The Orai3 channel and AHNAK2 scaffold protein promote the activation of primary human muscle stem cells in vitro
यह अध्ययन प्रकट करता है कि ओराई3 (Orai3) कैल्शियम चैनल और उसका स्कैफोल्ड पार्टनर एएचएनएके2 (AHNAK2), विशिष्ट, कैल्शियम-स्वतंत्र तंत्रों के माध्यम से प्राथमिक मानव मांसपेशी स्टेम कोशिकाओं की सक्रियता को बढ़ावा देते हैं, जिसमें ओराई3 सीधे कोशिका नियति (cell fate) को प्रभावित करता है और एएचएनएके2 मायोट्यूब्स से प्राप्त संकेतों के माध्यम से सक्रियता को सुगम बनाता है।
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मानव शरीर में क्षतिग्रस्त मांसपेशियों को ठीक करने के लिए एक उल्लेखनीय, अंतर्निहित मरम्मत दल होता है। जब मांसपेशियों में चोट लगती है, तो 'मसल स्टेम सेल्स' (मांसपेशी स्टेम कोशिकाएं) नामक सुप्त कोशिकाओं का एक विशेष समूह पुनर्जन्म का कार्य शुरू करने के लिए जाग जाता है। ये कोशिकाएं, जो आमतौर पर किसी संकेत की प्रतीक्षा में शांति से बैठी रहती हैं, सक्रिय हो जाती हैं, संख्या में बढ़ती हैं, और फिर या तो नई मांसपेशी तंतुओं (फाइबर्स) के निर्माण के लिए आपस में जुड़ जाती हैं या भविष्य की चोटों के लिए पर्याप्त सहायक सुनिश्चित करने हेतु अपनी शांत अवस्था में वापस लौट जाती हैं। ये कोशिकाएं वास्तव में कैसे तय करती हैं कि उन्हें कब जागना है और काम शुरू करना है, इसे समझना न केवल यह समझने के लिए महत्वपूर्ण है कि शरीर खुद को कैसे ठीक करता है, बल्कि यह जानने के लिए भी है कि जब उपचार की यह प्रक्रिया विफल हो जाती है तो क्या गलत होता है। लंबे समय से वैज्ञानिक जानते थे कि आसपास के वातावरण से मिलने वाले रासायनिक संकेत इस जागरण को प्रेरित करते हैं, लेकिन कोशिकाओं के भीतर उन विशिष्ट आणविक स्विचों का रहस्य बना रहा जो इस संक्रमण को नियंत्रित करते हैं, विशेष रूप से मनुष्यों में।
जेनेवा विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं की एक टीम ने अब दो प्रमुख प्रोटीनों का पता लगाया है जो मानव मांसपेशी कोशिकाओं में इस प्रक्रिया के लिए आवश्यक स्विच के रूप में कार्य करते हैं। उन्होंने प्रयोगशाला में विकसित कोशिकाओं के एक विशिष्ट प्रकार पर ध्यान केंद्रित किया जो इन सुप्त स्टेम कोशिकाओं की नकल करती हैं, जिससे उन्हें वास्तविक समय में सक्रियण प्रक्रिया को देखने की अनुमति मिली। वैज्ञानिकों ने पाया कि ओराई3 (Orai3) नामक एक प्रोटीन, जो इन सुप्त कोशिकाओं में उच्च मात्रा में पाया जाता है, उनके जागने के लिए आवश्यक है। आश्चर्यजनक रूप से, यह प्रोटीन अपने सामान्य कार्य—कैल्शियम के चैनल के रूप में कार्य करने—के बिना अपना काम करता है, जो कि एक ऐसा खनिज है जो आमतौर पर कोशिकाओं के भीतर संकेत के रूप में कार्य करता है। इसके बजाय, ओराई3 एक अलग, कैल्शियम-स्वतंत्र तंत्र के माध्यम से काम करता है ताकि कोशिकाओं को उनकी विश्राम अवस्था से बाहर निकालकर विकास के चक्र में धकेला जा सके।
ओराई3 के कार्य करने के तरीके की जांच करते हुए, शोधकर्ताओं ने अन्य प्रोटीनों की तलाश की जो इसके साथ मिलकर काम कर रहे होंगे। उन्होंने AHNAK2 नामक एक बड़े संरचनात्मक प्रोटीन की पहचान की, जो अन्य अणुओं को अपनी जगह पर बनाए रखने के लिए एक मचान (स्कैफोल्ड) की तरह कार्य करता है। यह प्रोटीन मरम्मत प्रक्रिया के दौरान बनने वाले परिपक्व मांसपेशी तंतुओं में उच्च मात्रा में पाया जाता है। टीम ने पाया कि AHNAK2 भी सुप्त स्टेम कोशिकाओं को जगाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, लेकिन यह ओराई3 की तुलना में पूरी तरह से अलग तरीके से कार्य करता है। जबकि ओराई3 सीधे स्टेम कोशिकाओं पर कार्य करता है, AHNAK2 अप्रत्यक्ष रूप से कार्य करता है। यह परिपक्व मांसपेशी तंतुओं को प्रभावित करता है, जो फिर स्टेम कोशिकाओं को जागने के लिए प्रोत्साहित करने हेतु संकेत भेजते हैं। यदि शोधकर्ताओं ने AHNAK2 को हटा दिया होता, तो स्टेм कोशिकाएं अभी भी जाग सकती थीं यदि उन्हें परिपक्व मांसपेशी तंतुओं से अलग कर दिया जाता, जिससे यह सिद्ध हुआ कि दोष स्टेम कोशिकाओं के भीतर की विफलता के कारण नहीं, बल्कि आसपास के मांसपेशी ऊतक की स्थिति के कारण था।
अध्ययन ने यह भी खुलासा किया कि इन दोनों प्रोटीनों का मांसपेशियों के विकास पर अलग-अलग प्रभाव पड़ता है। जब शोधकर्ताओं ने ओराई3 की मात्रा कम की, तो कोशिकाएं सुप्त चरण को छोड़कर तेजी से मांसपेशी तंतु बनने की ओर बढ़ने लगीं। इसके विपरीत, AHNAK2 को कम करने से नए मांसपेशी तंतुओं का निर्माण धीमा हो गया और मौजूदा तंतु सामान्य से अधिक बड़े हो गए। यह सुझाव देता है कि हालांकि मांसपेशी मरम्मत प्रणाली को सही ढंग से कार्य करने के लिए दोनों प्रोटीन आवश्यक हैं, वे अलग-अलग मार्गों के माध्यम से कार्य करते हैं। एक सीधा ट्रिगर (उत्तेजक) के रूप में स्टेम कोशिकाओं पर कार्य करता है, जबकि दूसरा उस वातावरण को बनाए रखने में मदद करता है जो परिपक्व मांसपेशी ऊतक द्वारा प्रदान किया जाता है जो उस ट्रिगर का समर्थन करता है।
ये निष्कर्ष मानव मांसपेशियों के पुनर्जन्म के पीछे की आणविक मशीनरी की एक स्पष्ट तस्वीर प्रदान करते हैं। यह दिखाते हुए कि उचित सक्रियण के लिए ओराई3 और AHNAK2 दोनों आवश्यक हैं लेकिन वे अलग-अलग तंत्रों के माध्यम से कार्य करते हैं, यह शोध इस बात की जटिलता को उजागर करता है कि स्टेम कोशिकाएं अपने वातावरण के साथ कैसे परस्पर क्रिया करती हैं। यह कार्य इस विचार को खारिज करता है कि ओराई3 इस विशिष्ट संदर्भ में एक कैल्शियम चैनल के रूप में कार्य करता है, जिससे यह पुष्टि होती है कि इसकी भूमिका अद्वितीय और इसके पारंपरिक कार्य से अलग है। इसी तरह, यह स्पष्ट करता है कि AHNAK2 का प्रभाव कोशिकाओं के आसपास के तरल पदार्थ में छोड़े गए रसायन के कारण नहीं है, बल्कि परिपक्व मांसपेशी तंतुओं और स्टेम कोशिकाओं के बीच सीधा संवाद है। इन विशिष्ट भूमिकाओं के बारे में यह विस्तृत समझ कि ये प्रोटीन कैसे कार्य करते हैं, मांसपेशियों के पुनर्जन्म की मूलभूत प्रक्रियाओं के बारे में नई अंतर्दृष्टि प्रदान करती है, जो संभावित रूप से मांसपेशियों के रोगों के मामलों में इन तंत्रों को कैसे समर्थित या बहाल किया जा सकता है, इसके लिए भविष्य के अनुसंधान के द्वार खोल सकती है।
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