माता-पिता-विशिष्ट आनुवंशिक सक्रियण के लिए एपिजेनेटिक तंत्र डीकोडेड

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वंशानुगत बीमारियों के साथ-साथ कैंसर और हृदय रोग जीनोमिक इम्प्रिंटिंग के रूप में जानी जाने वाली घटना से जुड़े हो सकते हैं, जिसमें केवल मातृ या पितृ रूप से विरासत में मिला जीन सक्रिय होता है। म्यूनिख के तकनीकी विश्वविद्यालय (टीयूएम), बर्लिन में मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर मॉलिक्यूलर जेनेटिक्स (एमपीआईएमजी) और कैम्ब्रिज (यूएसए) में हार्वर्ड यूनिवर्सिटी के वैज्ञानिकों से जुड़े एक अंतरराष्ट्रीय शोध दल ने अब जीन को निष्क्रिय करने के लिए जिम्मेदार तंत्र की जांच की है।

हमारी कोशिकाओं में हमारी मां और हमारे पिता से पूरी अनुवांशिक जानकारी होती है। उनमें से प्रत्येक से हमें 23 गुणसूत्र विरासत में मिलते हैं जिनमें हमारा डीएनए होता है। इसलिए प्रत्येक जीन की दो प्रतियां हमारे जीनोम में मौजूद होती हैं और, एक सामान्य नियम के रूप में, दोनों सक्रिय हैं। इसका यह फायदा है कि माता या पिता से विरासत में मिले दोषपूर्ण उत्परिवर्तन आमतौर पर जीन की दूसरी प्रति द्वारा रद्द कर दिए जाते हैं।

हालाँकि, हमारे लगभग एक प्रतिशत जीन के लिए, केवल पिता या माता से विरासत में मिला जीन ही सक्रिय होता है, जबकि दूसरा निष्क्रिय हो जाता है, एक घटना जिसे जीनोमिक इम्प्रिंटिंग के रूप में जाना जाता है।

रोगों के उपचार के लिए दृष्टिकोण

इंस्टीट्यूट ऑफ फार्माकोलॉजी एंड टॉक्सिकोलॉजी में इंडिपेंडेंट जूनियर रिसर्च ग्रुप के प्रमुख डॉ। डैनियल एंडरगैसेन बताते हैं, “कई आनुवंशिक और एपिजेनेटिक रोग जीनोमिक इम्प्रिंटिंग से जुड़े होते हैं, जैसे कि बेकविथ-विडेमैन सिंड्रोम, एंजेलमैन सिंड्रोम और प्रेडर-विली सिंड्रोम।” तुम। “यदि स्वस्थ, निष्क्रिय जीन को पुन: सक्रिय किया जा सकता है, तो सक्रिय, दोषपूर्ण जीन के कारण होने वाली जटिलताओं की भरपाई करना सैद्धांतिक रूप से संभव होगा।”

“लेकिन भविष्य के उपचार विकसित करने से पहले, हमें बुनियादी बातों को समझने की जरूरत है,” MPIMG के निदेशक प्रो. एलेक्जेंडर मीस्नर कहते हैं। “यह हाल के वर्षों में स्पष्ट हो गया है कि जीनोमिक इम्प्रिंटिंग की मध्यस्थता कई आणविक तंत्रों द्वारा की जाती है।”

जीन के लिए लॉक पढ़ें

जीनोमिक इम्प्रिंटिंग में, या तो आनुवंशिक सामग्री की “पैकेजिंग” या स्वयं डीएनए को रासायनिक रूप से संशोधित किया जाता है। आनुवंशिक जानकारी को बदलने के बजाय, संशोधन जीन को पढ़ने से रोकते हैं।

“ये तथाकथित एपिजेनेटिक तंत्र हैं,” एंडरगैसन कहते हैं। “डीएनए को हार्डवेयर के रूप में देखा जा सकता है, और एपिजेनेटिक्स को जीन को विनियमित करने के लिए जिम्मेदार सॉफ़्टवेयर के रूप में देखा जा सकता है।” शरीर की प्रत्येक कोशिका में आनुवंशिक नियमन होता है। सभी कोशिकाओं में समान आनुवंशिक जानकारी होती है, लेकिन अंग के आधार पर, विभिन्न जीन सक्रिय होते हैं।

आनुवंशिक कैंची “ऑफ स्विच” को हटा दें

Meissner और Andergassen, जो अध्ययन की शुरुआत में जहां अभी भी डॉ. ज़ाचरी स्मिथ के साथ हार्वर्ड विश्वविद्यालय (यूएसए) में शोध कर रहे थे, ने चूहों का उपयोग यह जांचने के लिए किया कि कौन से एपिजेनेटिक तंत्र छाप के पीछे थे।

उन्होंने CRISPR-Cas9 के रूप में जानी जाने वाली आणविक जीव विज्ञान तकनीक का उपयोग किया, जो डीएनए के खंडों को हटाने और सम्मिलित करने के लिए “आनुवंशिक कैंची” के रूप में कार्य करती है। वैज्ञानिकों ने ज्ञात एपिजेनेटिक “ऑफ स्विच” को हटा दिया और देखा कि क्या निष्क्रिय जीन को फिर से सक्रिय किया गया था। इस दृष्टिकोण के साथ, वे सबसे महत्वपूर्ण एपिजेनेटिक “ऑफ स्विच” को अंकित जीन के साथ जोड़ने में सक्षम थे।

हाइड्रोकार्बन अणु जीन को निष्क्रिय कर देते हैं

यह पता चला है कि अधिकांश जीन डीएनए मिथाइलेशन के माध्यम से निष्क्रिय होते हैं जो हाइड्रोकार्बन अणुओं को आनुवंशिक सामग्री से जोड़ते हैं। पॉलीकॉम्ब्स नामक एंजाइमों के एक समूह द्वारा जीन के एक अन्य समूह को खामोश कर दिया जाता है। प्लेसेंटा में, एक अतिरिक्त तंत्र काम में आता है: इस ऊतक में, डीएनए के लिए संरचनात्मक मचान के रूप में काम करने वाले प्रोटीन को रासायनिक रूप से संशोधित करके कुछ जीन निष्क्रिय कर दिए जाते हैं।

छोटा लेकिन महत्वपूर्ण अंतर

जीनोमिक इंप्रिंटिंग के साथ जो अलग-अलग जीन को बंद कर देता है, शोधकर्ताओं ने एक और घटना की जांच की। महिला कोशिकाओं में, जिसमें पुरुष कोशिकाओं के विपरीत दो एक्स गुणसूत्र होते हैं, एक गुणसूत्र भ्रूण के विकास में बहुत जल्दी पूरी तरह से निष्क्रिय हो जाता है। यह मनुष्यों सहित लगभग सभी स्तनधारियों में सच है।

“हमने पाया कि एंजाइम पीआरसी 2 एक्स गुणसूत्र की निष्क्रियता में कम से कम प्लेसेंटा में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, ” एंडरगासेन कहते हैं। “एक बार जब हम इस एंजाइम को हटा देते हैं, तो मूक एक्स गुणसूत्र पुन: सक्रिय हो जाता है।” एक्स-क्रोमोसोम से संबंधित बीमारी के लिए परिणाम महत्वपूर्ण हो सकते हैं क्योंकि मूक जीन का पुनर्सक्रियन खराब सक्रिय जीन के लिए क्षतिपूर्ति कर सकता है। TUM में एक अनुवर्ती परियोजना में, Andergassen अध्ययन करेगा कि क्या हृदय रोग भी एपिजेनेटिक्स से जुड़े हो सकते हैं और विशेष रूप से महिलाओं में निष्क्रिय X गुणसूत्र के साथ। शोधकर्ता कहते हैं, “चूंकि हमारे एपिजेनेटिक्स जैसे-जैसे हम बूढ़े होते हैं, वैसे-वैसे यह संभव है कि एक्स गुणसूत्र फिर से सक्रिय हो जाए और डुप्लिकेट आनुवंशिक गतिविधि का नकारात्मक प्रभाव पड़ता है।”

अपने शोध के साथ, टीम जीनोमिक इम्प्रिंटिंग को बनाए रखने वाले एपिजेनेटिक तंत्र का अवलोकन प्रदान करने में सफल रही। “हम तीन ज्ञात एपिजेनेटिक तंत्रों के साथ लगभग सभी माता-पिता-विशिष्ट जीन अभिव्यक्ति की व्याख्या कर सकते हैं,” एंडरगैसन कहते हैं। “हालांकि, हम प्लेसेंटा में अभिव्यक्ति के बारे में अपेक्षाकृत कम जानते हैं और क्या यह सभी स्तनधारियों में समान है। यह जांचने के लिए आगे के अध्ययन की आवश्यकता होगी कि ये प्रक्रियाएं भ्रूण के विकास को कैसे प्रभावित करती हैं।”

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