CONSTITUTIVE STIM1L DELETION ALTERS STORE-OPERATED CALCIUM ENTRY KINETICS BUT DOES NOT PERTURB THE DEVELOPMENT AND FUNCTION OF MOUSE SKELETAL MUSCLE
यद्यपि कंकाल की मांसपेशियों में समृद्ध STIM1L स्प्लिस वेरिएंट का निरंतर विलोपन स्पष्ट हिस्टोलॉजिकल या संकुचन संबंधी कमियों के बिना स्टोर-ऑपरेटेड कैल्शियम प्रवेश गतिकी और मायोफाइबर कैल्शियम क्लीयरेंस को परिवर्तित करता है, फिर भी मांसपेशी कार्य का संरक्षण संभवतः कैनोनिकल STIM1 के प्रतिपूरक अपरेगुलेशन के कारण है, जबकि देखी गई स्वैच्छिक गतिविधि में कमी गैर-मांसपेशी ऊतकों में STIM1L की हानि से उत्पन्न हो सकती है।
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प्रत्येक मांसपेशी कोशिका के भीतर, कैल्शियम के प्रबंधन के लिए एक जटिल प्रणाली होती है, जो एक ऐसा खनिज है जो गति के लिए आवश्यक चिंगारी के रूप में कार्य करता है। जब कोई तंत्रिका मांसपेशी को सिकुड़ने का संकेत देती है, तो कैल्शियम कोशिका के आंतरिक भाग में भर जाता है, जिससे वह मशीनरी सक्रिय हो जाती है जो तंतुओं (फाइबर्स) को आपस में खींचती है। एक बार जब गति पूरी हो जाती है, तो कोशिका को आराम करने और अगले आदेश के लिए तैयार होने के लिए इस कैल्शियम को तुरंत हटाना पड़ता है। इस चक्र को चलाने के लिए, विशेष रूप से दौड़ने या वजन उठाने जैसी बार-बार होने वाली गतिविधि के दौरान, कोशिका 'स्टोर-ऑपरेटेड कैल्शियम एंट्री' नामक एक सुरक्षा जाल पर निर्भर करती है। यह तंत्र महसूस करता है कि कब आंतरिक कैल्शियम भंडार कम हो रहा है और बाहरी दुनिया से ताज़ा कैल्शियम को अंदर आने देने के लिए कोशिका की बाहरी दीवार में एक द्वार खोल देता है। इस पुनर्भरण के बिना, मांसपेशियां तेजी से थक जाएंगी और ठीक से कार्य करने में विफल रहेंगी। वर्षों तक, वैज्ञानिक जानते थे कि STIM1 नामक एक प्रोटीन वह मुख्य सेंसर था जो इस द्वार को सक्रिय करता था, लेकिन उन्होंने इस प्रोटीन का एक विशेष, लंबा संस्करण भी खोजा, जिसका नाम STIM1L है, जो लगभग विशेष रूप से कंकाल की मांसपेशियों में पाया जाता है। यह संस्करण गेट को तेजी से खोलने के लिए डिज़ाइन किया गया प्रतीत होता था, जो संभावित रूप से यह समझा सकता है कि मांसपेशियां उच्च-गति वाली गतिविधि को कैसे बनाए रखती हैं, लेकिन एक जीवित जीव में इसकी सटीक भूमिका एक रहस्य बनी रही।
इस पहेली को सुलझाने के लिए, शोधकर्ताओं ने एक नया प्रकार का चूहा बनाया जिसमें केवल प्रोटीन के लंबे STIM1L संस्करण की कमी थी, जबकि मानक, सामान्य संस्करण बरकरार था। इसने उन्हें यह देखने की अनुमति दी कि जब विशेष मांसपेशी सेंसर को हटा दिया जाता है, तो क्या होता है, बिना उन बुनियादी कोशिकीय तंत्रों को बाधित किए जो सभी ऊतकों में पाए जाते हैं। परिणाम आश्चर्यजनक थे। चूहे सामान्य रूप से विकसित हुए, अपने साथियों के समान आकार तक बढ़े, और सूक्ष्मदर्शी के नीचे उनकी मांसपेशियां स्वस्थ दिखीं, जिनमें किसी भी प्रकार की क्षति या असामान्य तंतु प्रकार के लक्षण नहीं थे। जब वैज्ञानिकों ने प्रयोगशाला में मांसपेशियों का परीक्षण किया, जिसमें ताकत और थकान के प्रतिरोध को मापने के लिए उन्हें खींचा गया, तो मांसपेशियों ने सामान्य चूहों की तरह ही प्रदर्शन किया। वे समान बल उत्पन्न कर सकते थे और तीव्र, बार-बार होने वाले उद्दीपन के बावजूद जल्दी नहीं थके। इस निष्कर्ष ने इस विचार को खारिज कर दिया कि लंबा प्रोटीन बुनियादी मांसपेशी शक्ति या व्यायाम के एक एकल सत्र के दौरान काम करने की क्षमता के लिए कड़ाई से आवश्यक है।
हालाँकि, यह कहानी पूरी तरह से भिन्न नहीं थी। जब इन चूहों को यह देखने के लिए पिंजरों में रनिंग व्हील के साथ रखा गया कि वे स्वेच्छा से कितनी गति करना चुनते हैं, तो वे सामान्य चूहों की तुलना में काफी कम दौड़े। उनमें दौड़ने की शारीरिक क्षमता की कमी नहीं थी, क्योंकि वे दबाव डालने पर उतनी ही तेजी से स्प्रिंट कर सकते थे, लेकिन वे बस अधिक ब्रेक लेते थे और कुल मिलाकर कम दूरी तय करते थे। इससे पता चला कि गायब प्रोटीन मांसपेशियों के तंतुओं से परे कुछ प्रभावित कर सकता है, शायद जानवर की गति करने की प्रेरणा या समग्र ऊर्जा प्रबंधन को प्रभावित कर सकता है। मांसपेशी कोशिकाओं के सूक्ष्म परीक्षण से पता चला कि वे कैल्शियम को कैसे संभालती हैं, इसमें एक सूक्ष्म लेकिन महत्वपूर्ण परिवर्तन हुआ। जबकि सामान्य चूहों की तुलना में कोशिका में प्रवेश करने वाले कैल्शियम की कुल मात्रा समान रही, प्रवेश प्रणाली के सक्रिय होने की गति स्पष्ट रूप से धीमी थी। गेट को पूरी तरह से खुलने में अधिक समय लगा, फिर भी कोशिका ने मानक STIM1 प्रोटीन की मात्रा बढ़ाकर इसकी भरपाई की, जिससे प्रभावी रूप से इस लापता विशेष संस्करण की कमी पूरी हो गई। इस प्रतिपूर्ति ने यह सुनिश्चित किया कि मांसपेशियों के स्वास्थ्य और कार्य को बनाए रखने के लिए कुल कैल्शियम आपूर्ति पर्याप्त बनी रहे।
शोधकर्ताओं ने इस गायब प्रोटीन के लिए एक दूसरा, अप्रत्याशित भूमिका भी खोजा। बरकरार मांसपेशी तंतुओं में, लंबे प्रोटीन वाले चूहों में संकुचन के बाद कोशिका से कैल्शियम साफ होने का समय वास्तव में तेज़ था। यह पहले मिली इस जानकारी के विपरीत प्रतीत हुआ कि कैल्शियम प्रवेश धीमा था, लेकिन यह एक अलग तंत्र की ओर इशारा करता था जो काम कर रहा था। डेटा बताता है कि लंबा प्रोटीन सामान्य रूप से कोशिका के आंतरिक पंपों पर एक ब्रेक के रूप में कार्य करता है, और इसके बिना, ये पंप कैल्शियम को साफ करने के लिए अधिक कुशलता से कार्य करते हैं। यह तेज़ सफाई मांसपेशियों को अधिक तेज़ी से आराम करने में मदद कर सकती है, लेकिन सिस्टम का समग्र संतुलन स्थिर रहा क्योंकि कोशिका ने अंतराल को भरने के लिए अपने अन्य घटकों को समायोजित कर लिया था। अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि हालांकि विशेष लंबा प्रोटीन कैल्शियम की आवश्यकता के प्रति मांसपेशियों की प्रतिक्रिया को तेज़ करने में मदद करता है, शरीर उल्लेखनीय रूप से लचीला है। यदि यह विशिष्ट उपकरण गायब है, तो कोशिका अपने समग्र प्रदर्शन को बनाए रखने के लिए अपने संसाधनों को पुनर्गठित कर सकती है, जिससे मांसपेशियों की संरचना और शक्ति सुरक्षित रहती है, भले ही उसके आंतरिक संकेतों के समय में थोड़ा बदलाव आ जाए।
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