जानवरों की स्टेम कोशिकाओं को नियंत्रित करने वाले प्रोटीन जानवरों की तुलना में बहुत पुराने हैं
पशु स्टेम सेल विनियमन में शामिल महत्वपूर्ण प्रोटीन पहले की तुलना में बहुत पुराने हैं, जो जानवरों की उत्पत्ति से पहले के हैं, जो संभवतः 700 मिलियन वर्ष से अधिक पहले विकसित हुए थे। यह जर्मनी में मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर टेरेस्ट्रियल माइक्रोबायोलॉजी के वैज्ञानिकों सहित एक अंतरराष्ट्रीय शोध दल के अध्ययन का परिणाम है।
जबकि अधिकांश पशु कोशिकाएँ विशिष्ट होती हैं और उनकी निश्चित भूमिकाएँ होती हैं, जैसे कि त्वचा कोशिकाएँ, तंत्रिका कोशिकाएँ या रक्त कोशिकाएँ, प्लुरिपोटेंट स्टेम कोशिकाएँ आवश्यकता पड़ने पर स्वयं-नवीकरण और विशेष कोशिकाओं में विभेदन दोनों में सक्षम होती हैं। दोनों क्षमताएं, स्व-नवीकरण और भेदभाव, आंतरिक और बाह्य नियामक कारकों के संयोजन द्वारा कसकर नियंत्रित होते हैं।
अध्ययन स्टेम सेल विनियमन में शामिल दो महत्वपूर्ण प्रोटीनों पर केंद्रित है: एसओएक्स और पीओयू प्रतिलेखन कारक। SOX और POU कोशिकाओं की “स्टेमनेस” को बनाए रखने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं और माना जाता है कि यह एक पशु-विशिष्ट नवाचार है। इस दृष्टिकोण का अब खंडन किया गया है। आणविक फ़ाइलोजेनेटिक्स का उपयोग करते हुए, अनुसंधान टीम ने चोएनोफ्लैगलेट्स में इन प्रोटीनों की पहचान की, जिन्हें जानवरों के निकटतम एकल-कोशिका रिश्तेदार माना जाता है और 700 मिलियन से अधिक वर्ष पहले पशु परिवार के पेड़ से अलग हो गए थे।
मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर टेरेस्ट्रियल माइक्रोबायोलॉजी में अध्ययन के संयुक्त प्रथम लेखक और शोधकर्ता माथियास गिरबिग बताते हैं, “हमारी खोज एक संक्रमण जीवाश्म का पता लगाने, जानवरों की रहस्यमय उत्पत्ति पर प्रकाश डालने के आणविक समकक्ष है।”
एकल-कोशिका जीव के प्रोटीन चूहों पर भी काम करते हैं
उल्लेखनीय रूप से, जब माउस स्टेम सेल संस्कृतियों में परीक्षण किया गया, तो हमने पाया कि कोएनोफ्लैगेलेट एसओएक्स प्रोटीन कार्यात्मक रूप से अपने माउस समकक्षों को प्रतिस्थापित कर सकता है, जो स्टेम सेल निर्माण के लिए आवश्यक जटिल आनुवंशिक कार्यक्रमों को सक्रिय करने की उनकी क्षमता का प्रदर्शन करता है। “कल्पना कीजिए कि हमारे पास जीवित और विलुप्त विभिन्न प्रजातियों के प्रोटीन का एक पारिवारिक वृक्ष है। परिष्कृत कंप्यूटर एल्गोरिदम का उपयोग करके, हम इस पेड़ के माध्यम से पता लगा सकते हैं और अनुमान लगा सकते हैं कि हमारे प्राचीन पूर्वजों के प्रोटीन कैसे दिखते थे। फिर हम उनका अध्ययन करने के लिए इन प्राचीन प्रोटीन का उत्पादन करते हैं प्रयोगशाला में जैव रासायनिक गुण,” मैथियास गिरबिग बताते हैं। “दूसरे शब्दों में, यह विधि एक आणविक समय मशीन की तरह है क्योंकि यह हमें लंबे समय से विलुप्त पूर्वजों से प्रोटीन अनुक्रमों का अनुमान लगाने और पुनर्जीवित करने की अनुमति देती है।”
महत्वपूर्ण बात यह है कि ये पुनर्निर्मित प्राचीन प्रोटीन, अपने मौजूदा समकक्षों की तरह, माउस कोशिकाओं में स्टेम सेल रिप्रोग्रामिंग को भी प्रेरित कर सकते हैं। इससे पुष्टि हुई कि सॉक्स प्रोटीन को स्टेमनेस प्रेरित करने में सक्षम बनाने वाले आणविक लक्षण वास्तव में पैतृक हैं, जो स्वयं जानवरों के विकास से पहले के हैं। “हमें यह जानकर आश्चर्य हुआ कि एसओएक्स प्रोटीन के बुनियादी जैव रासायनिक गुण, जो जानवरों में स्टेम सेल फ़ंक्शन के लिए आवश्यक हैं, पहले से ही एकल-कोशिका वाले जीवों में मौजूद थे जो जानवरों के विकसित होने से पहले मौजूद थे। यह कार्यात्मक संरक्षण 700 मिलियन से अधिक वर्षों के विकास में है वास्तव में आकर्षक है – विशेष रूप से यह देखते हुए कि चोएनोफ्लैगलेट्स में स्टेम कोशिकाएं नहीं होती हैं,” माथियास गिरबिग ने निष्कर्ष निकाला।
पशु विकास को समझने के लिए निहितार्थ
मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर टेरेस्ट्रियल माइक्रोबायोलॉजी के अनुसंधान समूह के नेता जॉर्ज होचबर्ग कहते हैं, “हमारे निष्कर्ष बताते हैं कि पशु स्टेम कोशिकाओं के विकास में पूरी तरह से नए तंत्र के आविष्कार के बजाय पहले से मौजूद आणविक उपकरणों का पुनरुत्पादन शामिल हो सकता है।”
दिलचस्प बात यह है कि, जबकि SOX प्रोटीन ने उल्लेखनीय कार्यात्मक संरक्षण दिखाया, एकल-कोशिका वाले जीवों के अन्य प्रतिलेखन कारकों (POU प्रोटीन) में उनके पशु समकक्षों के कुछ प्रमुख गुणों का अभाव था। इससे पता चलता है कि पशु स्टेम कोशिकाओं के उद्भव में संभवतः प्राचीन आणविक कार्यों का सह-विकल्प और नए प्रोटीन-प्रोटीन इंटरैक्शन का विकास शामिल है। “यह अध्ययन जटिल जैविक प्रणालियों की उत्पत्ति को समझने के लिए कार्यात्मक प्रयोगों के साथ विकासवादी विश्लेषण के संयोजन की शक्ति पर प्रकाश डालता है,” हांगकांग विश्वविद्यालय के राल्फ़ जौच ने टिप्पणी की, जिन्होंने इस शोध का समन्वय किया
गाओ, वाई., टैन, डीएस, गिरबिग, एम.; हू, एच.; झोउ, एक्स.; झी, क्यू.; युंग, केएस; ली, केएस; हो, एसवाई; कोजोकारू, वी.; यान, जे.; होचबर्ग, जी.; मेंडोज़ा, ए.; जॉच, आर.
