Cross-kingdom comparative proteomics reveals conserved deployment of T2-ribonucleases during wound responses in plants and animals
यह अध्ययन T2 राइबोन्यूक्लिएज को एक संरक्षित घाव-प्रतिक्रियाशील प्रोटीन परिवार के रूप में पहचानने के लिए एक पारस्परिक पादप-जंतु प्रोटिओमिक दृष्टिकोण का उपयोग करता है, जो ज़ेब्राफिश Rnaset2 की मैक्रोफेज-मध्यस्थ मलबे की सफाई और एराबिडोप्सिस RNS1 की जीवाणुरोधी रक्षा में नवीन भूमिकाओं को प्रकट करता है।
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प्रत्येक जीवित प्राणी, सबसे छोटे कीट से लेकर सबसे ऊंचे पेड़ तक, एक निरंतर खतरे का सामना करता है: चोट। जब त्वचा फट जाती है या कोई पत्ता छेद जाता है, तो तात्कालिक खतरा केवल संरचना के नुकसान का नहीं होता, बल्कि हानिकारक सूक्ष्मजीवों का आक्रमण और अनियंत्रित कोशिका मृत्यु की अराजकता का भी होता है। जीवित रहने के लिए, जीवों को दरार को तेजी से सील करना, मलबे की सफाई करनी और संक्रमण से लड़ना आवश्यक है। दशकों से, वैज्ञानिक अध्ययन कर रहे हैं कि जानवर कैसे ठीक होते हैं और पौधे खुद की मरम्मत कैसे करते हैं, लेकिन आमतौर पर इन्हें अलग कहानियों के रूप में देखा गया है। जानवर गतिशील कोशिकाओं पर निर्भर करते हैं जो क्षतिग्रस्त ऊतकों को खाने और बैक्टीरिया से लड़ने के लिए घटनास्थल पर पहुँचती हैं, जबकि पौधे, जो कठोर कोशिका दीवारों द्वारा एक स्थान पर स्थिर होते हैं, उन्हें नई बाधाएं बनाने और रासायनिक रक्षा शुरू करने के लिए अपनी स्थिर कोशिकाओं को पुनर्गठित करना पड़ता है। क्योंकि ये रणनीतियाँ सतह पर बहुत अलग दिखती हैं, शोधकर्ताओं ने लंबे समय से माना है कि एक मछली में घाव भरने के लिए उपयोग किए जाने वाले आणविक उपकरण एक फूल में उपयोग किए जाने वाले उपकरणों से पूरी तरह से भिन्न हैं।
हालाँकि, यह धारणा एक गहरे संबंध की अनदेखी कर सकती है। जबकि उपचार की भौतिक क्रियाएँ भिन्न होती हैं, क्षति का पता लगाने और व्यवस्था बहाल करने की मौलिक आवश्यकता सार्वभौमिक है। यदि यह पता चलता है कि मछली और पौधे दोनों द्वारा एक ही आणविक उपकरणों का उपयोग किया जा रहा है, तो यह सुझाव देगा कि विकास ने उत्तरजीविता के लिए एक साझा, प्राचीन रणनीति को संरक्षित किया है, जो पशु और वनस्पति जगत के बीच के विशाल अंतर से परे है। इन साझा तंत्रों को समझना केवल शैक्षणिक जिज्ञासा का विषय नहीं है; यह मानव ऊतकों को तेजी से ठीक होने में मदद करने या फसलों को बीमारी के प्रति प्रतिरोधी बनाने के नए तरीके प्रकट कर सकता है, प्रकृति की सबसे पुरानी, सबसे सफल मरम्मत नियमावलियों की ओर देखकर।
ब्रिस्टल विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं की एक टीम ने इस विचार का परीक्षण करने का निर्णय लिया कि वे सीधे उन प्रोटीनों को देखें जो ऊतक क्षतिग्रस्त होने पर प्रकट होते हैं। प्रोटीन जीवन के कार्यवाहक होते हैं, वे अणु जो जीन के निर्देशों को आगे बढ़ाते हैं। वैज्ञानिक यह देखना चाहते थे कि क्या, जब कोई घाव होता है, तो ज़ेब्राफिश और 'एराबिडोप्सिस' (Arabidopsis) नामक पौधे में एक ही प्रकार के प्रोटीन दिखाई देते हैं। ऐसा करने के लिए, उन्होंने एक अनूठा प्रयोग बनाया जहाँ उन्होंने दोनों जीवों को घायल किया और फिर चोट के बाद विभिन्न समय पर हजारों प्रोटीनों की प्रचुरता को मापा। उन्होंने केवल उन प्रोटीनों की तलाश नहीं की जो संयोग से समान दिखते थे; उन्होंने उन प्रोटीनों की तलाश की जो दोनों प्रजातियों में चोट लगने की क्रिया द्वारा विशेष रूप से सक्रिय किए गए थे। इस दृष्टिकोण ने उन्हें सामान्य दैनिक जीवन के शोर को छानने और केवल आपातकालीन प्रतिक्रिया पर ध्यान केंद्रित करने की अनुमति दी।
इस क्रॉस-किंगडम (विभिन्न जगतों के बीच) तुलना के परिणाम चौंकाने वाले थे। चोट के बाद बदलने वाले हजारों प्रोटीनों के बीच, शोधकर्ताओं ने टी2 राइबोन्यूक्लिएज (T2 ribonucleases) नामक अणुओं के एक विशिष्ट परिवार को पाया जो मछली और पौधे दोनों में संख्या में बढ़ गया था। ये अणु अनिवार्य रूप रूप से कैंची की तरह हैं जो आरएनए (RNA), जो एक प्रकार की आनुवंशिक सामग्री है, को काटते हैं। ज़ेब्राफिश में, इस अणु का एक विशिष्ट संस्करण, जिसे Rnaset2 कहा जाता है, मैक्रोफेज (macrophages) नामक प्रतिरक्षा कोशिकाओं द्वारा उत्पादित पाया गया। ये कोशिकाएं शरीर की सफाई करने वाली टीम हैं, जो घाव स्थल पर मृत कोशिकाओं और मलबे को खाने के लिए जिम्मेदार होती हैं। जब शोधकर्ताओं ने उन मछलियों का अध्ययन किया जिनमें Rnaset2 के लिए जीन की कमी थी, तो उन्होंने पाया कि सफाई की प्रक्रिया गलत हो गई। इन मछलियों के मैक्रोफेज सूज गए और सुस्त हो गए, जो उस सामग्री से भरे थे जिसे वे पचा नहीं सके। इन मछलियों के घाव भरने में अधिक समय लगा, इसलिए नहीं कि त्वचा बंद होने में विफल रही, बल्कि इसलिए क्योंकि आंतरिक सफाई टीम फंस गई थी, जो एकत्र किए गए मलबे को संसाधित करने में असमर्थ थी। इसने Rnaset2 के एक अज्ञात कार्य का खुलासा किया: यह प्रतिरक्षा कोशिकाओं के भीतर एक महत्वपूर्ण उपकरण के रूप में कार्य करता है, जो उन्हें चोट के कचरे को पचाने में मदद करता है ताकि वे आगे बढ़ सकें और मरम्मत पूरी कर सकें।
पौधे में, कहानी अलग थी लेकिन समान रूप से प्रकट करने वाली थी। शोधकर्ताओं ने RNS1 नामक एक संबंधित अणु पर ध्यान केंद्रित किया। एराबिडोप्सिस पौधों में, यह अणु भी पत्ता घायल होने के बाद बड़ी मात्रा में उत्पादित हुआ। हालाँकि, प्रतिरक्षा कोशिकाओं को मलबा खिलाने में मदद करने के बजाय, RNS1 पौधे की रक्षा प्रणाली पर एक ब्रेक (ब्रेक/नियंत्रक) के रूप में कार्य करता हुआ प्रतीत हुआ। जब वैज्ञानिकों ने RNS1 की कमी वाले पौधों का अध्ययन किया, तो उन्होंने पाया कि पौधे घाव के प्रति बैक्टीरिया को मारने के लिए डिज़ाइन किए गए रासायनिक संकेतों के अत्यधिक आक्रामक विस्फोट के साथ प्रतिक्रिया कर रहे थे। हालांकि यह एक अच्छी बात लग सकती है, लेकिन बिना RNS1 वाले पौधों को बाद में एक विशिष्ट जीवाणु संक्रमण के संपर्क में आने पर वास्तव में अधिक संघर्ष करना पड़ा। RNS1 की कमी का अर्थ था कि पौधे की रक्षा प्रणाली बहुत तेज़ और बहुत मुखर थी, जिसने प्रतिक्रिया के समय को बाधित कर दिया। इस संदर्भ में, RNS1 एक नियामक के रूप में कार्य करता है, प्रारंभिक रक्षा प्रतिक्रिया को नियंत्रण में रखता है ताकि वह प्रतिकूल न हो जाए।
यह अध्ययन विकास में एक दिलचस्प विरोधाभास को उजागर करता है। जबकि मछली और पौधा एक ही बुनियादी आणविक उपकरण साझा करते हैं—एक टी2 राइबोन्यूक्लिएज जो चोट के बाद उत्पादन में बढ़ता है—उन्होंने उस उपकरण को पूरी तरह से अलग तरीकों से काम पर लगाया है। मछली में, यह अणु प्रतिरक्षा प्रणाली के लिए एक पाचन सहायता है, जो यह सुनिश्चित करता है कि सफाई टीम कुशलतापूर्वक कार्य कर सके। पौधे में, यह एक नियामक है जो रक्षा प्रणाली को अति-प्रतिक्रिया देने से रोकता है। यह सुझाव देता है कि जबकि उपकरण का ब्लूप्रिंट करोड़ों वर्षों से संरक्षित है, इसके द्वारा किए जाने वाले विशिष्ट कार्य को प्रत्येक जगत की अनूठी आवश्यकताओं के अनुरूप अनुकूलित किया गया है। मछली को सूजन को रोकने के लिए मृत कोशिकाओं को साफ करने की आवश्यकता है, जबकि पौधे को ऊर्जा बर्बाद करने या खुद को नुकसान पहुँचाने से बचने के लिए अपने रासायनिक संकेतों को नियंत्रित करने की आवश्यकता है।
इन दो बहुत अलग जीवों की तुलना करके, शोधकर्ता उन कार्यों को उजागर करने में सक्षम हुए जिन्हें वे मिस कर सकते थे यदि वे अकेले ही किसी एक प्रजाति का अध्ययन करते। मछली में, घाव की सफाई में Rnaset2 की भूमिका पहले अज्ञात थी, और पौधे में, जीवाणु रक्षा को सूक्ष्म रूप से नियंत्रित करने में RNS1 की भूमिका एक नई खोज थी। यह कार्य दर्शाता है कि जीवन की सीमाओं के पार देखना छिपे हुए संबंधों को प्रकट कर सकता है। यह दिखाता है कि प्रकृति अक्सर एक ही आणविक भागों का पुन: उपयोग करती है, लेकिन उनके साथ अलग-अलग मशीनें बनाती है। वैज्ञानिकों के लिए, यह खोज का एक नया मार्ग खोलता है: यह तुलना करके कि विभिन्न जीवन रूप एक ही समस्या के प्रति कैसे प्रतिक्रिया करते हैं, वे उपचार प्रक्रिया के सबसे आवश्यक, संरक्षित हिस्सों को पा सकते हैं, जो एक दिन मानव चिकित्सा या कृषि लचीलेपन को बेहतर बनाने के लिए लक्षित किए जा सकते हैं। अध्ययन यह दावा नहीं करता है कि उसने घाव भरने के रहस्य को सुलझा लिया है, लेकिन इसने एक साझा आणविक परिवार का एक स्पष्ट मानचित्र प्रदान किया है जो जीवन को टूटने के बाद उसे पूर्ण बनाए रखने में एक महत्वपूर्ण, फिर भी विशिष्ट भूमिका निभाता है।
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