अध्ययन: कैसे एक एंजाइम उम्र बढ़ने के नियमन में सहायता करते है

पेंसिल्वेनिया (एएनआई): पेन स्टेट में शोध दल द्वारा नया शोध इस बात पर प्रकाश डालता है कि कैसे एक एंजाइम जो उम्र बढ़ने और अन्य चयापचय प्रक्रियाओं के नियमन में सहायक होता है, कोशिका के भीतर जीन अभिव्यक्ति को संशोधित करने के लिए हमारी आनुवंशिक सामग्री तक पहुंचता है। पेन स्टेट के शोधकर्ताओं के नेतृत्व में एक टीम ने न्यूक्लियोसोम से बंधे एक सिर्टुइन एंजाइम की छवियां बनाईं - डीएनए और प्रोटीन का एक कसकर पैक किया गया कॉम्प्लेक्स जिसे हिस्टोन कहा जाता है - यह दर्शाता है कि एंजाइम न्यूक्लियोसोम कॉम्प्लेक्स को डीएनए और हिस्टोन प्रोटीन दोनों तक पहुंचने के लिए कैसे नेविगेट करता है और यह स्पष्ट करता है कि यह कैसे मनुष्यों और अन्य जानवरों में कार्य करता है।

निष्कर्षों की व्याख्या करने वाला एक अध्ययन 14 अप्रैल को साइंस एडवांस पत्रिका में प्रकाशित हुआ था।

Sirtuins एक प्रकार का एंजाइम है जो बैक्टीरिया से लेकर मनुष्यों तक में पाया जाता है जो उम्र बढ़ने, डीएनए क्षति का पता लगाने और विभिन्न विकृतियों में ट्यूमर दमन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। फार्मास्युटिकल कंपनियां अपनी विविध भूमिकाओं के परिणामस्वरूप बायोमेडिकल अनुप्रयोगों के लिए अपनी क्षमता की जांच कर रही हैं। हिस्टोन प्रोटीन से एक रासायनिक ध्वज को हटाकर जीन की अभिव्यक्ति को कम करने की कुछ सिर्टुइन की क्षमता पर बहुत ध्यान दिया गया है।

"हमारी कोशिकाओं में, डीएनए नग्न नहीं है जैसा कि हम इसे पाठ्यपुस्तकों में देखते हैं; यह प्रोटीन के चारों ओर स्पूल किया जाता है जिसे न्यूक्लियोसोम नामक एक बड़े परिसर के भीतर हिस्टोन कहा जाता है," सोंग टैन, पेन स्टेट में आणविक जीवविज्ञान के वर्ने एम. विलमन प्रोफेसर और एक लेखक ने कहा कागज का। "यह पैकेजिंग जीन को चालू या बंद करने के संकेतों में भी योगदान दे सकती है: हिस्टोन पैकेजिंग सामग्री में 'एसिटाइल' रासायनिक ध्वज जोड़ने से जीन चालू हो जाता है जबकि एसिटाइल ध्वज को हटाने से जीन बंद हो जाता है। सिर्टुइन्स एसिटाइल को हटाकर जीन गतिविधि को शांत कर सकते हैं। न्यूक्लियोसोम में पैक किए गए हिस्टोन से ध्वज। यह समझना कि इस ध्वज को हटाने के लिए न्यूक्लियोसोम के साथ सिर्टुइन कैसे बातचीत करते हैं, भविष्य की दवा खोज प्रयासों को सूचित कर सकते हैं।"

पिछले अध्ययनों ने इस बात पर ध्यान केंद्रित किया है कि कैसे सिर्टुइन अलगाव में हिस्टोन के छोटे खंडों के साथ बातचीत करते हैं, क्योंकि इस तरह के हिस्टोन "पूंछ" पेप्टाइड्स प्रयोगशाला में काम करना बहुत आसान होते हैं। टैन के अनुसार, न्यूक्लियोसोम इन अध्ययनों में उपयोग किए जाने वाले विशिष्ट हिस्टोन पेप्टाइड्स से सौ गुना बड़ा है और फलस्वरूप इसके साथ काम करना अधिक जटिल है।

पेन स्टेट में बायोकैमिस्ट्री और आण्विक जीवविज्ञान के सहायक प्रोफेसर और पेपर के लेखक जीन-पॉल आर्मचे ने कहा, "हमने शारीरिक रूप से प्रासंगिक सब्सट्रेट - पूरे न्यूक्लियोसोम पर एसआईआरटी 6 नामक एक सिर्टुइन एंजाइम को देखा है।" "और हमने पाया कि SIRT6 न्यूक्लियोसोम के कई हिस्सों के साथ इंटरैक्ट करता है, न केवल हिस्टोन जहां एसिटाइल फ्लैग को संशोधित किया जाना है"

पेन स्टेट क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी फैसिलिटी, नेशनल कैंसर इंस्टीट्यूट और पैसिफिक नॉर्थवेस्ट क्रायो-ईएम सेंटर में उपकरणों के साथ क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी नामक एक शक्तिशाली प्रकार की इमेजिंग का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने पहचान की कि कैसे SIRT6 न्यूक्लियोसोम पर खुद को हटाने के लिए स्थित है। H3 नामक हिस्टोन पर K9 स्थिति से एक एसिटाइल समूह। मैसाचुसेट्स चैन मेडिकल स्कूल विश्वविद्यालय में क्रेग पीटरसन की प्रयोगशाला के सहयोग से जैव रासायनिक प्रयोगों के बाद-उनके परिणामों की पुष्टि करने में मदद मिली।

शोधकर्ताओं ने पाया कि SIRT6 एक प्रकार के कनेक्शन का उपयोग करके न्यूक्लियोसोम को बांधता है जिसे "आर्जिनिन एंकर" कहा जाता है। इस प्रकार की बाइंडिंग - 2014 में टैन की प्रयोगशाला द्वारा वर्णित - विभिन्न प्रकार के प्रोटीनों द्वारा उपयोग की जाती है जो न्यूक्लियोसोम की सतह पर विशेष रूप से अम्लीय पैच को लक्षित करती हैं। इस मामले में, SIRT6 की एक संरचनात्मक विशेषता ने एक विस्तारित लूप घोंसले को अम्लीय पैच में एक डिवोट में कहा, कुछ हद तक खाई में बैठे पाइप की तरह।

टैन ने कहा, "कितने क्रोमैटिन प्रोटीन न्यूक्लियोसोम के साथ इंटरैक्ट करते हैं, इसके लिए आर्गिनिन एंकर एक सामान्य प्रतिमान है।" "जब हमने SIRT6 आर्गिनिन एंकर को उत्परिवर्तित किया, तो K9 स्थिति में गतिविधि गंभीर रूप से प्रभावित हुई, SIRT6 के आर्गिनिन एंकर के लिए एक महत्वपूर्ण भूमिका का समर्थन किया। आश्चर्यजनक रूप से, इस उत्परिवर्तन ने SIRT6 की एंजाइमेटिक गतिविधि को एक अलग स्थिति, K56 पर भी प्रभावित किया, जो बहुत दूर स्थित है। "

SIRT6 दो अलग-अलग हिस्टोन पदों तक पहुँचने के लिए दो अलग-अलग तरीकों से न्यूक्लियोसोम के लिए बाध्य होने के बजाय, यह संभव है कि SIRT6 K9 को इस तरह से बाँधता है जो K56 तक पहुँच प्रदान कर सकता है।

"SIRT6 एक आंशिक रूप से अलिखित न्यूक्लियोसोम को बांधता है, जिसमें डीएनए न्यूक्लियोसोम के अंत से विस्थापित होता है" आर्मचे ने कहा। "यह K56 स्थिति को उजागर करता है, और यह संभव है कि SIRT6 अनिवार्य रूप से उस स्थिति तक पहुंचने के लिए झुक सकता है। हम भविष्य में इस परिकल्पना को मान्य करना चाहेंगे। हम यह भी पता लगाने की उम्मीद करते हैं कि SIRT6 अन्य एंजाइमों के साथ कैसे काम करता है और इसकी भूमिका को बेहतर ढंग से समझने के लिए डीएनए क्षति के जवाब में।" (एएनआई)