Distinct evolutionary affinities of two transcript-supported non- AIM2 paralogues in the canine ALR/PYHIN repertoire
जीनोमिक असेंबली, आरएनए अनुक्रमण (RNA sequencing) और फाइलोगैनेटिक विश्लेषण को एकीकृत करते हुए, यह अध्ययन कुत्तों में दो विशिष्ट गैर-AIM2 PYHIN पैरालॉग्स के विकासवादी संबंधों और ट्रांसक्रिप्ट संरचनाओं को स्पष्ट करता है, जबकि एक कार्यात्मक कैनिन AIM2 लोकस की अनुपस्थिति की पुष्टि करता है।
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स्तनधारियों की कोशिकाओं के भीतर, प्रोटीन का एक विशिष्ट परिवार एक परिष्कृत प्रारंभिक-चेतावनी प्रणाली (early-warning system) के रूप में कार्य करता है, जो वायरस या बैक्टीरिया द्वारा आक्रमण के संकेतों को स्कैन करता है। ये प्रोटीन, जिन्हें PYHIN के रूप में जाना जाता है, विशिष्ट आणविक मॉड्यूल से बने होते हैं जो उन्हें विदेशी आनुवंशिक सामग्री को पहचानने और प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया (immune response) को सक्रिय करने की अनुमति देते हैं। मनुष्यों में, यह परिवार अच्छी तरह से अध्ययन किया गया है और इसमें कई अलग-अलग सदस्य शामिल हैं, जिनमें से प्रत्येक का एक विशिष्ट कार्य है, जैसे कि सूजन (inflammation) के लिए अलार्म बजाना या जीन गतिविधि को नियंत्रित करना। हालाँकि, विकास (evolution) सभी प्रजातियों के साथ एक जैसा व्यवहार नहीं करता है। जहाँ मनुष्यों और चूहों ने लाखों वर्षों में इन प्रोटीनों के अपने संग्रह का विस्तार या पुनर्गठन किया है, वहीं अन्य जानवरों ने अलग रास्ते अपनाए हैं। पालतू कुत्ता, जो विकासवादी वृक्ष (evolutionary tree) में मनुष्यों का एक करीबी रिश्तेदार है, एक विशेष रूप से पहेली जैसा मामला प्रस्तुत करता है। वर्षों तक, वैज्ञानिकों का मानना था कि कुत्तों ने अपने प्रमुख अलार्म प्रोटीनों में से एक को पूरी तरह से खो दिया है, जिससे उनके पास इस परिवार के केवल दो शेष सदस्य बचे हैं। फिर भी, इन दो जीवित बचे सदस्यों की सटीक पहचान और कार्य अस्पष्ट रहे, जो भ्रमित करने वाले लेबल और अधूरे आनुवंशिक मानचित्रों के जाल में फंसे हुए थे, जिससे यह जानना कठिन हो गया था कि वे वास्तव में क्या थे या कैसे काम करते थे।
जापान के किंदई विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं की एक टीम ने मौजूदा लेबल पर भरोसा करने के बजाय सीधे कच्चे डेटा (raw data) को देखकर इस आनुवंशिक उलझन को सुलझाने का निर्णय लिया। उन्होंने कुत्ते के जीनोम के पांच अलग-अलग संस्करणों से जानकारी एकत्र की, जो एक ही निर्देश पुस्तिका के थोड़े अलग प्रारूपों की तरह हैं, और इसे वास्तविक कुत्तों की रक्त कोशिकाओं से प्राप्त आरएनए-अनुक्रमण (RNA-sequencing) डेटा के साथ जोड़ा। इस दृष्टिकोण ने उन्हें यह देखने की अनुमति दी कि कौन से जीन वास्तव में पढ़े जा रहे हैं और प्रोटीन में परिवर्तित हो रहे हैं, जिससे कंप्यूटर-जनित अनुमानों के शोर को हटाया जा सका। उनके अन्वेषण ने पुष्टि की कि कुत्तों में वास्तव में दो बरकरार, कार्यात्मक जीन मौजूद हैं जो पूर्ण प्रोटीन का उत्पादन करते हैं, लेकिन इसने एक लंबे समय से चले आ रहे प्रश्न का निर्णायक उत्तर भी दिया: तीसरा जीन, जिसे लापता अलार्म प्रोटीन का एक टूटा हुआ संस्करण माना जाता था, वास्तव में एक कार्यात्मक जीन भी नहीं है। शोधकर्ताओं को इस बात का कोई प्रमाण नहीं मिला कि यह तीसरा स्थान एक कामकाजी प्रोटीन का उत्पादन करता है, जिससे इस विचार की प्रभावी रूप से पुष्टि हुई कि कुत्तों के पास उस अलार्म प्रणाली का एक छिपा हुआ, कार्यात्मक संस्करण है जिसे खोया हुआ माना जाता था।
कार्यशील जीनों की संख्या तय होने के बाद, टीम ने इस ओर ध्यान केंद्रित किया कि ये दो जीवित बचे प्रोटीन वास्तव में क्या हैं। क्योंकि डेटाबेस में जीनों को दिए जाने वाले नाम अक्सर केवल प्लेसहोल्डर होते हैं जो अन्य जानवरों में उनके दिखने के तरीके पर आधारित होते हैं, इसलिए शोधकर्ताओं को स्वयं प्रोटीनों की आणविक संरचना में गहराई से देखना पड़ा। उन्होंने प्रोटीनों को बनाने वाले विशिष्ट निर्माण खंडों (building blocks) पर ध्यान केंद्रित किया, और मनुष्यों एवं अन्य स्तनधारियों में ज्ञात संरचनाओं के साथ उनकी तुलना की। उन्होंने पाया कि कुत्ते के दो प्रोटीन मानव संस्करणों की सरल प्रतियां नहीं हैं। इसके बजाय, वे अपने स्वयं के अद्वितीय विकासवादी इतिहास के साथ विशिष्ट रूपों में विकसित हुए हैं। कुत्ते के एक प्रोटीन का संबंध मानव प्रोटीन के साथ अधिक निकटता से है जो डीएनए का पता लगाने और प्रतिरक्षा संकेतों को विनियमित करने में शामिल है, जबकि दूसरा एक अलग मानव प्रोटीन के साथ अधिक निकटता से संरेखित है जो प्रतिरक्षा जीनों की गतिविधि को नियंत्रित करने में मदद करता है। महत्वपूर्ण रूप से, कुत्ते का कोई भी प्रोटीन किसी भी एकल मानव प्रोटीन का सटीक एक-से-एक मिलान नहीं है, जिसका अर्थ है कि यह मानकर नहीं चला जा सकता कि वे बिल्कुल वही काम करते हैं क्योंकि वे समान दिखते हैं।
इस अध्ययन ने इन प्रोटीनों के विशिष्ट अनुक्रमों (sequences) को भी स्पष्ट किया, जिससे उन त्रुटियों को सुधारा गया जो पिछले कंप्यूटर मॉडलों में दिखाई दी थीं। कुत्तों की रक्त कोशिकाओं के आरएनए डेटा का विश्लेषण करके, शोधकर्ताओं ने प्रोटीनों के सबसे सटीक संस्करणों का पुनर्निर्माण किया, जिससे अमीनो एसिड अनुक्रमों में छोटे लेकिन महत्वपूर्ण अंतरों को ठीक किया गया जो प्रोटीनों के मुख्य भाग (cores) बनाते हैं। ये सुधारे गए अनुक्रम भविष्य के प्रयोगों के लिए एक ठोस आधार प्रदान करते हैं। शोधकर्ता इस बात पर जोर देते हैं कि हालांकि उन्होंने इन प्रोटीनों की आनुवंशिक संरचना और विकासवादी संबंधों को मैप कर लिया है, लेकिन कुत्ते के शरीर में वे सटीक जैविक कार्य क्या करते हैं, इसका परीक्षण अभी प्रयोगशाला में किया जाना बाकी है। यह कार्य इस रहस्य को सुलझाने का दावा नहीं करता है कि कुत्ते संक्रमणों से कैसे लड़ते हैं, बल्कि इसने उनके द्वारा उपयोग किए जाने वाले उपकरणों का पहला स्पष्ट, अनुक्रम-परिभाषित मानचित्र प्रदान किया है। यह स्थापित करके कि कुत्ते दो विशिष्ट, गैर-मानव-समान प्रोटीनों पर निर्भर हैं न कि मानव के टूटे हुए संस्करण पर, यह शोध मांसाहारियों की प्रतिरक्षा प्रणालियों के विकास को समझने के लिए एक नया और सटीक ढांचा प्रदान करता है, जो अनुमान से हटकर आणविक वास्तविकता की सटीक समझ की ओर ले जाता है।
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