलेशन वाले चूहों को परेशान करता है।
- टैग वास्तव में गायब थे: वैज्ञानिकों ने यह सुनिश्चित करने के लिए दोबारा जांच की कि प्रयोग सफल रहा। उन्होंने पुष्टि की कि टाइरोसिनेशन टैग वास्तव में न्यूरॉन्स से गायब थे। हालांकि, उन्होंने अन्य टैग्स की भी जांच की, जैसे कि पॉलीग्लूटामिलेशन, और पाया कि वे पूरी तरह से सामान्य थे। न्यूरॉन्स ने केवल किसी दूसरे टैग में "बदलाव" नहीं किया था; वे बस बिना टाइरोसिनेशन के भी ठीक थे।
इसका क्या अर्थ है
यह अध्ययन बताता है कि माइक्रोट्यूब्यूल के सभी स्टिकर एक समान नहीं होते। जबकि पॉलीग्लूटामिलेशन स्टिकर का बहुत अधिक होना एक आपदा है जो मस्तिष्क कोशिकाओं को मार देता है, टाइरोसिनेशन स्टिकर का बिल्कुल न होना भी इन विशिष्ट न्यूरॉन्स के लिए सहने योग्य है।
यह पता चलता है कि मस्तिष्क हमारी सोच से कहीं अधिक चयनात्मक है। "टाइरोसिनेशन" टैग शायद बच्चे के रूप में मस्तिष्क बनाने के लिए महत्वपूर्ण है (क्योंकि वे चूहे जिनमें पूरे शरीर में यह एंजाइम नहीं होता, जन्म के तुरंत बाद मर जाते हैं), लेकिन एक बार जब मस्तिष्क पूरी तरह विकसित हो जाता है और न्यूरॉन्स परिपक्व हो जाते हैं, तो उन्हें जीवित रहने के लिए उस विशिष्ट टैग की आवश्यकता नहीं लगती है। यह हमें बताता है कि विभिन्न टैगों के बहुत विशिष्ट, अद्वितीय कार्य होते हैं। आप उन्हें आपस में बदल नहीं सकते या यह मान नहीं सकते कि वे सभी एक ही काम करते हैं। यदि एक टैग समस्या पैदा करता है, तो इसका मतलब यह नहीं है कि दूसरा टैग उसे ठीक कर देगा, और एक को खोने का मतलब हमेशा यह नहीं होता कि पूरा सिस्टम क्रैश हो जाएगा। मस्तिष्क, इसमें, टाइरोसिनेशन टैग की कमी के मामले में आश्चर्यजनक लचीलापन रखता है।
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