ক্রিও-ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি ডিএনএ প্রতিলিপিটির লুকানো মেকানিক্স প্রকাশ করে, ক্যান্সারের লক্ষ্য নিয়ে নতুন আলো ফেলেছে

যখন জীবগুলি সমস্যার মুখোমুখি হয় – বিজ্ঞানীরা যাকে “প্রতিলিপি স্ট্রেস” বলে – এই প্রক্রিয়াটি ত্রুটির ঝুঁকিতে বেশি থাকে, যা প্রায়শই জেনেটিক কোডে রূপান্তর সৃষ্টি করে। এই রূপান্তরগুলি এগিয়ে অনুলিপি করা যেতে পারে এবং ক্যান্সার এবং অন্যান্য রোগের জন্ম দেয়।

এই চাপের একটি উত্স হ’ল যখন বায়ো-মেশিনারি যা অনুলিপি করে শারীরিকভাবে আটকে যায়। এবং এটি আটকে যেতে পারে এমন একটি বিষয় হ’ল ডিএনএ টেম্পলেট নিজেই, যা নির্দিষ্ট প্রসঙ্গে বিকল্প কাঠামো গ্রহণ করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, জিনোমের অঞ্চলগুলি যা গুয়ানাইন ঘাঁটিগুলিতে সমৃদ্ধ (ডিএনএ কোডে জি দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা) একটি জি-কোয়াড্রাপ্লেক্স নামক একটি ডিএনএ কাঠামোতে ভাঁজ করতে পারে, বা সংক্ষেপে জি 4, যা সাধারণ ডিএনএর চেয়ে বেশি কমপ্যাক্ট।

মেমোরিয়াল স্লোয়ান কেটারিং ক্যান্সার সেন্টার (এমএসকে) এর কাঠামোগত এবং আণবিক জীববিজ্ঞানীদের একটি দল ক্রিও-ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (ক্রিও-ইএম) ব্যবহার করে জি 4 এস তদন্তের জন্য প্রস্তুত হয়েছিল-যা ক্যান্সারে সম্ভাব্য থেরাপিউটিক লক্ষ্য হিসাবে মনোযোগ অর্জন করেছে-ডিএনএর প্রতিলিপিতে তাদের প্রভাব বোঝার জন্য কাজ করছে। অধিকন্তু, বিজ্ঞানীরা অপ্রত্যাশিতভাবে প্রথমবারের জন্য সেলুলার প্রতিরূপ যন্ত্রপাতি চালনা “ইঞ্জিন” কীভাবে মানব কোষগুলিতে ডিএনএ বরাবর চালিত হয় তার একটি বিশদ চিত্র ক্যাপচার করেছিলেন।

তাদের অনুসন্ধানগুলি, যা March ই মার্চ প্রকাশিত হয়েছিল বিজ্ঞানবিশ্বের শীর্ষস্থানীয় বৈজ্ঞানিক জার্নালগুলির মধ্যে একটি, জি 4 এস এর মতো মাধ্যমিক ডিএনএ কাঠামোগুলি কীভাবে ডিএনএর প্রতিরূপকে বাধা দিতে পারে সে সম্পর্কে নতুন বিবরণ প্রকাশ করে না, তবে মৌলিক মানব জীববিজ্ঞানের ক্ষেত্রে নতুন অন্তর্দৃষ্টিও সরবরাহ করে।

এই গবেষণার নেতৃত্বে ছিলেন সহ-প্রথম লেখক সহিল বাত্রা, পিএইচডি, সিনিয়র লেখক ডার্ক রেমাস, পিএইচডি এবং পিএইচডি-র ল্যাব-এর স্নাতক শিক্ষার্থী বেঞ্জামিন অলউইনের ল্যাবের একটি গবেষণা পন্ডিত। উভয় ল্যাব এমএসকে -র ফাউন্ডেশনাল বায়োলজি গবেষণার কেন্দ্র স্লোয়ান কেটারিং ইনস্টিটিউটের অংশ।

জি-কোয়াড্রুপ্লেক্সেস এবং ক্যান্সার

“ডিএনএ ডাবল হেলিক্স বিজ্ঞানের অন্যতম স্বীকৃত আণবিক কাঠামো,” ডাঃ বাত্রা বলেছেন। “তবে ডিএনএ আসলে একাধিক আকারে থাকতে পারে এবং জি-কোয়াড্রুপ্লেক্সগুলি তাদের মধ্যে একটি। ক্যান্সার কোষগুলিতে জি 4 এসকে লক্ষ্য করার জন্য ওষুধ তৈরি করা হচ্ছে, তবে জি 4 এস এর ক্ষতিকারক প্রভাবগুলির অন্তর্নিহিত প্রক্রিয়াগুলি পরিষ্কার নয়-যা আমরা তাদের অধ্যয়ন করার অন্যতম কারণ।”

জি 4 এস বেশ কয়েকটি সুপরিচিত ক্যান্সার চালিত অনকোজেনের সাথে যুক্ত হয়েছে মাইক এবং ক্রাসগবেষকরা বলছেন, পাশাপাশি ক্যান্সার কোষগুলির তাদের টেলোমেরগুলি পুনরায় পূরণ করে তাদের ক্রোমোসোমে প্রতিরক্ষামূলক ক্যাপগুলি পুনরায় পূরণ করে তাদের জীবনকাল বাড়ানোর ক্ষমতা সহ।

“সুতরাং ধারণাটি হ’ল ক্যান্সার কোষগুলিতে জি 4 এসকে লক্ষ্য করে আপনি এগুলি জায়গায় লক করতে পারেন, ডিএনএকে অবিচ্ছিন্ন এবং অনুলিপি করা থেকে বিরত রাখতে এবং এইভাবে ক্যান্সার কোষগুলির বিভাজন এবং প্রসারিত করার ক্ষমতাতে হস্তক্ষেপ করতে পারেন,” ডাঃ রেমাস বলেছেন। “আমরা জানি যে জি 4 এস জিনোমিক অস্থিতিশীলতার সাথে যুক্ত – এবং এখন আমাদের অধ্যয়নটি আরও স্পষ্ট বোঝার ব্যবস্থা করে কিভাবে তারা কাজ এবং কেন তারা খুব ক্ষতিকারক। “

অ্যাকশনে জি 4 এস ভিজ্যুয়ালাইজিং

কাঠামোগত জীববিজ্ঞানীরা জৈবিক অণুগুলির আকারগুলি দেখতে সক্ষম হতে এবং তারা কীভাবে শারীরিকভাবে একে অপরের সাথে যোগাযোগ করে তা অধ্যয়ন করতে বিভিন্ন সরঞ্জাম ব্যবহার করে। এটি অন্তর্দৃষ্টি সরবরাহ করতে পারে যা অন্যান্য পদ্ধতির মাধ্যমে উপলভ্য নয় এবং গবেষকদের সুযোগগুলি সনাক্ত করার অনুমতি দেয়, উদাহরণস্বরূপ, কোনও নির্দিষ্ট প্রোটিন বা প্রোটিনের জটিল ক্রিয়াকলাপকে অবরুদ্ধ বা বাড়ানোর জন্য।

এই নতুন অধ্যয়নটি কীভাবে এই গৌণ ডিএনএ কাঠামোগুলি ডিএনএ প্রতিলিপি যন্ত্রপাতিগুলিতে শারীরিক বাধা সৃষ্টি করতে পারে সে সম্পর্কে সুনির্দিষ্ট প্রমাণ সরবরাহ করে, পাশাপাশি কীভাবে সমস্যাগুলি সমাধান করা যেতে পারে সে সম্পর্কে নতুন প্রশ্ন উত্থাপনের পাশাপাশি প্রতিলিপি সম্পন্ন করার অনুমতি দিতে পারে।

“যখন আমাদের কোষগুলি বিভক্ত হয়ে যায়, তখন আমাদের ডিএনএ অনুলিপি করা দরকার যাতে জেনেটিক নির্দেশাবলীর একটি সম্পূর্ণ সেট একটি পিতামাতার কোষ থেকে নতুন কন্যা কোষে চলে যায়,” ডাঃ হিট বলেছেন। “প্রতিলিপি প্রক্রিয়াটি একাধিক সাবুনিট সহ বৃহত প্রোটিন কমপ্লেক্স দ্বারা পরিচালিত হয়, যাকে প্রতিলিপি বলা হয়। রেপ্লিসোমগুলি কন্যা কোষগুলিতে বিতরণ করার জন্য নতুন ডিএনএর সংশ্লেষণের আগে ডিএনএ অনিচ্ছাকৃতকে অর্কেস্টেট করে” “

সেল বিভাগের সময়, পরিচিত ডাবল-স্ট্র্যান্ডড ডিএনএ হেলিক্স দুটি একক স্ট্র্যান্ডে বিভক্ত হয়ে যায় এবং কোষের প্রতিলিপি যন্ত্রপাতি মনোরেলের মতো এই একক স্ট্র্যান্ডগুলি বরাবর চলে আসে, ওয়েল কর্নেল মেডিসিনের ডক্টরাল শিক্ষার্থী অলওয়াইন ব্যাখ্যা করে।

“এই ক্রিও-ইএম চিত্রগুলি আমাদের যা দেখিয়েছিল তা হ’ল জি 4 কাঠামোটি আটকা পড়তে পারে-মনোরেল ট্র্যাকের বাধাগুলির মতো-রিং-আকৃতির প্রোটিন কমপ্লেক্সের কেন্দ্রের অভ্যন্তরে সিএমজি হেলিক্যাস যা স্ট্র্যান্ডগুলি খুলে দেওয়ার জন্য ইঞ্জিন হিসাবে কাজ করে,” তিনি বলে।

জি 4 এস কীভাবে প্রতিলিপি অবরুদ্ধ করতে পারে তা অবগত করে, বিজ্ঞানীরা এখন সেই বোঝাপড়াটি ভবিষ্যতের অধ্যয়নগুলি অবহিত করতে এবং এই সমালোচনামূলক সেলুলার প্রক্রিয়া জড়িত চিকিত্সা বিকাশের জন্য ব্যবহার করতে পারেন।

“যদি এই বাধাগুলি সর্বদা একটি অপরিবর্তনীয় স্টলের দিকে পরিচালিত করে, তবে আমাদের কখনই সফল সেলুলার বিভাগ থাকবে না,” ডাঃ বাত্রা যোগ করেছেন। “সুতরাং এটি আমাদের প্রতিরূপের সময় ডিএনএ মেরামত, সংশোধিত এবং সংশোধন করে এমন ব্যবস্থা সম্পর্কে আরও শিখতে সহায়তা করবে। এই প্রক্রিয়াগুলিতে সমস্যাগুলি ক্যান্সার এবং নিউরোডিজেনারেশন সহ বেশ কয়েকটি রোগের সাথে জড়িত।”

একটি অপ্রত্যাশিত আবিষ্কার

সিএমজি হেলিক্যাস কীভাবে ডিএনএ স্ট্র্যান্ডের সাথে ভ্রমণ করতে পরিচালিত করে সে সম্পর্কে গবেষকরা একটি অতিরিক্ত, অপ্রত্যাশিত আবিষ্কার করেছিলেন।

ডাঃ রেমাস বলেছেন, “প্রোটিনগুলি ডিএনএ স্ট্র্যান্ডের সাথে সর্বদা জেনেটিক তথ্য পড়তে এবং প্রক্রিয়াজাতকরণের জন্য সরে যায়।” “তবে বেশিরভাগ ক্ষেত্রে, আমরা এখনও বুঝতে পারি না যে আণবিক স্তরে আসলে কী ঘটছে। প্রোটিনগুলি আসলে – শারীরিকভাবে – ডিএনএ বরাবর কীভাবে চলে?”

কী চলছে তা দেখার জন্য প্রয়োজনীয় পারমাণবিক স্কেলে অ্যাকশনে ক্যাপচার করা একটি চ্যালেঞ্জিং প্রক্রিয়া। ব্যাকটিরিয়া এবং ভাইরাসগুলির অধ্যয়নগুলি দীর্ঘদিন ধরে একটি কার্যকরী মডেল সরবরাহ করেছে।

“তবে আমাদের গবেষণায় দেখা গেছে যে মানুষের মতো জটিল জীবগুলিতে এই এনজাইমটি সম্পূর্ণ আলাদাভাবে চলে আসে,” ডাঃ হিট যোগ করেছেন।

তাদের কাগজে, বিজ্ঞানীরা তার আন্দোলনকে “হেলিকাল ইনচওয়ার্ম” হিসাবে বর্ণনা করেছেন, যার অর্থ এটি দুটি রাজ্যের মধ্যে স্থানান্তরিত হয় – একটি সমতল এবং একটি সর্পিল আকার – এটি ডিএনএ স্ট্র্যান্ডকে ঘিরে রাখে।

“এবং এই দুটি রাজ্যের মধ্যে দোলন হ’ল এটি ডিএনএ বরাবর এটি চালিত করে – এটি প্রতিবার কোষটি বিভক্ত হওয়ার সময় এই 3 বিলিয়ন বেস জোড়গুলি উন্মুক্ত করতে দেয়,” ডাঃ হিট বলেছেন।

অতিরিক্ত লেখক, তহবিল এবং প্রকাশ

কাগজে অতিরিক্ত লেখকদের মধ্যে রয়েছে চারনিয়া কুমার, সুজন দেবহান্ডারী, জান-গার্ট ব্রেনিং, শীঘ্রই বাহং, চং লি, কেনেথ মেরিয়ানস-সমস্ত এমএসকে।

এই গবেষণাটি জাতীয় স্বাস্থ্য ইনস্টিটিউটস (R35GM152094, R35GM126907) এবং জাতীয় ক্যান্সার ইনস্টিটিউট (P30CA008748) এর অনুদান দ্বারা অর্থায়িত হয়েছিল; এমএসকে থেকে একটি বেসিক সায়েন্স রিসার্চ ইনোভেশন অ্যাওয়ার্ড; এবং একটি পার্সিং স্কোয়ার সোহন ক্যান্সার পুরষ্কার।

ডাঃ হিট এফ। হফম্যান-ল্যারোচে লিমিটেডের পরামর্শদাতা হিসাবে কাজ করছেন।