आणविक समूह नाभिक में कैसे परस्पर क्रिया करते हैं

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आणविक समूह नाभिक में कैसे परस्पर क्रिया करते हैं

क्रेडिट: पिक्साबे / सीसी0 पब्लिक डोमेन

कोशिका अपने सभी आनुवंशिक पदार्थों को अपने नाभिक में गुणसूत्रों के रूप में संग्रहीत करती है, लेकिन इतना ही नहीं है। नाभिक एक छोटे से शरीर का भी घर है जिसे न्यूक्लियोली कहा जाता है – प्रोटीन और आरएनए का एक समूह जो राइबोसोम के निर्माण में मदद करता है।


कंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग करते हुए, एमआईटी केमिस्टों ने अब यह पता लगाया है कि ये शरीर नाभिक में गुणसूत्रों के साथ कैसे बातचीत करते हैं, और कैसे ये अंतःक्रियाएं न्यूक्लियोली को नाभिक के भीतर स्थिर बूंदों के रूप में जीवित रहने में मदद करती हैं।

उनके निष्कर्ष यह भी बताते हैं कि क्रोमैटिन-आणविक शरीर के अंतःक्रियाओं से जीनोम जैसा जेल जैसा गठन होता है, जो जीनोम और ट्रांसक्रिप्शन मशीनरी के बीच स्थिर बातचीत को बढ़ावा देने में मदद करता है। ये इंटरैक्शन जीन अभिव्यक्ति को विनियमित करने में मदद करते हैं।

“इस मॉडल ने हमें यह सोचने के लिए प्रेरित किया है कि जीनोम में जेल जैसी विशेषताएं हो सकती हैं जो सिस्टम को महत्वपूर्ण संपर्कों को एन्कोड करने और उन संपर्कों को कार्यात्मक आउटपुट में अनुवाद करने में मदद कर सकती हैं,” बीन झांग, फाइजर-लाउबैक कहते हैं। रसायन विज्ञान के करियर विकास एसोसिएट प्रोफेसर। एमआईटी में, हार्वर्ड और एमआईटी के ब्रॉड इंस्टीट्यूट के सहयोगी सदस्य और अध्ययन के वरिष्ठ लेखक।

एमआईटी स्नातक छात्र यीफेंग क्यूई पेपर के मुख्य लेखक हैं, जो आज दिखाई देते हैं प्रकृति संचार.

मॉडलिंग बूँदें

झांग का अधिकांश शोध जीनोम की त्रि-आयामी संरचना को मॉडलिंग करने और यह विश्लेषण करने पर केंद्रित है कि यह संरचना जीन विनियमन को कैसे प्रभावित करती है।

नए अध्ययन में, वह न्यूक्लियोली को शामिल करने के लिए अपने मॉडलिंग का विस्तार करना चाहता था। ये छोटे शरीर, जो कोशिका विभाजन की शुरुआत में टूट जाते हैं और बाद में इस प्रक्रिया में पुनर्गठित होते हैं, उनमें आरएनए और प्रोटीन के एक हजार से अधिक विभिन्न अणु होते हैं। न्यूक्लियोली के मुख्य कार्यों में से एक राइबोसोमल आरएनए का उत्पादन करना है, जो राइबोसोम का एक घटक है।

हाल के अध्ययनों ने सुझाव दिया है कि न्यूक्लियोली कई द्रव बूंदों के रूप में मौजूद है। यह भ्रमित करने वाला था क्योंकि सामान्य परिस्थितियों में, सिस्टम की सतह के तनाव को कम करने के लिए, कई बूंदें अंततः एक बड़ी बूंद में एक साथ विलीन हो जाती हैं, झांग कहते हैं।

“यही वह जगह है जहाँ समस्या दिलचस्प हो जाती है, क्योंकि नाभिक में, किसी तरह वे कई बूंदें पूरे सेल चक्र में लगभग 24 घंटे तक स्थिर रह सकती हैं,” वे कहते हैं।

इस घटना का पता लगाने के लिए, झांग और क्यूई ने आणविक गतिशीलता सिमुलेशन नामक एक तकनीक का उपयोग किया, जो मॉडल कर सकता है कि समय के साथ आणविक प्रणाली कैसे बदलती है। सिमुलेशन की शुरुआत में, न्यूक्लियोली बनाने वाले प्रोटीन और आरएनए को पूरे नाभिक में बेतरतीब ढंग से वितरित किया जाता है, और सिमुलेशन ट्रैक करता है कि वे धीरे-धीरे छोटी बूंदों का निर्माण कैसे करते हैं।

अपने अनुकरण में, शोधकर्ताओं ने क्रोमैटिन को भी शामिल किया, एक पदार्थ जो गुणसूत्र बनाता है और इसमें प्रोटीन के साथ-साथ डीएनए भी होता है। गुणसूत्रों के निर्माण का विश्लेषण करने वाले पिछले प्रयोगों के डेटा का उपयोग करते हुए, MIT टीम ने व्यक्तिगत गुणसूत्रों की अंतःक्रियात्मक ऊर्जा की गणना की, जिससे उन्हें 3D जीनोम संरचनाओं का वास्तविक प्रतिनिधित्व प्रदान करने की अनुमति मिली।

इस मॉडल का उपयोग करके, शोधकर्ता यह देखने में सक्षम थे कि न्यूक्लियोली की बूंदें कैसे बनती हैं। उन्होंने पाया कि अगर वे अपने तरीके से क्रोमैटिन के बिना परमाणु घटकों का मॉडल बनाते हैं, तो वे अपेक्षा से बड़ी गिरावट में फ्यूज हो जाएंगे। हालांकि, एक बार जब क्रोमैटिन को मॉडल में पेश किया गया, तो शोधकर्ताओं ने पाया कि न्यूक्लियोली ने कई बूंदों का उत्पादन किया, जैसा कि वे जीवित कोशिकाओं में करते हैं।

शोधकर्ताओं ने यह भी पता लगाया कि ऐसा क्यों होता है: न्यूक्लियोली की बूंदें क्रोमैटिन के विशिष्ट क्षेत्रों से जुड़ी होती हैं, और एक बार ऐसा होने पर, क्रोमैटिन एक खिंचाव के रूप में कार्य करता है जो न्यूक्लियोली को एक दूसरे के साथ फ्यूज होने से रोकता है।

“वे बल अनिवार्य रूप से उन छोटी बूंदों में सिस्टम को पकड़ लेते हैं और उन्हें एक साथ जुड़ने से रोकते हैं,” झांग कहते हैं। “हमारा अध्ययन इस क्रोमैटिन नेटवर्क के महत्व को उजागर करने वाला पहला है जो संलयन को धीमा कर सकता है और सिस्टम को अपनी छोटी बूंद स्थिति में फंसा सकता है।”

जीन नियंत्रण

न्यूक्लियोली केवल न्यूक्लियस में पाई जाने वाली छोटी संरचनाएं नहीं हैं – अन्य में न्यूक्लियर स्पेकल्स और न्यूक्लियर लैमिना शामिल हैं, एक लिफाफा जो जीनोम को घेरता है और क्रोमैटिन से बांधता है। झांग का समूह अब इस आणविक संरचना के योगदान को मॉडलिंग करने पर काम कर रहा है, और उनके शुरुआती निष्कर्ष बताते हैं कि वे जीनोम को अधिक जेल जैसी गुण देने में मदद करते हैं, झांग कहते हैं।

“हमने क्रोमैटिन और परमाणु निकाय के बीच जो संबंध देखा है, वह न्यूक्लियोली के लिए विशिष्ट नहीं है। यह अन्य परमाणु निकायों के लिए भी सामान्य है,” वे कहते हैं। “यह आणविक शरीर एकाग्रता मूल रूप से जीनोम संगठन की गतिशीलता को बदल देगी और संभवतः जीनोम को तरल से जेल में बदल देगी।”

उनका कहना है कि यह जेल जैसी स्थिति क्रोमैटिन के विभिन्न क्षेत्रों के लिए एक दूसरे के साथ बातचीत करना आसान बना देगी यदि संरचना तरल अवस्था में मौजूद है, तो वे कहते हैं। जीनोम के दूर के क्षेत्रों के बीच स्थिर बातचीत को बनाए रखना महत्वपूर्ण है क्योंकि जीन अक्सर क्रोमेटिन स्राव द्वारा नियंत्रित होते हैं जो शारीरिक रूप से उनसे दूर होते हैं।


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और जानकारी:
क्रोमैटिन नेटवर्क न्यूक्लियोली एकीकरण को रोकता है, प्रकृति संचार (2021)। डीओआई: 10.1038 / एस41467-021-27123-9

मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी द्वारा प्रदान किया गया

उल्लेख: 24 नवंबर, 2021 को https://phys.org/news/2021-11-molecular-clusters-nucleus-interact-chromosomes.html से न्यूक्लियस (2021, नवंबर 24) में क्रोमोसोम के साथ आणविक क्लस्टर कैसे इंटरैक्ट करते हैं।

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