Depletion of BBSome Subunits Alters Receptor Endocytosis and Promotes EMT via TGF-β Signalling

मानव शरीर की लगभग हर कोशिका के भीतर एक सूक्ष्म, बाल जैसी एंटीना संरचना होती है जिसे प्राथमिक सिलियम (primary cilium) कहा जाता है। हालांकि यह सूक्ष्म है, फिर भी यह एक महत्वपूर्ण संवेदी केंद्र के रूप में कार्य करता है, जो बाहरी दुनिया से संकेतों का पता लगाता है और उन्हें निर्देशों में बदल देता है जो कोशिका को बताती हैं कि उसे कैसे बढ़ना, हिलना या संवाद करना है। जब इन एंटीनाओं को बनाने या बनाए रखने वाली मशीनरी खराब हो जाती है, तो इसका परिणाम 'सिलियोपैथीज़' (ciliopathies) नामक विकारों का एक समूह होता है। इनमें से एक सबसे जटिल 'बार्डेट-बीडल सिंड्रोम' (Bardet-Biedl syndrome) है, जो एक आनुवंशिक स्थिति है जो कई अंगों को प्रभावित करती है, जिससे मोटापा, गुर्दे की समस्याएं और, सबसे महत्वपूर्ण रूप से, दृष्टि का क्रमिक नुकसान होता है। अंधापन आंख के पिछले हिस्से में प्रकाश के प्रति संवेदनशील कोशिकाओं के क्षय के कारण होता है, जो इस प्रक्रिया से प्रेरित है जहाँ ये कोशिकीय एंटीना सूचना के प्रवाह को सही ढंग से प्रबंधित करने में विफल रहते हैं।

वैज्ञानिक लंबे समय से संदेह कर रहे थे कि इस अंधेपन की जड़ में 'बीबीएसोम' (BBSome) नामक एक विशिष्ट प्रोटीन कॉम्प्लेक्स शामिल है, जो सिलियम के लिए एक तरह के ट्रैफिक कंट्रोलर के रूप में कार्य करता है। इसका काम अणुओं को एंटीना के अंदर और बाहर ले जाने में मदद करना है, यह सुनिश्चित करना कि रिसेप्टर्स—कोशिका के सतह सेंसर—वहाँ पहुँचें जहाँ उनकी आवश्यकता है और जब उनका काम पूरा हो जाए तो उन्हें हटा दिया जाए। यदि यह यातायात प्रणाली टूट जाती है, तो रिसेप्टर्स कोशिका की सतह पर जमा हो सकते हैं, जो लगातार भ्रमित करने वाले संकेत भेजते हैं जो अंततः ऊतकों को नुकसान पहुँचाते हैं। उनिवर्सिडेट डी विगो (Universidade de Vigo) के शोधकर्ताओं और उनके अंतर्राष्ट्रीय सहयोगियों द्वारा किए गए एक नए अध्ययन ने इस रहस्य की परतों को खोला है, जिससे यह स्पष्ट हुआ है कि कैसे दो प्रमुख बीबीएसोम प्रोटीन की कमी इन रेटिनल कोशिकाओं में इस नाजुक संतुलन को बाधित करती है और एक ऐसी श्रृंखला शुरू करती है जो कोशिका मृत्यु और ऊतक के टूटने का कारण बनती है।

शोधकर्ताओं ने दो विशिष्ट जीन, BBS1 और BBS4 पर ध्यान केंद्रित किया, जो बार्डेट-बीडल सिंड्रोम वाले रोगियों में अक्सर उत्परिवर्तित (mutated) पाए जाते हैं। यह समझने के लिए कि इन जीनों के गायब होने पर क्या होता है, उन्होंने मानव रेटिनल पिगमेंट एपिथेलियल कोशिकाओं (एक प्रकार की कोशिका जो आंख में प्रकाश का पता लगाने वाले न्यूरॉन्स का समर्थन करती है) का उपयोग करके प्रयोगशाला मॉडल बनाए। उन्होंने एक सटीक जीन-एडिटिंग टूल का उपयोग करके या तो BBS1 या BBS4 जीन को बंद कर दिया, जिससे कोशिकाओं के दो अलग-अलग संस्करण तैयार हुए जिनमें ये महत्वपूर्ण प्रोटीन नहीं थे। उनके पहले अवलोकन ने उस बात की पुष्टि की जो पशु मॉडलों से ज्ञात थी: इन प्रोटीनों के बिना, कोशिकाएं अभी भी अपने सिलिया विकसित करती थीं, लेकिन एंटीना काफी छोटे थे। जिन कोशिकाओं में BBS4 की कमी थी, उनमें एंटीना न केवल छोटे थे, बल्कि वे बहुत कम बार भी दिखाई दिए, जिससे पता चलता है कि यह प्रोटीन संरचना के प्रारंभिक संयोजन में अधिक व्यापक भूमिका निभाता है।

इसके बाद टीम ने इन कोशिकाओं की सतह की ओर अपना ध्यान केंद्रित किया ताकि यह देखा जा सके कि कौन से रिसेप्टर्स असामान्य व्यवहार कर रहे हैं। उन्होंने कोशिका झिल्ली पर स्थित प्रोटीनों का विस्तृत विवरण तैयार किया और पाया कि TGFBR1 नामक एक विशिष्ट सेंसर का भारी जमाव हुआ है। यह रिसेप्टर TGF-β नामक एक सिग्नलिंग पाथवे का हिस्सा है, जो सामान्य रूप से कोशिकाओं को संवाद करने और अपना आकार बनाए रखने में मदद करता है। स्वस्थ कोशिकाओं में, इस रिसेप्टर को लगातार कोशिका के अंदर खींचा जाता है, पुनर्चक्रित (recycle) किया जाता है, या सिग्नल को नियंत्रण में रखने के लिए नष्ट कर दिया जाता है। हालाँकि, BBS1 या BBS4 की कमी वाली कोशिकाओं में, यह रिसेप्टर सतह पर ही अटक गया, जिसे ठीक से अंदर नहीं लिया जा सका। इस जमाव का अर्थ था कि कोशिकाएं एक निरंतर, अनियंत्रित संकेत प्राप्त कर रही थीं, जिसके बारे में शोधकर्ताओं को संदेह था कि यह कोशिकाओं को 'एपिथेलियल-टू-मेसेनकाइमल ट्रांजिशन' (epithelial-to-mesenchymal transition) नामक एक खतरनाक स्थिति की ओर धकेल रहा है। यह एक ऐसी प्रक्रिया है जहाँ संगठित, स्थिर कोशिकाएं अपना ढांचा खो देती हैं और भटकने वाली, असंगठित कोशिकाओं की तरह व्यवहार करने लगती हैं, जो ऊतक क्षरण का एक पूर्वगामी है।

यह समझने के लिए कि बीबीएसोम कैसे विफल हो रहा था, वैज्ञानिकों ने जांच की कि क्या ये प्रोटीन उन कोशिकीय मशीनरी को भौतिक रूप से पकड़ते हैं जो रिसेप्टर्स को कोशिका के अंदर ले जाने के लिए जिम्मेदार है। उन्होंने बीबीएसोम और परिवहन वेसिकल्स (transport vesicles)—जो कोशिका के भीतर माल ले जाने वाले छोटे बुलबुले होते हैं—के बीच सीधे संबंधों के लिए परीक्षण किया। जैव रासायनिक प्रयोगों और उन्नत कंप्यूटर मॉडलिंग दोनों का उपयोग करते हुए, उन्हें बीबीएसोम और इन परिवहन घटकों के बीच किसी स्थिर, भौतिक संबंध का कोई प्रमाण नहीं मिला। यह एक महत्वपूर्ण खोज थी क्योंकि इसने इस विचार को खारिज कर दिया कि बीबीएसोम परिवहन ट्रक का एक स्थायी हिस्सा है। इसके बजाय, डेटा ने सुझाव दिया कि बीबीएसोम अप्रत्यक्ष रूप से यातायात को प्रभावित करता है, शायद वातावरण को व्यवस्थित करके या अन्य भागीदारों के साथ क्षणिक रूप से बातचीत करके, न कि स्वयं वितरण प्रणाली के एक निश्चित हिस्से के रूप में।

शोधकर्ताओं ने फंसे हुए TGFBR1 रिसेप्टर की यात्रा को वास्तविक समय में देखा कि वह कहाँ गलत हुई। स्वस्थ कोशिकाओं में, रिसेप्टर को जल्दी से अंदर खींचा जाता है, पुनर्चक्रण बिन (recycling bin) में डाला जाता है ताकि सतह पर वापस भेजा जा सके, या नष्ट करने के लिए डिग्रेडेशन बिन में भेजा जाता है। BBS1 की कमी वाली कोशिकाओं में, रिसेप्टर शुरुआती छंटनी क्षेत्र में देर तक रुका और फिर पुनर्चक्रण लूप (recycling loop) में फंस गया, सतह पर बार-बार वापस आता रहा और कभी नष्ट नहीं हुआ। इसने अत्यधिक सिग्नलिंग का एक चक्र बना दिया। इसके विपरीत, BBS4 की कमी वाली कोशिकाओं में एक अलग समस्या थी: रिसेप्टर को पुनर्चक्रण बिन में बिल्कुल नहीं भेजा गया था, फिर भी सिग्नलिंग पाथवे अति सक्रिय हो गया। इससे पता चला कि दोनों गायब प्रोटीन अलग-अलग प्रकार के ट्रैफिक जाम पैदा करते हैं जो एक ही खतरनाक परिणाम की ओर ले जाते हैं: एक अति-सक्रिय सिग्नल जो कोशिका को उसकी पहचान बदलने का निर्देश देता है।

इस अति-सक्रिय सिग्नलिंग का कोशिका के व्यवहार पर सीधा प्रभाव पड़ा। शोधकर्ताओं ने देखा कि विशेष रूप से BBS1 की कमी वाली कोशिकाएं बदलने लगीं और अधिक स्वतंत्र रूप से हिलने-डुलने लगीं, जो एपिथेलियल-टू-मेसेनकाइमल ट्रांजिशन की एक पहचान है। उन्होंने यह भी पाया कि इन कोशिकाओं में प्रयोगशाला सेटिंग में घावों को भरने की क्षमता कम हो गई, जो रोगियों में देखी जाने वाली ऊतक की नाजुकता को दर्शाता है। दिलचस्प बात यह है कि जबकि दोनों प्रकार की दोषपूर्ण कोशिकाओं ने इस संक्रमण के संकेत दिखाए, BBS1 की कमी वाली कोशिकाओं ने BBS4 की कमी वाली कोशिकाओं की तुलना में अपनी पहचान और गतिशीलता में बहुत अधिक नाटकीय बदलाव प्रदर्शित किया। यह अंतर बताता है कि जबकि दोनों प्रोटीनों की कमी सिस्टम को बाधित करती है, व्यवधान की विशिष्ट प्रकृति यह निर्धारित करती है कि कोशिका का व्यवहार कितनी गंभीरता से परिवर्तित होता है।

अध्ययन ने कोशिका की आंतरिक सफाई प्रणाली, जिसे ऑटोफैगी (autophagy) कहा जाता है, के साथ एक आश्चर्यजनक संबंध भी उजागर किया। स्वस्थ कोशिकाओं में, यह प्रणाली एक रीसाइक्लिंग प्लांट की तरह कार्य करती है, जो क्षतिग्रस्त हिस्सों को तोड़ देती है। शोधकर्ताओं ने पाया कि BBS1 की कमी वाली कोशिकाओं में विश्राम के दौरान सफाई गतिविधि का स्तर बहुत कम था, जो उत्तेजना मिलने पर बढ़ गया। इसके विपरीत, BBS4 की कमी वाली कोशिकाओं में सफाई गतिविधि का स्तर उच्च था जो उत्तेजना मिलने पर गिर गया। यह विपरीत व्यवहार बताता है कि दोनों प्रोटीन कोशिका के आंतरिक रखरखाव को पूरी तरह से अलग तरीकों से नियंत्रित करते हैं, फिर भी दोनों विफलताओं से उन सिग्नलिंग प्रोटीनों का संचय होता है जो कोशिका को क्षरण की ओर धकेलते हैं।

अंततः, यह कार्य एक स्पष्ट तस्वीर प्रदान करता है कि बार्डेट-बीडल सिंड्रोम में रेटिना क्यों विफल होता है। यह दिखाता है कि बीबीएसोम प्रोटीनों की कमी केवल सिलिया बनाने को नहीं रोकती है; यह मौलिक रूप से यह बदल देती है कि कोशिका अपने सतह रिसेप्टर्स को कैसे प्रबंधित करती है। TGF-β रिसेप्टर को ठीक से हटाने और पुनर्चक्रित करने को रोककर, बीबीएसोम की शिथिलता कोशिका को निरंतर, हाई-अलर्ट सिग्नलिंग की स्थिति में धकेल देती है। यह सिग्नल रेटिनल कोशिकाओं को अपना संगठित ढांचा खोने और प्रवास (migrate) करने के लिए मजबूर करता है, जो आंख के ऊतकों की अखंडता को कमजोर करता है। निष्कर्ष बताते हैं कि इन रोगियों में अंधापन केवल एक संरचनात्मक विफलता नहीं है, बल्कि एक सिग्नलिंग संकट है, जहाँ सेंसर को साफ करने में कोशिका की अक्षमता ऊतक को नष्ट करने वाली घटनाओं की एक श्रृंखला को जन्म देती है। यह अंतर्दृष्टि नई चिकित्सीय रणनीतियों के द्वार खोलती है, यह सुझाव देती है कि केवल सिलिया को ठीक करने के बजाय स्वयं सिग्नलिंग मार्गों को लक्षित करना, इस स्थिति के क्षरण को धीमा करने और दृष्टि को संरक्षित करने का एक तरीका हो सकता है।