जैविक घड़ी समय और स्थान में यकृत जीन को कैसे नियंत्रित करती है

जीव विज्ञान में कुछ भी स्थिर नहीं है। जैविक प्रक्रियाओं में समय के साथ उतार-चढ़ाव होता है, और अगर हम कोशिकाओं, ऊतकों, अंगों आदि की एक सटीक तस्वीर को इकट्ठा करना चाहते हैं, तो हमें उनके अस्थायी पैटर्न को ध्यान में रखना होगा। वास्तव में, इस प्रयास ने अध्ययन के एक पूरे क्षेत्र को जन्म दिया है जिसे “कालक्रम” के रूप में जाना जाता है।

लिवर इसका प्रमुख उदाहरण है। हम जो कुछ भी खाते हैं या पीते हैं वह अंततः कचरे से पोषक तत्वों को अलग करने और शरीर के चयापचय संतुलन को नियंत्रित करने के लिए संसाधित होता है। वास्तव में, यकृत बड़े पैमाने पर कालानुक्रमिक नियमन के अधीन है, और इस पैटर्न को तथाकथित जैविक घड़ी, हमारे आंतरिक मेट्रोनोम, साथ ही जैव रासायनिक संकेतों और खाने की लय द्वारा विनियमित किया जाता है।

लेकिन लीवर वास्तव में “लोब्यूल” नामक दोहराई जाने वाली इकाइयों में विभाजित हो जाता है, जहां अलग-अलग क्षेत्र अलग-अलग कार्य करते हैं। इस जटिल स्थानिक संगठन को “जिगर क्षेत्र” के रूप में जाना जाता है। उदाहरण के लिए, पाचन के दौरान शर्करा का पृथक्करण तरबूज के एक तरफ अधिमानतः होता है, तथाकथित मध्य क्षेत्र, जबकि ग्लूकोज उत्पादन को रोकना स्टोरेज से लिपिड के रूप में होता है, यकृत के दूसरी तरफ, गेट की तरफ।

अब तक, यकृत विभाजन का केवल लगातार अध्ययन किया गया है, यह देखते हुए कि प्रत्येक क्षेत्र स्वतंत्र रूप से क्या करता है, और इसके विपरीत। स्तनधारी शरीर विज्ञान के लिए जिगर की केंद्रीयता को देखते हुए, शोधकर्ताओं के प्रयासों को यह समझने के लिए जोड़ा जाना चाहिए कि जिगर के अस्थायी और स्थानिक कार्यक्रम कैसे बातचीत करते हैं।

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पहले कभी अध्ययन में, ईपीएफएल और वीज़मैन इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस के वैज्ञानिकों ने ईपीएफएल के स्कूल ऑफ लाइफ साइंसेज में प्रोफेसर फेलिक्स नाइफ और वीज़मैन में शैले इट्ज़कोविट्ज के नेतृत्व में दैनिक घड़ी के संबंध में लिवर लोबूल के भीतर जीन अभिव्यक्ति की स्थानिक बदलाव का निरीक्षण करने में सक्षम थे। इस लिंक का अध्ययन करना नेफ के शोध का फोकस है, जिसने पहले सर्कैडियन रिदम और लीवर प्रोटीन, हमारे सेल चक्र और यहां तक ​​कि क्रोमैटिन की 3 डी संरचना के बीच के लिंक को उजागर किया है, डीएनए जो सेल नाभिक में कसकर पैक होता है।

अध्ययन रॉथ्सचाइल्ड कैसरिया फाउंडेशन से ईपीएफएल और वीज़मैन के बीच एक संयुक्त अनुदान से आया था।

प्रत्येक कोशिका में लीवर के ऊतकों का अलग-अलग विश्लेषण करने की क्षमता का उपयोग करके, शोधकर्ताओं ने लीवर कोशिकाओं में लगभग 5,000 जीनों का अध्ययन 24 घंटे एक दिन में कई बार किया। फिर उन्होंने सांख्यिकीय रूप से उन स्पेसटाइम पैटर्न को वर्गीकृत किया, जिन्हें उन्होंने एक मॉडल के साथ खोजा था जो मैसेंजर आरएनए (एमआरएनए), जीन अभिव्यक्ति के एक मार्कर के स्तरों में स्थानिक और लौकिक मतभेदों को पकड़ सकता है।

अध्ययन से पता चला कि यकृत के कई जीन क्षेत्रों और सर्केडियन में विभाजित होते दिखाई देते हैं, जिसका अर्थ है कि वे यकृत में अपने स्थान और दिन के समय द्वारा विनियमित होते हैं। ये दोहरे विनियमित जीन ज्यादातर जिगर के प्रमुख कार्यों से संबंधित होते हैं, जैसे वसा, कार्बोहाइड्रेट और अमीनो एसिड का चयापचय, लेकिन इनमें कुछ जीन भी शामिल होते हैं जो कभी भी चयापचय प्रक्रिया से नहीं जुड़े होते हैं, जैसे कि फ्लैक प्रोटीन से जुड़े जीन, जो दूसरों को बायोमोलेक्यूल्स को उनकी तीन आयामी संरचना को बदलने में मदद करते हैं। अतः इकट्ठे और असंतुष्ट।

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“काम जिगर में अंतरिक्ष-समय में जीन अभिव्यक्ति की गतिशीलता की समृद्धि का पता चलता है, और दर्शाता है कि कैसे अंतरिक्ष और समय दोनों में जिगर समारोह का विभाजन स्तनधारी livers में चयापचय गतिविधि की पहचान है,” फेलिक्स नायेफ कहते हैं।

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