Atypical RanGAP drives nucleocytoplasmic transport in a parasitic Alveolate
यह अध्ययन प्रकट करता है कि परजीवी एल्वियोलेटेट *Toxoplasma gondii*, आवश्यक न्यूक्लियोसाइटोप्लाज्मिक परिवहन को संचालित करने के लिए एक असामान्य RanGAP के रूप में एक नियोफंक्शनलाइज्ड (neofunctionalized) RabGAP-फोल्ड प्रोटीन, TBC9 का उपयोग करता है, जो एक ऐसा तंत्र है जो गैर-सिलियट एल्वियोलेटेट्स में कैनोनिकल (canonical) RanGAP के स्थान पर आया प्रतीत होता है।
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अपनी कोशिका की कल्पना एक हलचल भरे, उच्च-सुरक्षा वाले शहर के रूप में करें। इसके केंद्र में सिटी हॉल (केंद्रक/न्यूक्लियस) स्थित है, जहाँ सब कुछ के लिए मास्टर ब्लूप्रिंट रखे जाते हैं। बाहर, सड़कों (साइटोप्लाज्म) में, निर्माण दल और कारखाने काम में जुटे हुए हैं। शहर को सुचारू रूप से चलाने के लिए, श्रमिकों को संदेश और सामग्री ले जाने के लिए सड़कों और सिटी हॉल के बीच लगातार आवाजाही करनी पड़ती है। लेकिन आप केवल सिटी हॉल में जाकर वापस नहीं आ सकते; गेट पर एक सख्त चेकपॉइंट है, जिसे न्यूक्लियर पोर (Nuclear Pore) कहा जाता है।
इस गेट से गुजरने के लिए, श्रमिकों को एक विशेष "चाबी" की आवश्यकता होती है जिसे GTPase कहा जाता है, विशेष रूप से Ran नामक एक अणु। Ran को एक ट्रैफिक लाइट के रूप में सोचें जो अपनी स्थिति के आधार पर रंग बदलती है। सिटी हॉल के अंदर, Ran "हरा" (GTP से बंधा हुआ) होता है, जो संकेत देता है कि कार्गो को ट्रकों पर लोड करना सुरक्षित है। बाहर, सड़कों में, कार्गो को अनलोड करने और रीसेट करने के लिए Ran को "लाल" (GDP से बंधा हुआ) होना चाहिए। यदि लाइट सड़कों में हरी ही रहती है, तो ट्रक फंस जाते हैं, गेट जाम हो जाते हैं, और शहर थम जाता है। लाइट को हरे से लाल करने के लिए, कोशिका को एक विशिष्ट उपकरण की आवश्यकता होती है जिसे GAP (GTPase-activating protein) कहा जाता है। अरबों वर्षों से, पृथ्वी पर लगभग हर जीवित जीव इस काम को करने के लिए एक ही मानक, L-आकार के उपकरण (एक ल्यूसीन-रिच रिपीट प्रोटीन) का उपयोग करता आया है। यह कोशिका जगत का सार्वभौमिक रिंच (wrench) है। लेकिन क्या होगा यदि कोई शहर अपना सार्वभौमिक रिंच फेंक दे और एक पूरी तरह से अलग, अजीब दिखने वाले उपकरण का उपयोग करने का निर्णय ले? यही वह रहस्य है जिसे यह शोध पत्र हल करने का प्रयास करता है।
इस अध्ययन के वैज्ञानिक एल्वियोलेट्स (Alveolates) नामक सूक्ष्म परजीवियों के एक समूह की जांच कर रहे थे, जिसमें प्रसिद्ध टॉक्सोप्लाज्मा गोंडी (Toxoplasma gondii) भी शामिल है (वह परजीवी जो बिल्लियों को अजीब व्यवहार करने पर मजबूर करता है और मनुष्यों को संक्रमित कर सकता है)। वे जानते थे कि इन परजीवियों के पास वह मानक, सार्वभौमिक रिंच (कैनोनिकल RanGAP) नहीं है जिसका उपयोग बाकी सभी करते हैं। बड़ा सवाल यह था: ये परजीवी अपने कोशिकीय यातायात को बिना इसके कैसे चालू रखते हैं? क्या उन्होंने एक बिल्कुल नया उपकरण बनाया, या मानक उपकरण बस अपनी असली पहचान छिपाए बैठा था और बहुत अलग दिख रहा था?
शोधकर्ताओं ने जासूसी करने का निर्णय लिया। उन्होंने टॉक्सोप्लाज्मा से प्रोटीन का एक सूप लिया और उसे छानना शुरू किया, यह देखते हुए कि कौन सा तत्व Ran के "ट्रैफिक लाइट" को हरे से लाल में बदल रहा है। उन्हें अपेक्षित L-आकार का रिंच नहीं मिला। इसके बजाय, उन्हें एक पूरी तरह से अलग प्रोटीन मिला जिसे TBC9 कहा जाता है। TBC9 को आमतौर पर एक बिल्कुल अलग काम के लिए जाना जाता है: यह एक "RabGAP" है, एक ऐसा उपकरण जो कोशिकाओं की सड़कों के भीतर परिवहन का प्रबंधन करने वाले Rab प्रोटीन नामक ट्रैफिक लाइट के एक अलग सेट के लिए बनाया गया है।
टीम ने पाया कि इन परजीवियों में, TBC9 ने दोहरी शिफ्ट में काम किया है। इसे "नियोफंक्शनलाइज्ड" (neofunctionalized) किया गया है, जिसका अर्थ है कि इसने एक नई सुपरपावर विकसित की है। अब यह RanGAP के रूप में कार्य कर सकता है, यानी ट्रैफिक लाइट को बंद कर सकता है, ठीक वैसे ही जैसे मानक रिंच करता है। यह सिद्ध करने के लिए, उन्होंने TBC9 का उपयोग करके एक टूटी हुई यीस्ट कोशिका को ठीक करने की कोशिश की जिसके पास अपना स्वयं का RanGAP नहीं था। वह यीस्ट, जिसे मर जाना चाहिए था, TBC9 जोड़ने पर फिर से बढ़ने लगा, जिससे यह साबित हुआ कि TBCized TBC9 वह काम कर सकता है।
लेकिन कहानी और भी दिलचस्प हो जाती है। शोधकर्ताओं ने पाया कि TBC9 केवल एक सामान्य उपकरण नहीं है; इसके पिछले हिस्से में एक बहुत ही विशिष्ट, अजीब "हैंडल" है। यह हैंडल अम्लीय अमीनो एसिड (मुख्य रूप से एस्पार्टिक एसिड और ग्लूटामिक एसिड) की एक छोटी, लचीली डोरी है जो Ran प्रोटीन की पूंछ की तरह दिखती है। उन्हें संदेह है कि यह पूंछ एक चुंबक की तरह कार्य करती है, जिससे TBC9 को अपना काम करने के लिए Ran को पकड़ने में मदद मिलती है। जब उन्होंने इस पूंछ को काट दिया, तो उपकरण बहुत कमजोर हो गया, और परजीवी संघर्ष करने लगे, उनके ट्रैफिक लाइट "हरे" स्थान पर फंस गई और उनका कार्गो न्यूक्लियस से लीक होने लगा।
यह पेपर कुछ संभावनाओं को भी खारिज करता है। उन्होंने परीक्षण किया कि क्या TBC9 अभी भी Rab प्रोटीन के साथ अपना पुराना काम कर रहा है, लेकिन पाया कि टॉक्सोप्लाज्मा में, यह पूरी तरह से अपनी वह क्षमता खो चुका है। अब यह Ran के लिए एक विशेषज्ञ है। उन्होंने यह भी जांचा कि क्या अन्य परजीवी जिनमें समान TBC9 प्रोटीन हैं, वही काम कर सकते हैं, लेकिन पाया कि एक अलग परजीवी (Trypanosoma) का संस्करण यीस्ट को ठीक नहीं कर सका, जिससे पता चलता है कि केवल विशिष्ट एल्वियोलेट संस्करण में ही यह विशेष क्षमता है।
अंत में, अध्ययन बताता है कि इन परजीवियों ने केवल अपना मानक रिंच ही नहीं खोया; उन्होंने अपने टूलबॉक्स से एक पूरी तरह से अलग उपकरण को पुन: उपयोग किया, उसे एक नया हैंडल दिया और उसे एक नया करतब सिखाया। यह एक चतुर विकासवादी चाल (evolutionary hack) है जो उन्हें उस मानक मशीनरी के बिना जीवित रहने की अनुमति देती है जो जीवन के लगभग सभी अन्य रूपों में पाई जाती है। शोधकर्ता प्रस्ताव देते हैं कि यह परिवर्तन इसलिए हुआ होगा क्योंकि इन परजीवियों का इतिहास विभिन्न जीवों के प्राचीन विलय से जुड़ा है, जो उन्हें नए समाधान खोजने के लिए एक अनूठा जेनेटिक प्लेग्राउंड प्रदान करता है। हालांकि उन्होंने यह दिखाया है कि TBC9 एक RanGAP के रूप में कैसे कार्य करता है, लेकिन इस विकास की पूरी तस्वीर को अभी भी जोड़ा जा रहा है, लेकिन एक बात स्पष्ट है: प्रकृति आश्चर्यों से भरी है, और कभी-कभी काम के लिए सबसे अच्छा उपकरण वह होता है जिसकी किसी को उम्मीद नहीं थी।
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