A duplicated Hedgehog ligand and a duplicated Patched receptor show different constraint and genomic context in land snails and slugs
यह अध्ययन प्रकट करता है कि लैंड स्नेल्स (land snails) और स्लग्स (slugs) में, डुप्लिकेटेड हेजहॉग लिगैंड (Hedgehog ligand) और पैच्ड रिसेप्टर (Patched receptor) जीन विशिष्ट विकासवादी प्रक्षेपवक्र प्रदर्शित करते हैं, जिसमें हेजहॉग कॉपियों में एक विशिष्ट डोमेन में शिथिल बाधा (relaxed constraint) और तीव्र विचलन देखा गया, जबकि पैच्ड कॉपियां दृढ़ता से संरक्षित और सिनटेनिक (syntenic) बनी हुई हैं, जो इस बात को रेखांकित करती हैं कि प्रोटिओम-आधारित इन्वेंट्री जीन प्रतियों की संख्या को कम आंक सकती है।
मूल पेपर CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। यह एक ऐसे प्रीप्रिंट की AI से तैयार की गई व्याख्या है जिसकी अभी सहकर्मी समीक्षा नहीं हुई है। यह चिकित्सकीय सलाह नहीं है। इस सामग्री के आधार पर स्वास्थ्य संबंधी फैसले न लें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें
लगभग हर जानवर की कोशिकाओं के भीतर, फल मक्खियों से लेकर मनुष्यों तक, हेजहॉग (Hedgehog) सिग्नलिंग पाथवे नामक एक छोटी लेकिन महत्वपूर्ण संचार रेखा चलती है। इसे एक सरल तीन-भाग वाले स्विच के रूप में सोचें जो बढ़ते ऊतकों को यह बताता है कि उन्हें खुद को कैसे व्यवस्थित करना है। एक संदेशवाहक प्रोटीन, हेजहॉग लिगैंड, एक पड़ोसी कोशिका पर स्थित एक रिसेप्टर की ओर जाता है जिसे पैच्ड (Patched) कहा जाता है। जब संदेशवाहक पहुँचता है, तो वह रिसेप्टर को अनलॉक कर देता है, जो फिर तीसरे प्रोटीन, स्मूदनड (Smoothened) को ब्लॉक करना बंद कर देता है, जिससे विकास को निर्देशित करने के लिए कोशिका के केंद्रक (न्यूक्लियस) तक एक संकेत गुजर पाता है। चूँकि यह प्रणाली प्रत्येक भाग के एक साथ काम करने के सटीक मात्राओं पर निर्भर करती है, इसलिए वैज्ञानिक लंबे समय से सोचते रहे हैं कि क्या होता है जब इन भागों के लिए आनुवंशिक निर्देशों की गलती से प्रतियाँ बन जाती हैं। क्या कोशिका दोनों प्रतियाँ रखती है, या वह एक को त्याग देती है? और यदि वह दोनों को रखती है, तो क्या वे ठीक उसी तरह काम करना जारी रखते हैं, या वे अलग हो जाते हैं?
एक नए अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने इस प्रक्रिया को क्रिया में देखने के लिए स्थलीय घोंघों और स्लग्स (slugs) की ओर ध्यान आकर्षित किया। ये जीव विशेष रूप से दिलचस्प हैं क्योंकि उनके विकासवादी इतिहास में एक बड़ी घटना शामिल हो सकती है जहाँ उनके गुणसूत्रों के पूरे सेट का दोहराव हुआ था, जिससे प्रभावी रूप से उनके पास दोगुना आनुवंशिक पदार्थ उपलब्ध हो गया। यदि ऐसा हुआ था, तो घोंघों के पास हेजहॉग पाथवे के प्रत्येक जीन की दो प्रतियाँ होंगी। प्रश्न यह था कि क्या ये अतिरिक्त प्रतियाँ जुड़वा बच्चों की तरह व्यवहार करेंगी, यानी समान और नियंत्रित रहेंगी, या वे अलग रास्ते अपनाएंगी, जिसमें एक तेजी से बदलेगा जबकि दूसरा वैसा ही रहेगा।
शोधकर्ताओं ने ग्यारह अलग-अलग स्थलीय घोंघों और स्लग्स की आनुवंशिक ब्लूप्रिंट की जांच की। उन्होंने पाया कि रिसेप्टर, पैच्ड के लिए, कहानी स्थिरता की थी। दोनों पैच्ड जीन की प्रतियाँ प्रत्येक प्रजाति में बनी रहीं, और दोनों प्रतियाँ यथावत रहने के लिए सख्त विकासवादी दबाव के अधीन थीं। वे समय के साथ बहुत अधिक नहीं बदले थे। इसके अलावा, जब वैज्ञानिकों ने गुणसूत्रों पर इन जीनों के भौतिक स्थान को देखा, तो उन्होंने पाया कि पैच्ड की दो प्रतियाँ गुणसूत्रों के एक जोड़े पर स्थित थीं जो स्पष्ट रूप से संबंधित थे, जैसे एक ही पुस्तक के फटे हुए दो पन्ने। इन गुणसूत्रों पर जीनों का आस-पास का परिवेश भी काफी हद तक संरक्षित था, जो सुझाव देता है कि ये प्रतियाँ एक बड़े पैमाने के दोहराव की घटना का परिणाम थीं जिसने स्थानीय आनुवंशिक परिदृश्य को बरकरार रखा।
हेजहॉग संदेशवाहक ने एक बहुत ही अलग कहानी सुनाई। रिसेप्टर की तरह, घोंघों ने हेजहॉग जीन की दो प्रतियाँ भी रखीं। हालाँकि, ये दो प्रतियाँ समान नहीं थीं। एक प्रति सख्त नियंत्रण में रही, जो पैच्ड जीनों की तरह ही धीरे-धीरे विकसित हुई। हालाँकि, दूसरी प्रति को बदलने की अनुमति दी गई। इसने उत्परिवर्तन (mutations) बहुत तेजी से संचित किए, जिससे इसका जेनेटिक कोड अपने साथी की तुलना में लगभग दोगुनी दर से मूल से दूर चला गया। इस तेजी से विकसित होने वाली प्रति की संरचना भी छोटी थी, जिसमें इसके कार्यात्मक भागों को अलग करने वाला नॉन-कोडिंग डीएनए कम था। जब शोधकर्ताओं ने प्रोटीन संरचना को करीब से देखा, तो उन्होंने देखा कि परिवर्तन यादृच्छिक (random) नहीं थे; वे प्रोटीन के अंत में एक विशिष्ट क्षेत्र में केंद्रित थे, जो यह सुझाव देता है कि अणु का यह हिस्सा स्थिर रहने वाले सिस्टम के बाकी हिस्सों के बीच नए आकार के साथ प्रयोग करने के लिए स्वतंत्र था।
शायद सबसे आश्चर्यजनक बात यह थी कि इन दोनों हेजहॉग प्रतियों का भौतिक स्थान पैच्ड प्रतियों जैसा स्पष्ट संबंध नहीं दिखाता था। जबकि दो हेजहॉग जीन अभी भी उन गुणसूत्रों पर पाए गए जो संबंधित होने के कुछ संकेत दिखाते थे, संबंध बहुत कमजोर था। आस-पास के जीन इतना बदल गए और आपस में मिल गए कि मूल परिवेश लगभग गायब हो गया था। यह सुझाव देता है कि भले ही दो हेजहॉग जीन पैच्ड जीनों के साथ उन्हीं दोहराए गए गुणसूत्रों पर शुरू हुए हों, हेजहॉग जीन के आसपास का क्षेत्र बहुत अधिक तीव्र और अराजक परिवर्तन के इतिहास से गुजरा है, जिसने उस स्पष्ट मानचित्र को मिटा दिया है जो पैच्ड जीनों के आसपास दिखाई देता है।
अध्ययन ने वैज्ञानिकों द्वारा जीन गिनने के तरीके में एक छिपी हुई समस्या को भी उजागर किया। जब शोधकर्ताओं ने सीधे कच्चे आनुवंशिक डेटा की जाँच की, तो उन्होंने पाया कि पिछले कंप्यूटर प्रोग्रामों ने कई प्रजातियों में जीनों को मिस कर दिया या एकल जीन को दो नकली जीनों में विभाजित कर दिया। उदाहरण के लिए, एक प्रजाति में माना जाता था कि केवल 'ग्ली' (Gli) नामक एक जीन की एक प्रति है, लेकिन डीएनए की गहरी जांच से पता चला कि एक दूसरी, आंशिक रूप से टूटी हुई प्रति मिली जिसे कंप्यूटर ने मिस कर दिया था। एक अन्य प्रजाति में प्रोटीन सूची में कोई हेजहॉग जीन नहीं था, फिर भी डीएनए ने दो पूर्ण प्रतियाँ दिखाईं। ये त्रुटियां इस बात पर प्रकाश डालती हैं कि केवल प्रोटीन गिनना पर्याप्त नहीं है; पूरी तस्वीर देखने के लिए आपको कच्चे जेनेटिक कोड को देखना होगा।
निष्कर्ष यह स्पष्ट चित्र प्रस्तुत करते हैं कि विकास अतिरिक्त आनुवंशिक सामग्री को कैसे संभालता है। एक ही छोटे समूह के जीनों के भीतर जो एक साथ काम करते हैं, अलग-अलग भाग पूरी तरह से अलग नियम अपना सकते हैं। रिसेप्टर सख्त और अपरिवर्तित रहा, संदेशवाहक एक स्थिर संस्करण और एक बदलने के लिए स्वतंत्र संस्करण में विभाजित हो गया, और ट्रांसड्यूसर प्रोटीन प्रत्येक परीक्षित प्रजाति में एक एकल प्रति बना रहा। यह दर्शाता है कि डुप्लिकेटेड जीन का भाग्य स्वयं दोहराव की घटना द्वारा तय नहीं किया जाता है, बल्कि उस विशिष्ट भूमिका द्वारा तय किया जाता है जो वह जीन कोशिका में निभाता है। सिस्टम के कुछ हिस्से इतने महत्वपूर्ण हैं कि उनमें बदलाव का जोखिम नहीं लिया जा सकता, जबकि अन्य को विकसित होने और नई संभावनाओं को तलाशने की स्वतंत्रता दी जाती है।
अपने क्षेत्र के पेपरों की भीड़ में उलझे हुए हैं?
आपके रिसर्च कीवर्ड से मेल खाने वाले सबसे नए और अलग सोच वाले पेपरों का रोज़ाना Digest पाएँ—तकनीकी सारांश के साथ, आपकी भाषा में।