नवीनतम शोध से पता चलता है कि प्रोटीन के आंतरिक रूप से अव्यवस्थित क्षेत्र (आईडीआर) क्रोमैटिन विनियमन और जीन अभिव्यक्ति के लिए महत्वपूर्ण हैं। इन आईडीआर में उत्परिवर्तन सेलुलर फ़ंक्शन को प्रभावित कर सकता है, खासकर मानव सीबीएएफ कॉम्प्लेक्स में। मौजूदा पाठ्यपुस्तकों के अनुसार, प्रोटीन लेगो ब्लॉक की तरह स्थिर त्रि-आयामी आकृतियों में मुड़कर काम करते हैं, जो अन्य जैविक मैक्रोमोलेक्यूल्स के साथ सटीक रूप से फिट होते हैं।
प्रिंसटन यूनिवर्सिटी, डाना-फ़ार्बर कैंसर इंस्टीट्यूट और वाशिंगटन विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं के एक नए अध्ययन से पता चलता है कि प्रोटीन समुच्चय, जैसा कि सूक्ष्म छवियों में दिखाया गया है, कोशिकाओं में जीन अभिव्यक्ति प्रक्रिया के लिए महत्वपूर्ण हैं, और समुच्चय का गठन प्रोटीन के आंतरिक रूप से अव्यवस्थित क्षेत्रों पर निर्भर करता है। छवि स्रोत: एमी स्ट्रोम, प्रिंसटन विश्वविद्यालय
हालाँकि, जैविक वर्कहॉर्स प्रोटीन का यह विवरण पूरी कहानी नहीं बताता है। सभी प्रोटीनों का लगभग आधा हिस्सा "आंतरिक रूप से अव्यवस्थित क्षेत्र" (आईडीआर) नामक विकार की श्रृंखला से भरा हुआ है।
क्योंकि आईडीआर में अधिक गतिशील, आकार बदलने वाली ज्यामिति होती है, जीवविज्ञानी आमतौर पर मानते हैं कि वे अपने मुड़े हुए समकक्षों की तरह अन्य जैविक मैक्रोमोलेक्यूल्स के साथ सटीक रूप से फिट नहीं होते हैं, और इसलिए उनका मानना है कि ये रैखिक इकाइयां प्रोटीन के समग्र कार्य में कम योगदान दे सकती हैं।
अब, एक बहु-संस्थागत सहयोग से पता चलता है कि आईडीआर कोशिका जीव विज्ञान के एक प्रमुख पहलू को कैसे नियंत्रित करता है। हाल ही में जर्नल सेल में प्रकाशित उनके शोध से पता चला है कि आईडीआर में विशेष और महत्वपूर्ण इंटरैक्शन होते हैं और क्रोमैटिन विनियमन और जीन अभिव्यक्ति में केंद्रीय भूमिका निभाते हैं, जो हर जीवित कोशिका में मौलिक प्रक्रियाएं हैं।
शोधकर्ताओं ने मानव सीबीएएफ कॉम्प्लेक्स के अव्यवस्थित क्षेत्रों पर ध्यान केंद्रित किया, कोशिका नाभिक में बहुघटक प्रोटीन का एक सेट जो क्रोमैटिन नामक कोशिका के भीतर डीएनए के घने कॉइल्स को खोलने का कार्य करता है, जिससे जीन को डीएनए के साथ व्यक्त किया जा सकता है और प्रोटीन में परिवर्तित किया जा सकता है।
सीबीएएफ सबयूनिट परिवार में एआरआईडी1ए और एआरआईडी1बी के आईडीआर में उत्परिवर्तन कैंसर और न्यूरोडेवलपमेंटल बीमारियों में बहुत आम हैं, और ऐसे उत्परिवर्तन क्रोमैटिन रीमॉडलिंग और जीन अभिव्यक्ति को नियंत्रित करते हैं, जो दर्शाता है कि आईडीआर मामूली अतिरिक्त नहीं हैं।
विशेष रूप से, अध्ययन में पाया गया कि आईडीआर कंडेनसेट नामक छोटी बूंदों का निर्माण करते हैं जो आसपास के सेलुलर तरल पदार्थ से अलग हो जाते हैं, पानी में तेल की बूंदों की तरह। इन संघनन में होने वाली विशेष अंतःक्रियाएं प्रोटीन और अन्य जैविक मैक्रोमोलेक्यूल्स को सेलुलर गतिविधियों को करने के लिए विशिष्ट स्थानों पर इकट्ठा होने की अनुमति देती हैं।
जबकि वैज्ञानिकों ने दिखाया है कि कंडेनसेट असंख्य कार्य कर सकते हैं, यह ज्ञात नहीं था कि क्या इन विशेष बूंदों ने क्रोमैटिन रीमॉडलिंग में कोई भूमिका निभाई थी या क्या उनके विशिष्ट अमीनो एसिड अनुक्रमों में विशिष्ट कार्य थे।
सेंट लुइस में प्रिंसटन यूनिवर्सिटी, डाना-फ़ार्बर कैंसर इंस्टीट्यूट और वाशिंगटन यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं ने मिलकर सीबीएएफ प्रोटीन कॉम्प्लेक्स की कंडेनसेट बनाने और जीन अभिव्यक्ति के लिए आवश्यक साझेदार प्रोटीन की भर्ती करने की क्षमता पर एआरआईडी1ए/बीआईडीआर में विभिन्न उत्परिवर्तन के प्रभावों का अध्ययन किया।
अध्ययन में पहचाने गए कुछ उत्परिवर्तन कैंसर या न्यूरोडेवलपमेंटल विकारों से जुड़े हुए हैं। निष्कर्ष इस बात की जानकारी प्रदान करते हैं कि कैसे ये उत्परिवर्तन सेलुलर प्रक्रियाओं को गड़बड़ा देते हैं और नवीन उपचार रणनीतियों की नींव रखते हैं।
अध्ययन के सह-प्रथम लेखक एमी स्ट्रोम ने कहा, "हमने पहली बार दिखाया है कि आंतरिक रूप से अव्यवस्थित क्षेत्र एक प्रमुख क्रोमैटिन रीमॉडलिंग कॉम्प्लेक्स, सीबीएएफ कॉम्प्लेक्स के संचालन के लिए मौलिक रूप से महत्वपूर्ण हैं।" "हमारे निष्कर्ष सामान्य रूप से आईडीआर पर लागू होने चाहिए और इसका प्रमुख प्रभाव हो सकता है कि कोशिकाएं जो कुछ भी करती हैं उसे कैसे पूरा करती हैं।"
स्ट्रोम हार्वर्ड मेडिकल स्कूल के पूर्व डॉक्टरेट छात्र अजिंक्य पाटिल के साथ अध्ययन के सह-प्रथम लेखक हैं। स्ट्रोम सह-प्रथम लेखक क्लिफ़ोर्ड ब्रैंगविन की प्रयोगशाला में पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता हैं, जो प्रिंसटन विश्वविद्यालय में इंजीनियरिंग विभाग में '92 प्रोफेसर और बायोइंजीनियरिंग के लिए ओमेन-डार्लिंग इंस्टीट्यूट के निदेशक हैं। पाटिल ने सह-प्रथम लेखक सिगल कडोच, दाना-फ़ार्बर कैंसर इंस्टीट्यूट और हार्वर्ड मेडिकल स्कूल में बाल चिकित्सा ऑन्कोलॉजी के एसोसिएट प्रोफेसर की प्रयोगशाला में काम किया। कडोच की प्रयोगशाला लंबे समय से मानव स्वास्थ्य और रोग में क्रोमैटिन रीमॉडलिंग पर ध्यान केंद्रित कर रही है।
पाटिल ने कहा, "आईडीआर अनुक्रमों में मामूली बीमारी से संबंधित गड़बड़ी भी जीनोम में इस प्रमुख क्रोमैटिन रीमॉडलर के कार्य को किस हद तक बदल देती है, यह आश्चर्यजनक था और हमें अमीनो एसिड सिंटैक्स में विशिष्ट परिवर्तनों के आधार का पता लगाने के लिए प्रेरित किया।"
ब्रैनविन ने कहा कि उनकी प्रयोगशाला वर्षों से अव्यवस्थित अनुक्रमों और संघनन बनाने में उनकी भूमिका का अध्ययन कर रही है: "आंतरिक रूप से अव्यवस्थित क्षेत्र मनुष्यों और अन्य जीवों में प्रोटीन की विशाल सूची में पाए जाते हैं, और वे शरीर विज्ञान और रोग में केंद्रीय भूमिका निभाते हैं, और हम केवल उन्हें समझना शुरू कर रहे हैं।"
"हमारे निष्कर्ष न केवल सीबीएएफ क्रोमैटिन रीमॉडलिंग कॉम्प्लेक्स के तंत्र पर प्रकाश डालते हैं, जो ऑन्कोलॉजी में पहले लक्ष्यों में से एक है, बल्कि आईडीआर प्रोटीन अनुक्रमों की अनुक्रम विशिष्टता की आंतरिक प्रकृति को भी प्रकट करता है जिसे आज तक कम समझा गया था। ये निष्कर्ष कंडेनसेट और उनके घटकों के इलाज के लिए एक महत्वपूर्ण नया आधार प्रदान करते हैं, "कार्डोकी ने कहा।