कैसे पोषक तत्व की कमी से जूझ कोशिकाओं रीसायकल आंतरिक घटकों — ScienceDaily


विचार सेल के एक शहर के रूप में एक आम परिचय करने के लिए जीव विज्ञान, जादूई का चित्रण सेल organelles के रूप में शक्ति पौधों, कारखानों, सड़कों, पुस्तकालयों, गोदामों और अधिक. एक शहर की तरह, इन संरचनाओं के एक महान सौदा की आवश्यकता करने के लिए संसाधनों का निर्माण और संचालित है, और जब संसाधनों दुर्लभ हैं, आंतरिक घटकों पुनर्नवीनीकरण किया जाना चाहिए प्रदान करने के लिए आवश्यक निर्माण ब्लॉकों, विशेष रूप से अमीनो एसिड होता है, को बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण कार्य करता है.

लेकिन कैसे कोशिकाओं का फैसला क्या पुनरावृत्ति करने के लिए जब वे भूख से मर रहे हैं? एक प्रचलित परिकल्पना से पता चलता है कि भूख से मर कोशिकाओं को पसंद करते हैं रीसायकल करने के लिए राइबोसोम-सेलुलर प्रोटीन के उत्पादन कारखानों में अमीर महत्वपूर्ण एमिनो एसिड और न्यूक्लियोटाइड-के माध्यम से autophagy, एक प्रक्रिया है कि degrades प्रोटीन थोक में ।

बहरहाल, नए अनुसंधान में वैज्ञानिकों द्वारा हार्वर्ड मेडिकल स्कूल तो पता चलता है. में प्रकाशित एक अध्ययन में प्रकृति जुलाई में, वे व्यवस्थित सर्वेक्षण में पूरे प्रोटीन परिदृश्य के सामान्य और पोषक तत्वों से वंचित कोशिकाओं की पहचान करने के लिए जो प्रोटीन और organelles द्वारा अपमानित कर रहे हैं autophagy.

विश्लेषण से पता चला है कि, के विपरीत उम्मीदों, राइबोसोम नहीं कर रहे हैं preferentially पुनर्नवीनीकरण के माध्यम से autophagy, बल्कि एक छोटी संख्या के अन्य अंगों, विशेष रूप से भागों के endoplasmic reticulum, अपमानित कर रहे हैं.

परिणाम पर प्रकाश डाला कैसे कोशिकाओं का जवाब करने के लिए पोषक तत्व के अभाव और पर autophagy और प्रोटीन गिरावट प्रक्रियाओं कर रहे हैं, जो तेजी से लोकप्रिय लक्ष्य के लिए दवा के विकास में कैंसर और अन्य रोग की स्थिति, के लेखक ने कहा ।

“जब कोशिकाओं को भूख से मर रहे हैं, वे नहीं संयोग से नीचा राइबोसोम सामूहिक रूप से के माध्यम से autophagy. इसके बजाय, वे दिखाई देते हैं के लिए तंत्र को नियंत्रित करने के लिए क्या वे रीसायकल ने कहा,” वरिष्ठ अध्ययन के लेखक उतारा हार्पर, बर्ट और नेटली Vallee के प्रोफेसर आणविक विकृति और कुर्सी की कोशिका जीव विज्ञान में Blavatnik संस्थान में एचएमएस.

“हमारे निष्कर्षों अब हमें की अनुमति पर पुनर्विचार करने के लिए पिछले मान्यताओं और बेहतर समझ कैसे कोशिकाओं के साथ सौदा सीमित पोषक तत्वों, एक मौलिक प्रश्न में जीव विज्ञान,” हार्पर ने कहा.

प्रोटीन का कारोबार है, एक लगातार और सार्वभौमिक घटना के अंदर की हर कोशिका. रीसायकल करने के लिए अनावश्यक या misfolded प्रोटीन निकालने के लिए, क्षतिग्रस्त अंगों में से एक है, और बाहर ले जाने अन्य आंतरिक गृह कार्य, कोशिकाओं का उपयोग दो प्राथमिक उपकरण, autophagy और ubiquitin-proteasome प्रणाली है ।

Autophagy, से व्युत्पन्न ग्रीक शब्द है, जिसका अर्थ “स्वयं खाने” की अनुमति देता है, कोशिकाओं को नीचा करने के लिए प्रोटीन में थोक, के रूप में अच्छी तरह के रूप में बड़ा सेलुलर संरचनाओं, द्वारा छा उन्हें में बुलबुला-संरचनाओं की तरह और उन्हें परिवहन के लिए सेल के अपशिष्ट निपटान organelle कहा जाता है, lysosome.

इसके विपरीत, proteasome मार्ग की अनुमति देता है, कोशिकाओं नीचे तोड़ने के लिए अलग-अलग प्रोटीन के साथ उन्हें टैगिंग द्वारा एक मार्कर के रूप में जाना जाता ubiquitin. Ubiquitin-संशोधित प्रोटीन कर रहे हैं, तो द्वारा मान्यता प्राप्त proteasome और अपमानित.

आश्चर्य की विसंगति

पिछले अध्ययनों में खमीर का सुझाव दिया है कि पोषक तत्वों की कमी से जूझ कोशिकाओं का उपयोग autophagy करने के लिए विशेष रूप से रीसायकल ribosomes, जो प्रचुर मात्रा में हैं और एक जलाशय की कुंजी अमीनो एसिड और न्यूक्लियोटाइड. हालांकि, कोशिकाओं के कई अन्य तंत्र को विनियमित करने के लिए राइबोसोम के स्तर, और कैसे वे ऐसा करते हैं जब पोषक तत्वों में कम कर रहे हैं नहीं किया गया है पूरी तरह से समझ में आया.

का एक संयोजन का उपयोग मात्रात्मक प्रोटिओमिक्स और आनुवंशिक उपकरण, हार्पर और उनके सहयोगियों की जांच की प्रोटीन संरचना और कारोबार में है कि कोशिकाओं से वंचित थे महत्वपूर्ण पोषक तत्वों. करने के लिए जांच की भूमिका autophagy, वे भी पर ध्यान केंद्रित के साथ कोशिकाओं आनुवंशिक रूप से या रासायनिक हिचकते autophagy सिस्टम.

पहले के एक विश्लेषण से बाहर किया जाता से पता चला है कि, भूख से मर कोशिकाओं, कुल ribosomal प्रोटीन के स्तर में कमी केवल थोड़ा रिश्तेदार के लिए अन्य प्रोटीन का स्तर. इस कमी दिखाई दिया करने के लिए स्वतंत्र होने के autophagy. कोशिकाओं है कि कमी रह गई थी के लिए क्षमता autophagy था, कोई स्पष्ट दोष है, जब पोषक तत्वों से वंचित.

“यह एक बहुत ही आश्चर्य की बात है कि लग रहा था के साथ अंतर पर मौजूदा hypotheses, और यह वास्तव में हमें का नेतृत्व किया है पर विचार करने के लिए है कि कुछ याद आ रही थी में हम कैसे लगता है के बारे में autophagy और अपनी भूमिका में राइबोसोम गिरावट,” हार्पर ने कहा. “यह सरल परिणाम खाल की एक बड़ी राशि जीव विज्ञान है कि हम को उजागर करने की कोशिश की.”

खोज के लिए एक स्पष्टीकरण के लिए इस विसंगति, टीम, नेतृत्व अध्ययन के सह पहले लेखक Heeseon एक और Alban Ordureau, अनुसंधान अध्येता में कोशिका जीव विज्ञान पर एचएमएस, व्यवस्थित विश्लेषण के उत्पादन के नए राइबोसोम और भाग्य के मौजूदा वालों में भूख से मर कोशिकाओं.

वे ऐसा किया था के माध्यम से की एक किस्म के पूरक तकनीकों सहित, गलत है?-हेलो, की अनुमति दी है जो उन्हें लेबल करने के लिए अलग अलग ribosomal घटकों के साथ फ्लोरोसेंट टैग. वे लागू हो सकते हैं, इन टैग अलग अलग समय बिंदुओं पर और कैसे को मापने के कई नए राइबोसोम थे संश्लेषित किया जा रहा है के स्तर पर एक एकल कोशिका के रूप में अच्छी तरह के रूप में कैसे कई पुराने राइबोसोम बने रहे के बाद समय का एक निर्धारित राशि.

जब कोशिकाओं को पोषक तत्वों से वंचित थे, प्राथमिक नेतृत्व किया है कि कारकों को कम करने के लिए समग्र राइबोसोम के स्तर में एक कमी थी, नए राइबोसोम संश्लेषण और कारोबार के माध्यम से गैर-autophagy निर्भर रास्ते में, प्रयोगों से पता चला. दोनों सेल की मात्रा और दर कोशिका विभाजन की कमी के रूप में अच्छी तरह से, हालांकि, की अनुमति दी है जो कोशिकाओं को बनाए रखने के लिए एक सेलुलर घनत्व के राइबोसोम.

वैश्विक तस्वीर

अगला, टीम जांच के लिए पैटर्न के लिए गिरावट की तुलना में अधिक 8,300 प्रोटीन के दौरान सेल के दौरान पोषक तत्वों के अभाव. वे पुष्टि की है कि पैटर्न के राइबोसोम टर्नओवर दिखाई दिया करने के लिए स्वतंत्र होने के autophagy और, इसके बजाय, मिलान कर रहे हैं कि प्रोटीन के लिए जाना जाता है अपमानित किया जा के माध्यम से ubiquitin-proteasome प्रणाली है ।

“के साथ हमारे मात्रात्मक प्रोटिओमिक्स toolbox, हम लग सकता है एक साथ में एक निष्पक्ष तरीके से कैसे प्रोटीन के हजारों बना रहे हैं और कारोबार में सेल के तहत अलग-अलग स्थिति के साथ या बिना autophagy,” Ordureau कहा. “यह अनुमति हासिल करने के लिए हमें एक वैश्विक तस्वीर है कि नहीं था के आधार पर अनुमान से तैयार विश्लेषण की एक सीमित संख्या के प्रोटीन होते हैं।”

विश्लेषण से पता चला है कि एक छोटे संख्या के अंगों और प्रोटीन में थे द्वारा अपमानित autophagy में उच्च मात्रा से राइबोसोम, विशेष रूप से endoplasmic reticulum, जो हार्पर प्रयोगशाला पहले दिखाया गया है, चुनिंदा द्वारा remodeled autophagy के दौरान पोषक तत्व तनाव.

इन proteome-विस्तृत डेटा प्रकट हो सकता है अन्य अंगों और कर रहे हैं कि प्रोटीन चुनिंदा अपमानित करने के लिए प्रतिक्रिया में पोषक तत्व तनाव, लेखक ने कहा, और टीम पीछा कर रहा है और आगे का विश्लेषण करती है.

साथ में, निष्कर्षों पर प्रकाश डाला कैसे भूख से मर कोशिकाओं का जवाब करने के लिए पोषक तत्व तनाव और विशेष रूप से, स्पष्ट पिछले मान्यताओं के बारे में राइबोसोम कारोबार. गंभीर रूप में, लेखकों ने कहा, परिणाम दिखाना है कि proteasome पर निर्भर कारोबार के राइबोसोम की संभावना के लिए योगदान देता है एक बहुत अधिक से अधिक हद तक की तुलना में autophagy के दौरान पोषक तत्व तनाव.

यह एक महत्वपूर्ण कदम की ओर एक बेहतर, निष्पक्ष समझ के autophagy, एक व्यापक रूप से अध्ययन की प्रक्रिया में है कि लक्ष्य की कई दवाओं की खोज के प्रयासों के लिए.

“को नियंत्रित करने के autophagy पता लगाया जा रहा है की एक विस्तृत श्रृंखला में इस तरह के संदर्भों की हत्या के रूप में ट्यूमर कोशिकाओं को भूख से मर द्वारा उन्हें महत्वपूर्ण पोषक तत्वों के या अनुमति न्यूरॉन्स को दूर करने के लिए हानिकारक प्रोटीन समुच्चय,” एक ने कहा. “लेकिन हमारी समझ के autophagy अधूरी है, और कई पहलुओं को अभी भी कर रहे हैं स्पष्ट नहीं है.”

केवल अपेक्षाकृत हाल ही में वैज्ञानिकों ने पाया है कि भुखमरी प्रेरित autophagy चयनात्मक हो सकते हैं, उसने कहा, और इस तरह के सवालों के रूप में क्या organelles लक्षित कर रहे हैं और क्यों, क्या autophagy को प्रभावित करता है केवल क्षतिग्रस्त अंगों या यादृच्छिक लोगों को, और कई दूसरों के रूप में रहते हैं ज्यादातर अनुत्तरित है.

“हम का उपयोग कर रहे हैं के संदर्भ भुखमरी को बेहतर समझने के लिए कैसे कोशिकाओं का उपयोग autophagy, और क्या परिस्थितियों के तहत, समझने के लिए इस महत्वपूर्ण प्रक्रिया में बेहतर है,” एक ने कहा.

अतिरिक्त लेखकों पर अध्ययन शामिल मारिया Körner और जोआओ पाउलो. काम के द्वारा समर्थित किया गया था स्वास्थ्य के राष्ट्रीय संस्थान (अनुदान R37NS083524, RO1AG011085 और RO1GM095567).



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