Heterotypic Condensate Formation by Prion Proteins and Pro-Inflammatory S100A9
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि प्रो-इंफ्लेमेटरी प्रोटीन S100A9 हेटरोटाइपिक लिक्विड-लिक्विड फेज सेपरेशन कंडेनसेट्स बनाकर प्रियन प्रोटीनों के एकत्रीकरण को बढ़ावा देता है, जो बाद में उच्च आणविक क्राउडिंग स्थितियों के तहत अमाइलॉइड संरचनाओं के निर्माण को तेज करता है।
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प्रत्येक जीवित कोशिका के भीतर, एक निरंतर, हलचल भरी गतिविधि होती है जहाँ प्रोटीन जीवन को चालू रखने के लिए चलते, मुड़ते और परस्पर क्रिया करते हैं। कभी-कभी, ये प्रोटीन विशिष्ट स्थानों पर एक साथ जमा हो जाते हैं, जिससे बूंदें बनती हैं जो बिना किसी बाहरी झिल्ली के स्वतंत्र रूप से तैरती रहती हैं, बिल्कुल पानी में तेल की बूंदों की तरह। वैज्ञानिक इस प्रक्रिया को 'लिक्विड-लिक्विड फेज सेपरेशन' (द्रव-द्रव अवस्था पृथक्करण) कहते हैं। जबकि यह प्राकृतिक व्यवहार कोशिकीय कार्यों को व्यवस्थित करने में मदद करता है, चीजें तब गलत हो सकती हैं जब ये बूंदें बहुत अधिक स्थिर हो जाती हैं या ठोस, चिपचिपे गुच्छों में बदल जाती हैं। एक तरल बूंद से ठोस द्रव्यमान में यह परिवर्तन कई विनाशकारी मस्तिष्क रोगों का लक्षण है, जिनमें अल्जाइमर और पार्किंसंस शामिल हैं, जहाँ प्रोटीन गलत तरीके से मुड़ जाते हैं और अमाइलॉइड नामक हानिकारक संरचनाओं में जमा हो जाते हैं। वर्षों तक, शोधकर्ताओं ने इस बात पर ध्यान केंद्रित किया है कि कैसे एकल प्रकार के प्रोटीन इन समस्याओं का कारण बनते हैं, लेकिन साक्ष्यों का एक बढ़ता हुआ समूह सुझाव देता है कि विभिन्न प्रोटीन इन बूंदों के भीतर एक साथ मिल सकते हैं, जिससे नुकसान की गति उन तरीकों से तेज हो जाती है जिन्हें हम अभी समझना शुरू ही कर रहे हैं।
विल्नियस यूनिवर्सिटी, लिथुआनिया की शोधकर्ताओं की एक टीम ने हाल ही में एक विशिष्ट जोड़ी की जांच की जिसे कठोर प्रयोगशाला स्थितियों के तहत परस्पर क्रिया करते हुए देखा गया था: प्रियन प्रोटीन (prion protein), जो प्रियन रोगों के केंद्र में है, और S100A9, जो सूजन (inflammation) में शामिल एक प्रोटीन है। वे जानना चाहते थे कि क्या ये दो प्रोटीन एक अधिक प्राकृतिक वातावरण में मिलकर मिश्रित बूंदें बना सकते हैं और यदि ऐसा है, तो यह मिश्रण हानिकारक गुच्छों के निर्माण को कैसे प्रभावित करेगा। इसका परीक्षण करने के लिए, उन्होंने कोशिकाओं के भीतर पाई जाने वाली घनी स्थितियों की नकल करने के लिए पॉलीइथाइलीन ग्लाइकॉल नामक पदार्थ का उपयोग करके एक भीड़भाड़ वाला प्रयोगशाला वातावरण बनाया। उन्होंने दोनों प्रोटीनों को एक साथ मिलाया और यह देखने के लिए बारीकी से निगरानी की कि क्या वे तरल बूंदों में अलग होते हैं और वे बूंदें समय के साथ कैसे बदलती हैं।
शोधकर्ताओं ने पाया कि तटस्थ स्थितियों में, जो मानव शरीर के भीतर के वातावरण के करीब हैं, प्रियन प्रोटीन और S100A9 ने वास्तव में मिश्रित बूंदें बनाईं। जब दोनों प्रोटीन एक साथ मौजूद थे, तो उन्होंने अकेले किसी भी प्रोटीन की तुलना में इन बूंदों की काफी बड़ी संख्या बनाई। S100A9 को ट्रैक करने के लिए एक फ्लोरोसेंट टैग का उपयोग करते हुए, टीम ने देखा कि यह सूजन संबंधी प्रोटीन प्रियन प्रोटीन द्वारा बनाई गई बूंदों में शामिल हो गया था। हालांकि, यह मिश्रण एक समान नहीं था; कुछ बूंदों में केवल प्रियन प्रोटीन था, जबकि अन्य में दोनों का संयोजन था। यह सुझाव देता है कि सूजन संबंधी प्रोटीन प्रियन प्रोटीन को इन तरल समूहों में एकत्र होने के लिए सक्रिय रूप से प्रोत्साहित करता है।
इसके बाद जो हुआ वह शायद सबसे महत्वपूर्ण खोज थी। जबकि प्रियन प्रोटीन अकेले इन विशिष्ट भीड़भाड़ वाली स्थितियों में फाइब्रिल जैसी संरचनाएं बना सकता था, S100A9 की उपस्थिति ने और भी अधिक स्थिर और प्रचुर मात्रा में एग्रीगेट्स (एकत्रित संरचनाओं) के निर्माण की ओर ले जा। मानक प्रयोगशाला सेटिंग्स में, वैज्ञानिकों को अक्सर प्रियन प्रोटीनों को आपस में जोड़ने के लिए मजबूत रासायनिक डिनेचुरेंट्स (denaturants) का उपयोग करना पड़ता है। यहाँ, शोधकर्ताओं ने पाया कि केवल S1s00A9 की उपस्थिति ने प्रियन प्रोटीन को बिना उन कठोर रसायनों के स्थिर, ठोस एग्रीगेट्स बनाने की अनुमति दी, और ये मिश्रित एग्रीगेट्स अकेले प्रियन प्रोटीन द्वारा बनाए गए एग्रीगेट्स की तुलना में टूटने के प्रति अधिक प्रतिरोधी थे। टीम ने इन गुच्छों की आंतरिक संरचना को मापा और पाया कि वे बीटा-शीट्स (beta-sheets) से समृद्ध थे, जो प्रोटीन स्ट्रैंड्स की एक विशिष्ट व्यवस्था है जो कठोर, हानिकारक रेशों की विशेषता बताती है जो न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों में देखी जाती है।
अध्ययन सुझाव देता है कि सूजन संबंधी प्रोटीन S100A9, प्रियन रोगों के शुरुआती चरणों में एक महत्वपूर्ण, पहले से कम समझ में आया भूमिका निभा सकता है। इन मिश्रित तरल बूंदों को बनाने में मदद करके, S100A9 प्रियन प्रोटीन को आपस में जुड़ने के लिए बाधा को कम करता प्रतीत होता है, प्रभावी रूप से उस प्रक्रिया को शुरू कर देता है जो ठोस, रोगजनक एग्रीगेट्स की ओर ले जाता है। शोधकर्ता प्रस्ताव देते हैं कि मानव शरीर में, जहाँ दोनों प्रोटीन मस्तिष्क और रीढ़ के तरल पदार्थ में पाए जाते हैं, यह परस्पर क्रिया इस बात का एक प्रमुख कारक हो सकती है कि ये विकार कैसे शुरू होते हैं और आगे बढ़ते हैं। हालांकि यह कार्य एक टेस्ट ट्यूब में किया गया था, निष्कर्ष न्यूरोडिजनरेशन को संचालित करने के लिए सूजन और प्रोटीन मिसफोल्डिंग (गलत तरीके से मुड़ना) मिलकर कैसे काम कर सकते हैं, इसे समझने के लिए एक नया मार्ग प्रदान करते हैं, जो इस बात पर एक नया दृष्टिकोण देता है कि ये बीमारियाँ रोकने के लिए इतनी कठिन क्यों हैं।
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