मनुष्य सहित सभी उच्चतर जानवर एक छोटे से निषेचित अंडे से बने हैं जो विभाजित, विकसित और विभेदित होता रहता है। दिलचस्प बात यह है कि हालांकि बाद में विभेदित कोशिकाओं में निषेचित अंडे के समान आनुवंशिक जानकारी होती है जो जीवन का संपूर्ण खाका तैयार करती है, लेकिन ये कोशिकाएं एक पूर्ण व्यक्ति के रूप में विकसित होने की क्षमता खो देती हैं, यानी, वे टोटिपोटेंसी खो देती हैं।
आनुवंशिक कोड के भीतर, PRC2 नामक एक आणविक मशीन यह निर्धारित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है कि कौन सी कोशिकाएँ हृदय कोशिकाएँ, मस्तिष्क कोशिकाएँ, मांसपेशी कोशिकाएँ या त्वचा कोशिकाएँ बनती हैं। जब PRC2 जीन गायब होता है, तो भ्रूण सामान्य रूप से विकसित नहीं हो पाता है। यदि यह उत्परिवर्तित होता है, तो कोशिकाएं अनियंत्रित रूप से बढ़ती हैं और कैंसर विकसित होता है। यह घटना PRC2 को कैंसर की दवा के विकास के लिए एक आशाजनक लक्ष्य बनाती है।
हाल ही में, प्रोफेसर थॉमस चेक की टीम, जिन्होंने न्यूक्लियस की खोज के लिए 1989 में नोबेल पुरस्कार जीता था (जियारुई सॉन्ग पहले लेखक हैं) ने एक शोध पत्र प्रकाशित किया, जिसका शीर्षक था: जी-क्वाड्रुप्लेक्स आरएनए द्वारा पीआरसी2 को निष्क्रिय करने के लिए संरचनात्मक आधार। विज्ञान पत्रिका.
अध्ययन से पता चलता है कि पीआरसी2 जीन साइलेंसर के रूप में कैसे कार्य करता है, विशेष रूप से जी-क्वाड्रुप्लेक्स आरएनए (जी4 आरएनए) कैसे पीआरसी2 को जीन अभिव्यक्ति को चालू और बंद करने में मदद करता है। यह खोज ट्यूमर के विकास की प्रक्रिया पर प्रकाश डालती है और दुर्दम्य कैंसर के लिए नए उपचारों के विकास का मार्ग प्रशस्त करती है।
1970 के दशक में, थॉमस चेक ने टेट्राहिमेना परजीवी पर अपने शोध के दौरान पाया कि आरएनए को स्वयं-कैंची किया जा सकता है, और 1982 में उन्होंने पहली बार प्रदर्शित किया कि आरएनए में एक उत्प्रेरक कार्य होता है और सेलुलर प्रतिक्रियाओं में भाग ले सकता है, जिसे राइबोजाइम के रूप में भी जाना जाता है। , यह खोज पारंपरिक दृष्टिकोण को नष्ट कर देती है कि सभी एंजाइम प्रोटीन हैं, और आनुवंशिक इंजीनियरिंग प्रौद्योगिकी के लिए एक नया उपकरण भी लाता है। 1989 में राइबोजाइम की खोज के लिए उन्हें रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया। 1989 में राइबोजाइम की खोज के लिए उन्हें रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।
यह सर्वविदित है कि डीएनए आनुवंशिक जानकारी का वाहक है, प्रोटीन जीवन कार्यों का मुख्य वाहक है, और आरएनए दोनों के बीच संचरण लिंक है। आनुवंशिक जानकारी प्रसारित करने के लिए एक दूत के रूप में कार्य करने के अलावा, आरएनए प्रतिलेखन प्रक्रिया को विनियमित करने में भी शामिल है। उनमें से, पीआरसी2 (पॉलीकॉम्ब रिप्रेसिव कॉम्प्लेक्स 2) एक एपिजेनेटिक जीन साइलेंसिंग कॉम्प्लेक्स है जो कोशिका विभेदन के लिए आवश्यक है और अक्सर कैंसर में उत्परिवर्तित होता है।
जीन को शांत करने के लिए PRC2 हिस्टोन H3K27 को ट्राइमेथिलेट करता है। इतना ही नहीं, पीआरसी2 जी4 आरएनए के लिए बाध्यकारी प्राथमिकता के साथ कई पूर्ववर्ती एमआरएनए (प्री-एमआरएनए) और लंबी-श्रृंखला गैर-कोडिंग आरएनए (एलएनसीआरएनए) से जुड़ा हुआ है। हालाँकि, वह तंत्र जिसके द्वारा RNA PRC2 को नियंत्रित करता है अज्ञात है।
इस विज्ञान अध्ययन में, नोबेल पुरस्कार विजेता थॉमस चेक के नेतृत्व में शोधकर्ताओं की एक टीम ने पीआरसी2 की उच्च-रिज़ॉल्यूशन त्रि-आयामी संरचना को हल करने के लिए सबसे क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग किया।
पिछले अध्ययनों से पता चला है कि PRC2, कई प्रोटीनों से बना एक एंजाइम कॉम्प्लेक्स, एक शक्तिशाली जीन साइलेंसर है जो जीनोम के विशिष्ट क्षेत्रों में मार्गों को प्रभावी ढंग से अवरुद्ध करता है, जिससे स्टेम कोशिकाओं को विशिष्ट सेल प्रकारों में अंतर करने में सक्षम बनाया जाता है। उदाहरण के लिए, हृदय कोशिकाओं के विकास में, पीआरसी2 को शांत करने से उनका गुर्दे या यकृत कोशिकाओं में विभेदन हो सकता है।
इसके आधार पर, टीम ने प्रयोगशाला में पीआरसी2 और जी4 आरएनए को संश्लेषित किया और परमाणु स्तर पर 3.2Å के उच्च रिज़ॉल्यूशन पर क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी इमेजिंग का उपयोग करके एक साथ बंधे पीआरसी2 और आरएनए की पहली तस्वीरें लीं।
टीम ने पाया कि G4 RNA दो PRC2 को बांधकर और एक प्रोटीन इंटरफ़ेस को प्रेरित करके PRC2 के डिमराइजेशन में मध्यस्थता करता है, जिसमें कैटेलिटिक सबयूनिट EZH की दो प्रतियां होती हैं 2 - जिसका संरचनात्मक डोमेन न्यूक्लियोसोमल डीएनए को बांधता है - और इस तरह न्यूक्लियोसोमल डीएनए को ब्लॉक करता है। अंतःक्रियाएं और इसका हिस्टोन सबस्ट्रेट्स से बंधन। बाइंडिंग, इस प्रकार यह समझाता है कि आरएनए पीआरसी2 गतिविधि को कैसे रोकता है।
अधिक सामान्य शब्दों में, जब एक आरएनए अणु दो पीआरसी2 प्रोटीनों को "पकड़" लेता है, तो यह उन्हें एक क्लैम शेल की तरह एक साथ जकड़ लेता है और आरएनए एक काज के रूप में कार्य करता है, ताकि पीआरसी2 डीएनए के साथ बातचीत न कर सके; आरएनए यह सुनिश्चित करने के लिए एक चेकर के रूप में कार्य करता है कि पीआरसी2 केवल जीनोम के कुछ क्षेत्रों पर कार्य करता है और उन क्षेत्रों में जीन को "बंद" कर देता है। "शट डाउन।"
इसके अलावा, टीम ने पाया कि EZH2 के कैटेलिटिक सबयूनिट में एक RNA-बाइंडिंग लूप ने RNA और DNA के बीच रूपांतरण की सुविधा प्रदान की, जो PRC2 के RNA विनियमन से जुड़ी एक अन्य गतिविधि है। टीम ने मॉडल पशु जेब्राफिश में गेन-ऑफ-फंक्शन उत्परिवर्तन की पहचान की जो पीआरसी2 को सक्रिय करता है, जो क्रोमैटिन-संशोधित एंजाइमों के आरएनए-मध्यस्थता विनियमन के तंत्र की पुष्टि करता है।
कुल मिलाकर, यह अध्ययन पहली बार आणविक स्तर पर पहचान करता है कि आरएनए पीआरसी2 गतिविधि को कैसे नियंत्रित करता है। यह खोज अगली पीढ़ी के आरएनए उपचारों के विकास को सुविधाजनक बनाएगी और पीआरसी की कमी से संबंधित बीमारियों के अधिक प्रभावी और लक्षित उपचार का मार्ग प्रशस्त कर सकती है।