वैज्ञानिकों ने आयन चैनल रिसेप्टर्स में एक "आत्मघाती" तंत्र की खोज की है जो गर्मी और दर्द को महसूस करता है। गर्मी और दर्द का सटीक पता लगाने की क्षमता मानव अस्तित्व के लिए महत्वपूर्ण है। हालाँकि, हमारा शरीर इन खतरों को कैसे पहचानता है इसके पीछे का आणविक तंत्र लंबे समय से वैज्ञानिकों के लिए एक रहस्य बना हुआ है।
अब, बफ़ेलो विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने उन जटिल जैविक घटनाओं का खुलासा किया है जो इन महत्वपूर्ण कार्यों को संचालित करती हैं। उनका शोध, जो हाल ही में नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज की कार्यवाही में प्रकाशित हुआ है, आयन चैनल रिसेप्टर्स में पहले से अज्ञात और पूरी तरह से अप्रत्याशित "आत्महत्या" प्रतिक्रिया का खुलासा करता है, जो तापमान और दर्द के प्रति संवेदनशीलता के जटिल तंत्र को समझाता है। इस शोध का उपयोग अधिक प्रभावी दर्द निवारक दवाएं विकसित करने के लिए किया जा सकता है।
"हम उच्च तापमान के प्रति संवेदनशील क्यों हैं इसका कारण स्पष्ट है। हमें यह अंतर करने की आवश्यकता है कि क्या ठंडा है और क्या गर्म है ताकि जब हमारा शरीर खतरे में पड़ने वाला हो तो हमें चेतावनी दी जा सके," अध्ययन के संबंधित लेखक और कोलंबिया विश्वविद्यालय के जैकब्स स्कूल ऑफ मेडिसिन एंड बायोमेडिकल साइंसेज में फिजियोलॉजी और बायोफिजिक्स के प्रोफेसर डॉ. किन फेंग ने कहा।
इसलिए, तापमान और दर्द के प्रति संवेदनशीलता को अलग करना संभव नहीं है।
किन ने कहा: "तापमान को समझने वाले रिसेप्टर्स हानिकारक गर्मी जैसे दर्द संकेतों के संचालन में भी मध्यस्थता करते हैं। इसलिए, ये तापमान-संवेदी रिसेप्टर्स भी दर्द के इलाज के लिए सबसे महत्वपूर्ण लक्ष्यों में से एक हैं। यह समझना कि वे कैसे काम करते हैं, कम दुष्प्रभावों के साथ नई एनाल्जेसिक की नई पीढ़ी को डिजाइन करने में पहला कदम है।"
कोलंबिया विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने आयन चैनलों के एक परिवार पर ध्यान केंद्रित किया, जिन्हें टीआरपी (क्षणिक रिसेप्टर क्षमता) चैनल कहा जाता है, विशेष रूप से टीआरपीवी 1, जो मिर्च मिर्च में मसालेदार घटक कैप्साइसिन द्वारा सक्रिय एक रिसेप्टर है। ये त्वचा में परिधीय तंत्रिकाओं के अंत पर स्थित त्वचीय रिसेप्टर्स हैं।
हालाँकि, इन रिसेप्टर्स की थर्मोसेंसिविटी साबित करना एक चुनौती रही है। क़िन ने बताया कि प्रोटीन गर्मी को अवशोषित करते हैं और इसे ऊर्जा के रूप में परिवर्तित करते हैं जिसे एन्थैल्पी परिवर्तन कहा जाता है, जो प्रोटीन संरचना में परिवर्तन से संबंधित है। रिसेप्टर की तापमान संवेदनशीलता जितनी अधिक होगी, एन्थैल्पी परिवर्तन उतना ही बड़ा होना चाहिए।
उन्होंने और उनके सहयोगियों ने पहले वास्तविक समय में तापमान सेंसर की सक्रियता का पता लगाने के लिए एक अल्ट्राफास्ट तापमान क्लैंप विकसित किया था। शोधकर्ताओं का अनुमान है कि इसकी सक्रियण ऊर्जा बड़ी है, अन्य रिसेप्टर प्रोटीन की तुलना में लगभग परिमाण का एक क्रम अधिक है। फिर उन्होंने थर्मोरेसेप्टर के ताप अवशोषण को सीधे मापने का प्रयास करने का निर्णय लिया, जो एक "कठिन" कार्य था क्योंकि इसके लिए नए तरीकों के विकास और महंगे और परिष्कृत उपकरणों के अधिग्रहण की आवश्यकता थी।
जैसे किसी परमाणु बम का विस्फोट
प्रोटोटाइप के रूप में टीआरपीवी1 रिसेप्टर का उपयोग करते हुए, उन्होंने पाया कि गर्मी इस रिसेप्टर में असाधारण पैमाने पर मजबूत और जटिल गर्मी संक्रमण उत्पन्न कर सकती है। यह प्रोटीन के अंदर परमाणु बम विस्फोट करने जैसा है।
शोधकर्ताओं ने यह भी पाया कि रिसेप्टर के ये नाटकीय थर्मल परिवर्तन केवल एक बार हुए। "हमने पाया कि अपनी उच्च तापमान संवेदनशीलता को प्राप्त करने के लिए, आयन चैनल को अपनी कार्यात्मक स्थिति में अत्यधिक संरचनात्मक परिवर्तनों से गुजरना पड़ता है, और ये चरम परिवर्तन प्रोटीन की स्थिरता से समझौता करते हैं," क्यून बताते हैं। "इन आश्चर्यजनक और अपरंपरागत निष्कर्षों का मतलब है कि चैनल खुलने के बाद अपरिवर्तनीय रूप से मुड़ जाता है - यह आत्महत्या कर लेता है।"
उन्होंने आगे कहा, जो बात इस खोज को और भी उल्लेखनीय बनाती है, वह यह है कि यह पारंपरिक अपेक्षाओं को खारिज करती है कि एक तापमान रिसेप्टर अधिक थर्मल रूप से स्थिर होना चाहिए, खासकर जब तापमान सीमा के भीतर सक्रिय होता है जिसका वह पता लगा सकता है। नए निष्कर्ष इस अपेक्षा और उत्क्रमणीयता की अवधारणा को खारिज करते हैं, जो लगभग सभी अन्य प्रकार के रिसेप्टर्स में होता है।
एक संभावित व्याख्या भौतिक सिद्धांतों और जैविक आवश्यकताओं के बीच एक दुविधा है। उन्होंने कहा: "जैविक मांगें - तापमान के प्रति रिसेप्टर्स की मजबूत संवेदनशीलता - स्पष्ट रूप से प्रोटीन में प्रतिवर्ती संरचनात्मक परिवर्तनों की तुलना में अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इसलिए, रिसेप्टर्स को अपनी ऊर्जा जरूरतों को पूरा करने के लिए आत्म-विनाश के अपरंपरागत साधनों का सहारा लेना चाहिए। यह उल्लेखनीय है कि कैसे तापमान रिसेप्टर्स एक प्रक्रिया का उपयोग कर सकते हैं जिसे आमतौर पर प्रोटीन को अपने लाभ के लिए प्रकट करने के लिए शारीरिक कार्य के लिए विनाशकारी माना जाता है।"
क्या पुराने आयन चैनलों को बदलने के लिए नए आयन चैनल बनाए जाएंगे, यह उन सवालों में से एक है जिन पर किन और उनके सहयोगियों ने आगे अध्ययन करने की योजना बनाई है। वह कहते हैं, यह भी संभव है कि न्यूरॉन्स कुछ अप्रत्याशित तरीके से क्षतिग्रस्त आयन चैनलों का पता लगाते हैं और उन्हें "बचाव" करते हैं, या उन्हें नए संश्लेषित आयन चैनलों से भर देते हैं।
"यह ध्यान देने योग्य है कि चूंकि रिसेप्टर्स द्वारा महसूस किया गया उच्च तापमान ऊतक क्षति का कारण बन सकता है, शरीर नष्ट हुए आयन चैनलों के भाग्य की परवाह नहीं कर सकता है क्योंकि ऊतक को वैसे भी पुनर्जीवित करने की आवश्यकता होती है," किन ने अनुमान लगाया। "यह चैनल की उच्च तापमान संवेदनशीलता की आवश्यकता को सर्वोत्तम ढंग से पूरा करने के लिए प्रकृति द्वारा तैयार की गई एक 'चतुर' रणनीति हो सकती है।"
संदर्भ: एंड्रयू मुगो, रयान चाउ, फेलिक्स चिन, बेयिंग लियू, किउ-जिंगजियांग और फेंग किन ने 28 अगस्त, 2023 को नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज की कार्यवाही में प्रकाशित किया: "टीआरपीवी1 तापमान संवेदनशीलता का आत्मघाती तंत्र।"
डीओआई:10.1073/पीएनएएस.2300305120
संकलित स्रोत: ScitechDaily