चयापचय का जटिल नृत्य

हमारे शरीर के अंदर हर पल, हमारी कोशिकाएं परमाणुओं और अणुओं का एक जटिल नृत्य कर रही हैं जो उन पदार्थों को बनाने, वितरित करने और तैनात करने के लिए ऊर्जा का उपयोग करती हैं जिन पर हमारा जीवन निर्भर करता है। और यह सिर्फ हमारे शरीर में नहीं है: सभी जानवर चयापचय के इस नृत्य को अंजाम देते हैं, और यह पता चलता है कि उनमें से कोई भी इसे बिल्कुल उसी तरह से नहीं करता है। 'साइंस एडवांसेज' में प्रकाशित नए शोध में, हमने विभिन्न प्रजातियों के चयापचय के विशिष्ट फिंगरप्रिंट की खोज के लिए - प्रोटीन के निर्माण खंड - अमीनो एसिड में विशिष्ट कार्बन परमाणुओं का विश्लेषण किया। ये उंगलियों के निशान बताते हैं कि विभिन्न जीव जीवित रहने, विकास और प्रजनन की मांगों को कैसे पूरा करते हैं - और अभूतपूर्व विस्तार से चयापचय को समझने का एक नया तरीका प्रदान करते हैं।

एक अधिक विस्तृत तस्वीर उभरती है हमने चयापचय का अध्ययन करने का एक नया तरीका विकसित किया है - आपके शरीर के अंदर की रासायनिक प्रक्रियाएं जो आपको जीवित और कार्यशील रखती हैं - जो पिछले तरीकों की तुलना में बहुत अधिक विवरण प्रकट करती हैं। हमारी नई तकनीक अमीनो एसिड के अंदर आइसोटोप को देखती है ताकि यह देखा जा सके कि चयापचय कैसे काम कर रहा है। आइसोटोप विभिन्न द्रव्यमान वाले एक ही रासायनिक तत्व के संस्करण हैं। उदाहरण के लिए, कार्बन का सबसे आम प्रकार कार्बन-12 है, लेकिन कार्बन-13 नामक एक आइसोटोप भी है जो थोड़ा भारी है। हम प्रोटीन जैसे जैविक अणुओं में भारी से हल्के आइसोटोप के अनुपात को माप सकते हैं ताकि उन्हें पैदा करने वाले जीव के बारे में जान सकें। परंपरागत रूप से, वैज्ञानिक संपूर्ण प्रोटीन के समग्र आइसोटोप अनुपात का विश्लेषण करेंगे।

इससे कुछ जानकारी सामने आ सकती है, विशेष रूप से इस बारे में कि कोई जानवर किस प्रकार की चीजें खाता है, लेकिन यह एक जटिल टीवी छवि को प्रकाश के एक पिक्सेल में औसत करने जैसा है - आप सभी विस्तृत जानकारी खो देते हैं। हाल ही में, वैज्ञानिक प्रोटीन बनाने वाले 20 व्यक्तिगत अमीनो एसिड में से प्रत्येक में आइसोटोप को मापने में सक्षम हुए हैं। यह प्रकाश के 20 बिंदुओं की तरह है - बेहतर, लेकिन फिर भी बहुत बारीक नहीं। प्रत्येक अमीनो एसिड पर एक विशेष कार्बन परमाणु में आइसोटोप को मापकर हमारी नई विधि और भी आगे बढ़ जाती है। यह टीवी छवि में प्रत्येक पिक्सेल को देखने जैसा है, जो हमें आश्चर्यजनक रूप से विस्तृत चयापचय संबंधी जानकारी देता है। सही कार्बन ढूँढना हमने प्रत्येक अमीनो एसिड से वांछित कार्बन परमाणु को काटने और अलग करने के लिए निनहाइड्रिन नामक रसायन का उपयोग किया। फिर हमने इन कार्बन परमाणुओं को - अमीनो एसिड के बहुत चयापचय रूप से सक्रिय भाग से, जिसे कार्बोक्सिल समूह कहा जाता है - मास स्पेक्ट्रोमीटर नामक एक मशीन के माध्यम से उनके आइसोटोप फिंगरप्रिंट को पढ़ने के लिए भेजा। यह शोध एक दशक से भी अधिक पहले शुरू हुआ और ग्रिफ़िथ विश्वविद्यालय और क्वींसलैंड स्वास्थ्य के बीच एक सहयोगी परियोजना के रूप में विकसित हुआ।

2018 में, जापान में सहकर्मियों के साथ काम करते हुए, हम यह प्रदर्शित करने में सक्षम थे कि हम अमीनो एसिड से वांछित कार्बन परमाणुओं को अलग करने के लिए वास्तव में निहाइड्रिन का उपयोग कर सकते हैं। अगला चरण हमारी निहाइड्रिन तकनीक को उच्च-प्रदर्शन तरल क्रोमैटोग्राफी नामक प्रक्रिया के साथ जोड़ना था, जो विभिन्न प्रकार के अमीनो एसिड को अलग कर सकता है। 2019 में, हम कई अलग-अलग स्तनधारियों के लिए स्थिति-विशिष्ट आइसोटोप विश्लेषण की रिपोर्ट करने में सक्षम थे। हमने पाया कि हम प्रत्येक स्तनपायी के स्पष्ट चयापचय "फ़िंगरप्रिंट" को अलग कर सकते हैं। चयापचय के चार चरण हमारे नवीनतम कार्य में, हमने सीप, स्कैलप्प्स, झींगा, स्क्विड और मछली सहित जानवरों की एक विस्तृत श्रृंखला का परीक्षण किया। हमने पाया कि अमीनो एसिड में आइसोटोप के पैटर्न का पता माइटोकॉन्ड्रिया की जैव रसायन में लगाया जा सकता है, जो सभी जानवरों और पौधों की कोशिकाओं के साथ-साथ कई अन्य जीवों की कोशिकाओं में ऊर्जा प्रदान करने वाले छोटे पावरहाउस हैं।

हमने चयापचय के चार अलग-अलग चरणों की पहचान की: वसा बनाना, वसा को नष्ट करना, प्रोटीन बनाना और प्रोटीन को नष्ट करना। पशु विकास और प्रजनन को पूरा करने के लिए इन चरणों को अलग-अलग तरीकों से जोड़ते हैं। उदाहरण के लिए, वयस्क स्तनधारी अपने तापमान को नियंत्रित करने के लिए वसा का उपयोग पेंट्री के रूप में करते हैं, जबकि वयस्क झींगे प्रजनन के लिए आवश्यक वसा बनाने के लिए अपने स्वयं के प्रोटीन को नरभक्षण करते हैं। हमने यह भी पाया कि जिन मनुष्यों का हमने अध्ययन किया उनमें बहुत संतुलित, स्थिर अवस्था वाला चयापचय था, जो शायद हमारे आम तौर पर स्थिर और पौष्टिक आहार को देखते हुए आश्चर्यजनक नहीं है। दिलचस्प बात यह है कि यह काफी हद तक वैसा ही था जैसा हमें सीप के नमूने में मिला था। इस कार्य में, हमने आम तौर पर सामान्य चयापचय वाले व्यक्तियों का अध्ययन किया। भविष्य के अनुप्रयोगों में कैंसर, मोटापा और भुखमरी जैसे असामान्य चयापचय वाले समूहों का अध्ययन शामिल हो सकता है। अमीनो एसिड के आइसोटोप में गहराई से झाँककर, हम जानवरों, पौधों और कवक में यूकेरियोट चयापचय को समझने में सक्षम होंगे जैसा पहले कभी नहीं हुआ।

CREDIT NEWS: thehansindia