जीवविज्ञानी कोशिका के आकार के बारे में मौलिक प्रश्न का उत्तर देते हैं

आकार की हड़ताली एकरूपता के पीछे सिर्फ सही मात्रा में प्रोटीन का उत्पादन करने की आवश्यकता है. इंसानों में, सेल का आकार 100 गुना से अधिक भिन्न हो सकता है, छोटे लाल रक्त कोशिकाओं से लेकर बड़े न्यूरॉन्स तक. तथापि, प्रत्येक सेल प्रकार के भीतर, मानक आकार से बहुत कम विचलन है. ख़मीर के अध्ययन में, एमआईटी के शोधकर्ताओं ने कोशिकाएं विकसित कीं 10 उनके सामान्य आकार से कई गुना अधिक और पाया गया कि उनका डीएनए सामान्य कोशिका कार्यों को बनाए रखने के लिए पर्याप्त प्रोटीन के उत्पादन की मांग को पूरा नहीं कर सका. एमआईटी जीवविज्ञानियों ने एक मौलिक जैविक प्रश्न का उत्तर खोज लिया है: किसी दिए गए प्रकार की सभी कोशिकाएँ एक ही आकार की क्यों होती हैं??

एमआईटी शोधकर्ताओं ने पाया कि जब उन्होंने मानव फ़ाइब्रोब्लास्ट कोशिकाओं में कोशिका विभाजन को रोक दिया, वे असामान्य रूप से बड़े हो गए और फिर एक गैर-विभाजित अवस्था में प्रवेश कर गए जिसे बुढ़ापा कहा जाता है (दायां पैनल). अनुपचारित, सामान्य आकार के फ़ाइब्रोब्लास्ट बाईं ओर दिखाए गए हैं. छवि: गेब्रियल न्यूरोह्र

और भी, शोधकर्ताओं ने पाया कि प्रोटीन की यह कमी कोशिकाओं को अविभाजित अवस्था में ले जाती है जिसे बुढ़ापा कहा जाता है, उम्र बढ़ने के साथ कोशिकाएँ कैसे बूढ़ी हो जाती हैं, इसके लिए एक संभावित स्पष्टीकरण का सुझाव देना.

“वहाँ बहुत सारी परिकल्पनाएँ हैं जो यह समझाने की कोशिश करती हैं कि बुढ़ापा क्यों होता है, और मुझे लगता है कि यह डेटा बुढ़ापा के लिए एक सुंदर और सरल व्याख्या प्रदान करता है,“एंजेलिका अमोन कहती हैं, कैथलीन और कर्टिस मार्बल जीवविज्ञान विभाग में कैंसर अनुसंधान में प्रोफेसर और कोच इंस्टीट्यूट फॉर इंटीग्रेटिव कैंसर रिसर्च के सदस्य हैं।.

आमोन अध्ययन के वरिष्ठ लेखक हैं, जो फरवरी में दिखाई देता है. 7 का ऑनलाइन संस्करण कोशिका. गेब्रियल न्यूरोह्र, एक एमआईटी पोस्टडॉक, कागज के प्रमुख लेखक हैं.

अत्यधिक आकार

यह पता लगाने के लिए कि कोशिका का आकार इतनी सख्ती से नियंत्रित क्यों है, शोधकर्ताओं ने कोशिका विभाजन के लिए महत्वपूर्ण जीन को संशोधित करके यीस्ट कोशिकाओं को विभाजित होने से रोका, ताकि एक निश्चित तापमान पर इसे बंद किया जा सके. ये कोशिकाएँ बढ़ती रहीं, लेकिन वे विभाजित नहीं हो सके और उन्होंने अपने डीएनए की प्रतिकृति नहीं बनाई.

शोधकर्ताओं ने पाया कि जैसे-जैसे कोशिकाओं का विस्तार हुआ, उनका डीएनए और उनकी प्रोटीन-निर्माण मशीनरी इतनी बड़ी कोशिका की ज़रूरतों के साथ तालमेल नहीं बिठा सकी. पर्याप्त प्रोटीन का उत्पादन करने में विफलता के कारण साइटोप्लाज्म पतला हो गया और कोशिका विभाजन में व्यवधान हुआ. शोधकर्ताओं का मानना ​​है कि कई अन्य मूलभूत कोशिका प्रक्रियाएं, जो सेलुलर अणुओं को खोजने और एक-दूसरे के साथ बातचीत करने पर निर्भर करती हैं, कोशिकाएं बहुत बड़ी होने पर भी क्षीण हो सकती हैं।.

“सैद्धांतिक मॉडल भविष्यवाणी करते हैं कि साइटोप्लाज्म को पतला करने से प्रतिक्रिया दर कम हो जाएगी. प्रत्येक रासायनिक प्रतिक्रिया अधिक धीरे-धीरे घटित होगी, और कुछ प्रोटीनों की कुछ सीमा सांद्रता तक नहीं पहुंचा जा सकता है, इसलिए कुछ प्रतिक्रियाएँ कभी नहीं होंगी क्योंकि सांद्रता कम है,न्यूरोहर कहते हैं.

शोधकर्ताओं ने दिखाया कि दो सेट गुणसूत्रों वाली यीस्ट कोशिकाएं वृद्ध होने से पहले केवल एक सेट क्रोमोसोम वाली यीस्ट कोशिकाओं के आकार से दोगुनी बढ़ने में सक्षम थीं।, यह सुझाव देते हुए कि कोशिकाओं में डीएनए की मात्रा कोशिकाओं की वृद्धि की क्षमता को सीमित करने वाला कारक है.

मानव कोशिकाओं के साथ प्रयोगों से समान परिणाम मिले: मानव फ़ाइब्रोब्लास्ट कोशिकाओं के एक अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने पाया कि कोशिकाओं को अत्यधिक आकार में बढ़ने के लिए मजबूर किया जाता है (उनके सामान्य आकार से आठ गुना) कई कार्यों को बाधित किया, कोशिका विभाजन सहित.

“कुछ समय से यह स्पष्ट हो गया है कि कोशिकाएँ अपने आकार को नियंत्रित करती हैं, लेकिन यह स्पष्ट नहीं है कि वे ऐसा क्यों करते हैं इसके विभिन्न शारीरिक कारण क्या हैं,जान स्कोथीम कहते हैं, स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय में जीव विज्ञान के एक एसोसिएट प्रोफेसर, जो शोध में शामिल नहीं था. "इस काम के बारे में अच्छी बात यह है कि यह वास्तव में दिखाता है कि जब कोशिकाएं बहुत बड़ी हो जाती हैं तो चीजें कैसे गलत हो जाती हैं।"

उम्र से संबंधित रोग

एमोन का कहना है कि अत्यधिक वृद्धि संभवतः बुढ़ापे के विकास में एक प्रमुख भूमिका निभाती है, जो कई प्रकार की स्तनधारी कोशिकाओं में होता है और माना जाता है कि यह उम्र से संबंधित अंग की शिथिलता और पुरानी उम्र से संबंधित बीमारियों में योगदान देता है.

वृद्ध कोशिकाएं अक्सर नई कोशिकाओं से बड़ी होती हैं, और यह अध्ययन, जिससे पता चला कि अनियंत्रित कोशिका वृद्धि से बुढ़ापा आ जाता है, इस अवलोकन के लिए एक संभावित स्पष्टीकरण प्रस्तुत करता है. मानव कोशिकाएँ अपने पूरे जीवनकाल में थोड़ी बड़ी होती रहती हैं, क्योंकि हर बार एक कोशिका विभाजित होती है, यह डीएनए क्षति की जाँच करता है, और यदि कोई पाया जाता है, मरम्मत के दौरान विभाजन रोक दिया गया है. इनमें से प्रत्येक देरी के दौरान, कोशिका थोड़ी बड़ी हो जाती है.

“एक कोशिका के जीवनकाल में, आप जितने अधिक विभाजन करेंगे, आपकी क्षति होने की संभावना उतनी ही अधिक होगी, और समय के साथ कोशिकाएं बड़ी हो जाएंगी,आमोन कहते हैं. "आखिरकार वे इतने बड़े हो जाते हैं कि वे उन महत्वपूर्ण कारकों को कमजोर करना शुरू कर देते हैं जो प्रसार के लिए महत्वपूर्ण हैं।"

एक कठिन प्रश्न जो अनुत्तरित है वह यह है कि विभिन्न प्रकार की कोशिकाएँ अपने कोशिका प्रकार के लिए उचित आकार कैसे बनाए रखती हैं, शोधकर्ताओं को अब आगे अध्ययन करने की उम्मीद है.

स्रोत: एचटीटीपी://news.mit.edu, ऐनी ट्रैफ्टन द्वारा