व्हाई वी वी एज: टेलोमेरेस

एजिंग के हॉलमार्क टेलोमेयर शॉर्टिंग का वर्णन करते हैं, जो हमारे गुणसूत्रों की सुरक्षात्मक टोपी का क्रमिक नुकसान है, और उम्र बढ़ने की प्रक्रियाओं में से एक है। टेलोमेयर एट्रिशन हमारी कोशिकाओं को विभाजित करने की संख्या को सीमित करता है, धीरे-धीरे महत्वपूर्ण अंगों में कोशिकाओं की घटती आबादी के लिए अग्रणी होता है। गंभीर रूप से छोटे टेलोमेरेस कई उम्र से संबंधित बीमारियों के साथ-साथ इडियोपैथिक पल्मोनरी फाइब्रोसिस जैसी स्थितियों से भी जुड़े हैं।

तो, टेलोमेरेस क्या हैं?

प्रत्येक गुणसूत्र जो हमारी आनुवंशिक जानकारी को संग्रहीत करता है, प्रत्येक छोर पर एक सुरक्षात्मक टोपी होती है जिसे टेलोमेर के रूप में जाना जाता है, एक विशिष्ट डीएनए अनुक्रम जो हजारों बार दोहराया जाता है। अनुक्रम के दो उद्देश्य हैं: सबसे पहले, यह गुणसूत्रों के कोडिंग क्षेत्रों की रक्षा करता है और उन्हें क्षतिग्रस्त होने से बचाता है, और दूसरा, यह एक घड़ी के रूप में कार्य करता है जो एक सेल द्वारा की जाने वाली प्रतिकृति की संख्या को नियंत्रित करता है। मानव कोशिका प्रतिकृति की इस सीमा को हेफ्लिक सीमा के रूप में जाना जाता है और इसका नाम इसके खोजकर्ता डॉ लियोनार्ड हेफ्लिक के नाम पर रखा गया है।

ऑक्सीडेटिव तनाव और अन्य तनावों के कारण टेलोमेरेस का छोटा होना हमारी उम्र बढ़ने के नौ कारणों में से एक माना जाता है और हमने इसके बारे में एक वीडियो बनाया है जिसे आप देखने का आनंद ले सकते हैं।

टेलोमेरेस सुरक्षात्मक टोपियां हैं

पहला कार्य काफी सरल है। डीएनए के बिल्डिंग ब्लॉक्स को उनके कार्य के हिस्से के रूप में एक दूसरे के साथ बंधने के लिए डिज़ाइन किया गया है; यह बहुत उपयोगी हो सकता है, लेकिन यह उन्हें अन्य अणुओं के साथ बंधने में भी सक्षम बनाता है। इससे खतरनाक परिणाम हो सकते हैं। दो गुणसूत्र संभावित रूप से एक साथ बंध सकते हैं, या एक गुणसूत्र किसी और चीज़ से भी बंध सकता है!

सौभाग्य से, हमारी कोशिकाओं के पास इस समस्या का समाधान है: वे ऐसा होने से रोकने के लिए गुणसूत्रों के सिरों पर सुरक्षात्मक आवरण का उपयोग करती हैं। ये कैप डीएनए के साथ उसी तरह बंधते हैं जैसे डीएनए आधार जोड़े एक दूसरे से जुड़ते हैं। इसलिए, गुणसूत्रों के सिरे समान होने चाहिए; यदि ऐसा नहीं होता, तो प्रत्येक गुणसूत्र को अपनी टोपी की आवश्यकता होती, और एक जीन के अंत में उत्परिवर्तन एक गुणसूत्र को उधेड़ने के लिए खुला छोड़ सकता था। तो, इस समस्या से बचने के लिए, डीएनए में एक अनुक्रम होता है जो क्रोमोसोम के अंत का संकेत देता है।

डीएनए की क्षति भी अनायास एक आधार जोड़ी को दूसरे में बदल सकती है। यह मध्य के बजाय एक गुणसूत्र के उजागर सिरों पर होने की सबसे अधिक संभावना है, जो कि बेहतर संरक्षित है। कोडिंग क्षेत्रों में क्षति का पता लगाना और उसकी मरम्मत करना कठिन होता है क्योंकि मरम्मत तंत्र को यह जानना होता है कि मूल आधार जोड़ी क्या थी।

शुक्र है, गैर-कोडिंग क्षेत्रों को नुकसान काफी कम गंभीर है और दोहराए जाने वाले अनुक्रमों के साथ, मरम्मत के लिए बहुत आसान है। इस उदाहरण में सभी कोशिकाओं को यह करने की ज़रूरत है कि मरम्मत एंजाइम को यह देखने के लिए कि क्रोमोसोम के अंत के पास क्षति है या नहीं; यदि इस क्षेत्र में एक क्षतिग्रस्त अनुक्रम एक सामान्य टेलोमेयर अनुक्रम के करीब लगता है, तो टेलोमेरेज़ नामक एक एंजाइम अनुक्रम को उसकी सामान्य स्थिति में वापस लाने में मदद करता है।

अंत में, डीएनए प्रतिकृति कैसे काम करती है, इसके कारण हर बार कोशिका विभाजन के दौरान एक गुणसूत्र की नकल की जाती है, प्रतिलिपि माता-पिता की तुलना में थोड़ी छोटी होती है। इसका मतलब यह है कि यदि कोडिंग क्षेत्र को छोटा किया जाता है, तो यह परिणामी प्रोटीन को नुकसान पहुंचा सकता है। इसे रोकने के लिए, टेलोमेरेस कोड के डिस्पोजेबल सेक्शन के रूप में कार्य करता है जिसे कोशिका विभाजन के दौरान कार्य में बदलाव किए बिना हटाया जा सकता है।

टेलोमेरेस भी एक घड़ी है

टेलोमेरेस का दूसरा कार्य "घड़ी" की तरह कार्य करना है, और यह थोड़ा अधिक जटिल है। क्योंकि टेलोमेरेस में केवल दोहराए गए कोड होते हैं, कोशिका विभाजन द्वारा छोटा किए जाने के बाद उन्हें लंबा करना आसान होता है। हालाँकि, यह केवल अंडे, शुक्राणु और अधिकांश स्टेम कोशिकाओं में होता है; जो खो गया था उसे नियमित कोशिकाएं प्रतिस्थापित नहीं करती हैं। इसका मतलब यह है कि सामान्य कोशिकाओं में, टेलोमेरेस प्रत्येक बाद के कोशिका विभाजन के साथ छोटे और छोटे होते जाते हैं। एक बार जब टेलोमेरेस गंभीर रूप से कम लंबाई तक पहुंच जाते हैं, तो कोशिका विभाजित होना बंद कर देती है और सेलुलर जीर्णता में प्रवेश करती है, जो प्रतिरक्षा प्रणाली द्वारा निपटाए जाने के लिए तैयार होती है।

समय के साथ, इसका मतलब है कि स्वस्थ विभाजित करने वाली कोशिकाओं के हमारे भंडार कम हो जाते हैं, जिससे ऊतक और अंग कार्य तेजी से खराब हो जाते हैं, क्योंकि विभाजित होने वाली कोशिकाओं को बदलने के लिए कम कोशिकाएं होती हैं। कुछ कोशिकाओं के साथ संयुक्त होकर जीर्ण हो जाता है लेकिन एपोप्टोसिस से बचता है, प्रोग्राम्ड सेल डेथ का एक रूप, और प्रतिरक्षा प्रणाली द्वारा निपटान। यह सब हमारी उम्र के रूप में तेजी से खराब ऊतक मरम्मत और रखरखाव की कहानी को जोड़ता है। जो सवाल पूछता है: क्यों सभी कोशिकाएं अनिश्चित काल तक विभाजित नहीं होतीं?

उत्तर यह है कि कैंसर को रोकने के लिए यह सबसे अधिक सुरक्षात्मक उपाय है। क्योंकि टेलोमेरेस एक "घड़ी" के रूप में कार्य करते हैं, कोशिकाओं को प्रतिकृति की एक निर्धारित संख्या तक सीमित करते हैं, वृद्ध और संभावित रूप से क्षतिग्रस्त / उत्परिवर्तित कोशिकाओं में अधिक उत्परिवर्तित कोशिकाओं की प्रतिकृति जारी रखने की संभावना कम होती है। उत्परिवर्तन हानिरहित हो सकते हैं, लेकिन वे कोशिका के कैंसर बनने के मार्ग पर पहला कदम भी हो सकते हैं। कैंसर कोशिकाएं नियमित कोशिकाओं की तुलना में कई गुना अधिक विभाजित होती हैं, उत्परिवर्तन के कारण प्रतिकृति नियंत्रण खो दिया है, इसलिए एक प्रणाली है जो इसे जांच में रखती है, यह एक अच्छी बात है। यह संभावना है कि कैंसर की घटनाएँ कहीं अधिक होंगी यदि यह प्रणाली लागू नहीं होती।

निष्कर्ष

यह सर्वविदित है कि जीवनशैली के कारक, जैसे कि स्वस्थ आहार और व्यायाम, टेलोमेयर हानि की दर को कम कर सकते हैं। दूसरी ओर, खराब जीवनशैली विकल्प, जैसे खराब आहार, गतिहीन जीवन शैली और तनाव, टेलोमेयर हानि को तेज कर सकते हैं।

कुछ शोधकर्ता टेलोमेरेस सक्रियण का उपयोग करके टेलोमेरेस को विस्तारित करने के तरीकों की भी जांच कर रहे हैं, हालांकि अन्य सोचते हैं कि वृद्ध और संभावित रूप से उत्परिवर्तित कोशिकाओं को काम करने की कोशिश करने के बजाय स्टेम सेल स्टॉक को बदलने और सेन्सेंट कोशिकाओं को हटाने के लिए अधिक समझ में आता है। उस ने कहा, उपचार जो विशिष्ट लक्ष्य सेल आबादी में टेलोमेरेस को सफलतापूर्वक बहाल कर सकते हैं, उन बीमारियों के लिए मूल्यवान साबित हो सकते हैं जो सीधे टेलोमेरस को प्रभावित करते हैं और संभावित रूप से दर्दनाक चोट से घाव भरने को बढ़ावा दे सकते हैं।

हालांकि, साल्क इंस्टीट्यूट के शोधकर्ताओं के एक अध्ययन ने इस समस्या के संभावित समाधान का खुलासा किया [2]। उन्होंने चूहों में एपिजेनेटिक परिवर्तन हॉलमार्क को "रीसेट" करने के लिए रीप्रोग्रामिंग कारकों का उपयोग किया और ऐसा करने में, टेलोमेरेस को रीसेट कर दिया, जिससे वे लंबे हो गए। तो, यह एक सेल की एपिजेनेटिक मेमोरी को इस तरह से मिटाने के लिए व्यवहार्य हो सकता है ताकि इसे फिर से कार्यात्मक रूप से छोटा बनाया जा सके, इस प्रकार इसके नुकसान के एक बड़े हिस्से की मरम्मत की जा सके। यह तकनीक वैसी ही है जैसे वैज्ञानिक प्रयोगशाला में प्रेरित प्लुरिपोटेंट स्टेम सेल बनाते हैं, जिसमें एपिजेनेटिक मार्करों को हटाकर कोशिकाओं की उम्र को रीसेट करना शामिल है।