Evolution of the proinflammatory receptor TREM-1 in mammals reveals signatures of pathogen-driven conflict

कल्पना कीजिए कि आपका शरीर एक हलचल भरा शहर है, और इसकी प्रतिरक्षा प्रणाली (इम्यून सिस्टम) सड़कों पर गश्त लगाने वाली पुलिस फोर्स है। सभी को सुरक्षित रखने के लिए, पुलिस को शरारती तत्वों—बैक्टीरिया, वायरस और अन्य हमलावरों—को पहचानने का एक तरीका चाहिए। वे अपने कपड़ों पर लगे विशेष "रडार डिश" का उपयोग करते हैं जिन्हें सतह रिसेप्टर्स (surface receptors) कहा जाता है। ये डिश विशिष्ट संकेतों को पकड़ने के लिए ट्यून की गई हैं, जैसे कि कोई सायरन या चमकती हुई लाइट, जो कहती है, "हे, यहाँ कुछ गलत है!" जब एक रिसेप्टर किसी संकेत को पकड़ता है, तो यह एक अलार्म बजा देता है, बैकअप भेजता है, अतिरिक्त मदद बुलाता है, और संक्रमण को साफ करने के लिए एक युद्ध शुरू कर देता है। लेकिन यहाँ पेचीदा बात यह है कि बुरे लोग चालाक हैं। वे पता लगाने से बचने के लिए लगातार अपनी वर्दी और अपने सायरन की आवाज़ बदलते रहते हैं। इससे प्रतिरक्षा प्रणाली और रोगजनकों (pathogens) के बीच "बिल्ली और चूहे" का एक अंतहीन खेल शुरू हो जाता है। यदि प्रतिरक्षा रिसेप्टर्स नए तरीकों को पहचानने के लिए पर्याप्त तेज़ी से विकसित नहीं होते हैं, तो शहर पर कब्ज़ा हो जाता है। वैज्ञानिक इन रिसेप्टर्स का अध्ययन करते हैं ताकि यह समझ सकें कि शरीर इस प्राचीन, उच्च-दांव वाली दौड़ में एक कदम आगे कैसे रहता है।

यह शोध पत्र एक विशिष्ट रडार डिश की कहानी में गहराई से उतरता है जिसे TREM-1 कहा जाता है, जो स्तनधारियों में श्वेत रक्त कोशिकाओं (white blood cells) की सतह पर पाया जाता है। TREM-1 को एक अत्यंत संवेदनशील अलार्म बेल की तरह समझें जो बज उठता है जब शरीर बैक्टीरिया का पता लगाता है। यह संक्रमण से लड़ने में प्रतिरक्षा प्रणाली की मदद करता है, लेकिन यदि यह बहुत ज़ोर से या गलत समय पर बजता है, तो यह क्रोनिक इन्फ्लेमेशन (पुराने सूजन) या ऑटोइम्यून बीमारियों जैसी समस्याएँ पैदा कर सकता है। सबसे बड़ा रहस्य यह रहा है कि आखिर इस घंटी को क्या चीज़ बजाती है? वैज्ञानिकों को संदेह है कि यह PGLYRP1 नामक एक सहायक प्रोटीन है, जो एक संदेशवाहक की तरह काम करता है जो बैक्टीरिया के एक टुकड़े को अलार्म तक ले जाता है, लेकिन सटीक संबंध अभी भी थोड़ा अस्पष्ट है। क्योंकि यह रिसेप्टर बीमारी से लड़ने के लिए इतना महत्वपूर्ण है, इसलिए लेखकों ने सोचा: क्या यह कीटाणुओं के साथ तालमेल बिठाने के लिए समय के साथ बदल रहा है? उन्होंने यह देखने के लिए कि क्या TREM-1 का DNA एक तीव्र विकासवादी दौड़ के संकेत दिखाता है, विभिन्न समूहों के स्तनधारियों—प्राइमेट्स (जैसे हम), रोडेंट्स (जैसे चूहे), और चमगादड़ों—में TREM-1 के आनुवंशिक इतिहास को देखने का निर्णय लिया।

शोधकर्ताओं ने TREM-1 के DNA को एक ऐतिहासिक रिकॉर्ड बुक की तरह माना। उन्होंने 23 प्राइमेट प्रजातियों, 16 रोडेंट प्रजातियों और 18 चमगादड़ प्रजातियों से आनुवंशिक अनुक्रम (genetic sequences) एकत्र किए। इन अनुक्रमों की तुलना करके, उन्होंने "हॉटस्पॉट्स" की तलाश की—जीन के वे विशिष्ट स्थान जहाँ DNA सामान्य से बहुत अधिक तेज़ी से बदला था। जेनेटिक्स की दुनिया में, जब जीन का एक हिस्सा तेज़ी से बदलता है, तो इसका अक्सर मतलब होता है कि प्रकृति उन परिवर्तनों के लिए सक्रिय रूप से चयन कर रही है, जिसे "पॉजिटिव सिलेक्शन" (सकारात्मक चयन) कहा जाता है। यह एक वीडियो गेम की तरह है जहाँ पात्र अपने हथियार को अपग्रेड करता रहता है क्योंकि दुश्मन लगातार शक्तिशाली होते जा रहे हैं।

जो उन्हें मिला वह बेहद दिलचस्प था। TREM-1 रिसेप्टर का वह हिस्सा जो संकेतों को पकड़ने के लिए दुनिया की ओर बाहर निकला होता है (जिसे IgV-like domain कहा जाता है), परिवर्तन का एक प्रमुख हॉटस्पॉट था, विशेष रूप से चमगादड़ों और प्राइमेट्स में। ऐसा लगता है जैसे रडार डिश के "कानों" को लगातार नया आकार दिया जा रहा है और फिर से ट्यून किया जा रहा है। चमगादड़ों में, इस डोमेन की लगभग हर सतह तीव्र विकास के संकेत दिखाती है, जो यह सुझाव देती है कि वे रोगजनकों के साथ एक विशेष रूप से तीव्र युद्ध में हैं। हालाँकि, रिसेप्टर का वह हिस्सा जो आंतरिक अलार्म सिस्टम से जुड़ता है (ट्रांसमेम्ब्रेन डोमेन), सभी प्रजातियों में लगभग बिल्कुल एक जैसा बना रहा। यह घर के अंदर की वायरिंग को पूरी तरह से सुसंगत रखने और चोरों को भ्रमित करने के लिए सामने के दरवाज़े को लगातार पेंट करने जैसा है। शोध पत्र का सुझाव है कि यह स्थिर कनेक्शन महत्वपूर्ण है क्योंकि यह TREM-1 को DAP-12 नामक एक साथी प्रोटीन से जोड़ता है, जो वास्तव में कोशिका के भीतर अलार्म बजाता है। यदि यह कनेक्शन टूट जाता, तो अलार्म काम नहीं करता, चाहे रडार डिश कितनी भी अच्छी क्यों न हो।

टीम ने "रिकॉम्बिनेशन" (recombination) के प्रमाण भी खोजे, जो जीन के विभिन्न संस्करणों के बीच पहेली के टुकड़ों को बदलने जैसा है। उन्हें चमगादड़ों में इसके मजबूत प्रमाण मिले, विशेष रूप से रिसेप्टर के उस हिस्से के पास जो इसे कोशिका से जोड़ता है। यह सुझाव देता है कि चमगादड़ शायद अपने TREM-1 के नए संस्करण बनाने के लिए तेजी से अपने आनुवंशिक डेक को बदल रहे हैं, शायद तेजी से बदलते वायरल या बैक्टीरियल खतरे से आगे रहने के लिए।

यह समझने के लिए कि इन सभी परिवर्तनों का क्या अर्थ हो सकता है, वैज्ञानिकों ने कंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग करके 3-डी मॉडल बनाए कि TREM-1 अपने संदिग्ध साथी, PGLYRP1, के साथ कैसे परस्पर क्रिया (interact) कर सकता है। उन्होंने तेज़ी से बदलते स्थानों को इन मॉडलों पर मैप किया और देखा कि उनमें से कई ठीक उसी स्थान पर स्थित हैं जहाँ दोनों प्रोटीन आपस में छूते हैं। यह सुझाव देता है कि TREM-1 में होने वाले तेज़ बदलाव संभवतः इस बात को प्रभावित कर रहे हैं कि वह PGLY-RP1 को कैसे पकड़ता है। यह संभव है कि बैक्टीरिया अपनी "वर्दी" बदल रहे हैं, जिससे TREM-1 को अपनी "पकड़" बदलने के लिए मजबूर होना पड़ रहा है ताकि वह पकड़ बनाए रख सके, या शायद PGLYRP1 खुद कनेक्शन को मजबूत रखने के लिए विकसित हो रहा है।

यह शोध पत्र यह दावा नहीं करता है कि इसने पूरे रहस्य को सुलझा लिया है। उन्होंने यह साबित नहीं किया कि कौन सा कीटाक इन परिवर्तनों को संचालित कर रहा है, न ही उन्होंने पुष्टि की कि PGLYRP1 ही एकमात्र चीज़ है जिससे TREM-1 बात करता है। इसके बजाय, वे सुझाव देते हैं कि TREM-1 का इतिहास संघर्ष की भाषा में लिखा गया है। तथ्य यह है कि यह रिसेप्टर इतने कई स्तनधारियों में इतनी तेज़ी से बदल रहा है, यह रोगजनकों के साथ एक लंबे, चल रहे युद्ध की ओर इशारा करता है। यह अध्ययन इस बात पर प्रकाश डालता है कि जबकि अलार्म सिस्टम की आंतरिक वायरिंग विश्वसनीय बनी रहती है, बाहरी सेंसर निरंतर परिवर्तन की स्थिति में होते हैं, जो नई चुनौतियों का सामना करने के लिए विकसित होते हैं। यह वैज्ञानिकों को उत्तरों की तलाश करने के लिए एक नया मानचित्र प्रदान करता है, जो उन्हें रिसेप्टर के उन विशिष्ट हिस्सों की ओर निर्देशित करता है जो दुश्मन को पहचानने में सबसे अधिक शामिल होने की संभावना रखते हैं।