The SUMO isopeptidase activity of SENP7 can sustain the expression of developmental genes but not a repressive state on chromosome X
यह अध्ययन प्रकट करता है कि SENP7 जीन विनियमन में एक दोहरी भूमिका निभाता है, जहाँ इसकी उत्प्रेरक आइसोपेप्टिडेज़ गतिविधि विकासात्मक जीन अभिव्यक्ति और क्रोमैटिन संक्षेपण को बनाए रखने के लिए पर्याप्त है, जबकि इसका N-टर्मिनल क्षेत्र गुणसूत्र X के दमनकारी अवस्था को स्थिर करने के लिए विशिष्ट रूप से आवश्यक है।
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कल्पना कीजिए कि आपका शरीर एक विशाल, हलचल भरा शहर है जहाँ हर कोशिका एक अनूठा मोहल्ला है जिसका अपना विशिष्ट कार्य है। इस शहर को सुचारू रूप से चलाने के लिए, मोहल्लों को यह जानने की आवश्यकता होती है कि उन्हें किन निर्देशों का पालन करना है और किन्हें अनदेखा करना है। यह आनुवंशिकी (जेनेटिक्स) की दुनिया है, जहाँ डीएनए एक मास्टर ब्लूप्रिंट के रूप में कार्य करता है। लेकिन डीएनए केवल एक स्थिर स्क्रॉल नहीं है; यह हिस्टोन नामक स्पूल के चारों ओर कसकर लिपटा हुआ है, जो क्रोमैटिन नामक एक संरचना बनाता है। क्रोमैटिन को एक पुस्तकालय की तरह समझें: जब किताबें (जीन) अलमारियों में कसकर पैक होती हैं, तो उन्हें पढ़ना कठिन होता है, और निर्देश शांत (साइलेंस) कर दिए जाते हैं। जब अलमारियों को ढीला किया जाता है और किताबों को बाहर निकाला जाता है, तो निर्देशों को पढ़ा जा सकता है, और कोशिका जान जाती है कि क्या करना है।
कोशिकाएं इस पुस्तकालय को प्रबंधित करने के लिए एक प्रक्रिया का उपयोग करती हैं जिसे "सुमोइलेशन" (sumoylation) कहा जाता है। इसकी कल्पना एक छोटे, चिपचिपे नोट के रूप में करें जिसे पुस्तकालय के कर्मचारियों या स्वयं किताबों से जोड़ा जा सकता है। ये नोट्स यह बदल सकते हैं कि किताबें कैसे व्यवस्थित होती हैं या कर्मचारी कैसे व्यवहार करते हैं। हालाँकि, जिस तरह आपको पुराने चिपचिपे नोट्स को दोबारा उपयोग करने या संदेश बदलने के लिए हटाने की आवश्यकता होती है, वैसे ही कोशिकाओं के पास विशेष "इरेज़र" (मिटाने वाले) होते हैं जिन्हें प्रोटीएज़ कहा जाता है। ये इरेज़र, विशेष रूप से SENP नामक परिवार, सुमो नोट्स को हटा देते हैं। यदि इरेज़र टूट जाते हैं, तो चिपचिपे नोट्स जमा होने लगते हैं, पुस्तकालय अव्यवस्थित हो जाता है, और शहर के मोहल्ले गलत निर्देश पढ़ने लग सकते हैं, जिससे अराजकता फैल सकती है। इसीलिए वैज्ञानिक इन इरेज़र्स में इतनी रुचि रखते हैं: वे कोशिकीय व्यवस्था के द्वारपाल हैं, और जब वे विफल होते हैं, तो विकास गलत दिशा में जा सकता है।
अब, आइए इन इरेज़र्स में से एक प्रोटीन, SENP7 की एक विशिष्ट कहानी पर नज़र डालते हैं। वैज्ञानिक जानना चाहते थे कि: यदि हम इस विशिष्ट इरेज़र को हटा दें तो क्या होगा? और अधिक दिलचस्प बात यह है कि क्या इरेज़र को अपना पूरा शरीर काम करने के लिए चाहिए, या सिर्फ उसका "कटिंग टूल" (काटने वाला उपकरण) पर्याप्त है? यह पता लगाने के लिए, CABIMER और टेक्निकल यूनिवर्सिटी ऑफ डार्मस्टाड के शोधकर्ताओं ने मानव कोशिकाओं का एक विशेष संस्करण बनाया जिसमें SENP7 पूरी तरह से अनुपस्थित था। उन्होंने इन कोशिकाओं के साथ एक अपराध स्थल (क्राइम सीन) की तरह व्यवहार किया, सबूतों के रूप में यह देखते हुए कि कौन से जीन पढ़े जा रहे थे और किन्हें अनदेखा किया जा रहा था।
उन्होंने पाया कि यह एक ही प्रोटीन के दो बहुत अलग कार्यों की कहानी थी। सबसे पहले, उन्होंने पाया कि SENP7 के बिना, कोशिका का "डेवलपमेंटल लाइब्रेरी" (विकास संबंधी पुस्तकालय) अंधेरा हो गया। तंत्रिका तंत्र, हृदय और फेफड़ों के निर्माण के लिए जिम्मेदार जीन कम हो गए, जैसे कि शहर विकास करना भूल गया हो। यह कोशिका की ठीक से विकसित होने की क्षमता के लिए बुरी खबर थी। लेकिन फिर, उन्होंने पुस्तकालय के एक विशिष्ट खंड में कुछ अजीब होते देखा: क्रोमोसोम X। इन टूटी हुई कोशिकाओं में, इस क्रोमोसोम पर जीन शोर मचाने लगे, अपनी सामान्य शांति को तोड़ते हुए।
यह समझने के लिए कि SENP7 इन दो विपरीत चीजों को कैसे कर रहा है, वैज्ञानिकों ने "कट एंड पेस्ट" का खेल खेला। उन्होंने SENP7 का वह हिस्सा लिया जो वास्तव में चिपचिपे नोट्स को काटता है (कैटेलिटिक डोमेन) और उसे टूटी हुई कोशिकाओं में वापस डाल दिया, पीछे प्रोटीन के बाकी शरीर (N-टर्मिनल क्षेत्र) को छोड़ दिया। परिणाम एक आश्चर्यजनक विभाजन था। अकेले "कटिंग टूल" ने विकासात्मक जीनों के लिए एक सुपरहीरो की तरह काम किया; इसने सफलतापूर्वक लाइटें वापस चालू कर दीं, पुस्तकालय की व्यवस्था बहाल कर दी, और यहाँ तक कि कोशिकाओं को न्यूरॉन्स में विभेदित होने में मदद की। ऐसा लगा कि विकासात्मक जीनों को सक्रिय रखने के लिए, इरेज़र को बस अपनी ब्लेड की आवश्यकता थी।
हालाँकि, कहानी में मोड़ तब आया जब उन्होंने क्रोमोसोम X को देखा। भले ही "कटिंग टूल" वापस आ गया था, क्रोमोसोम X पर जीन शोर मचाते और अनियंत्रित रहे। शांति बहाल नहीं हुई। शोधकर्ताओं ने महसूस किया कि क्रोमोसोम X को शांत रखने के लिए प्रोटीन के "शरीर" की आवश्यकता थी—वह लंबा N-टर्मिनल क्षेत्र जिसे पीछे छोड़ दिया गया था। प्रोटीन का यह हिस्सा एक विशेष एंकर या सुरक्षा गार्ड की तरह कार्य करता है जो क्रोमोसोम को एक सख्त, दमित अवस्था में थामे रखता है। बिना इस विशिष्ट एंकर के, "कटिंग टूल" अकेले यह काम नहीं कर सका।
यह शोध पत्र सुझाव देता है कि SENP7 एक दोहरे उद्देश्य वाला उपकरण है। विकास और मस्तिष्क विकास के लिए आवश्यक जीनों के एक विशाल सेट के लिए, इसका मुख्य कार्य एक इरेज़र के रूप में कार्य करना है, यानी अवरोधक नोट्स को हटाना ताकि जीन बोल सकें। लेकिन क्रोमोसोम X के लिए, इसका कार्य संरचनात्मक है; यह अपने लंबे de (tail) का उपयोग भौतिक रूप से क्रोमोसोम को एक बंद, शांत स्थिति में थामने के लिए करता है। अध्ययन पुष्टि करता है कि SENP7 खोने से एक अव्यवस्थित क्रोमैटिन संरचना बन जाती है जहाँ कुछ जीन बहुत शांत हैं और कुछ बहुत शोर मचा रहे हैं। जबकि कैटेलिटिक गतिविधि "बहुत शांत" वाली समस्या को ठीक कर सकती है, क्रोमोसोम X पर "बहुत शोर" वाली समस्या के लिए पूर्ण प्रोटीन की आवश्यकता होती है। यह खोज इस बात को रेखांकित करती है कि एक एकल प्रोटीन के दो पूरी तरह से अलग संचालन मोड हो सकते हैं, जो इस बात पर निर्भर करता है कि वह किस जीनोम खंड की रक्षा कर रहा है, यह सुनिश्चित करते हुए कि हमारा कोशिकीय शहर गतिविधि के सही स्तर और शांति के सही स्तर के साथ चलता रहे।
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