डीएनए गुणसूत्रों का केवल आधा आकार है। बाकी सब कुछ अज्ञात कार्यक्षमता का एक खोल है

4 वें मानव गुणसूत्र के तीन आयामी मॉडल

स्कूल में, हमें सिखाया गया था कि प्रत्येक कोशिका के नाभिक में गुणसूत्र नामक फिलामेंटरी संरचना होती है जिसमें जीन संग्रहीत होते हैं - आनुवंशिकता की इकाइयाँ एक रेखीय क्रम में व्यवस्थित होती हैं। जीन डीएनए मैक्रोमोलेक्यूल के हिस्से के रूप में एन्कोडेड होते हैं। लेकिन सब कुछ उतना सरल नहीं है जितना लगता है।

1882 में उनकी खोज के बहुत ही क्षण से, गुणसूत्रों ने ऑप्टिकल और इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी का उपयोग करते हुए गहन और सावधानीपूर्वक अध्ययन किया। हैरानी की बात है, वैज्ञानिक अभी भी यह समझने में सक्षम नहीं हैं कि उनकी संरचना कैसे व्यवस्थित है।

दशकों से, वैज्ञानिकों ने अनुसंधान पर ध्यान केंद्रित किया है, मुख्य रूप से क्रोमैटिन। यह क्रोमोसोम का मुख्य कार्यात्मक पदार्थ है, जो डीएनए, आरएनए और प्रोटीन का एक जटिल है। यह क्रोमैटिन की संरचना में है कि आनुवंशिक जानकारी का एहसास होता है, साथ ही डीएनए प्रतिकृति और मरम्मत भी।

मुख्य पहेली में से एक है कि क्रोमैटिन पैकिंग (तह) कैसे होती है। लंबे समय तक, यह माना जाता था कि पैकेजिंग अनियमित रूप से होती है, लेकिन हाल ही में अन्य सिद्धांत सामने आए हैं। कुछ वैज्ञानिकों का सुझाव है कि पैकेजिंग एक बहुलक पिघल के आधार पर होती है । वहाँ राय है कि गुणसूत्र परस्पर पैकेजिंग प्रक्रियाओं की एक श्रृंखला के माध्यम से जाते हैं, न्यूक्लियोसोम के चारों ओर पेंच घुमावदार से , सोलेनोइडल 30 एनएम फाइबर तक, और फिर एक बड़े सर्पिल तक।। आखिरकार, सिद्धांतों का एक तीसरा वर्ग है जो सुझाव देता है कि क्रोमोसोम में गैर-हिस्टोन प्रोटीन द्वारा वापस आयोजित क्रोमेटिन लूप होते हैं ।

गुणसूत्र संरचना के सूचीबद्ध मॉडलों में से अंतिम को हाल ही में अतिरिक्त पुष्टि मिली है। 2013 में, उन्नत माइक्रोस्कोपी विधियों ने स्पष्ट रूप से दिखाया कि सेल न्यूक्लियस में क्रोमैटिन लूप्स का एक रैखिक मैट्रिक्स कैसे बनता है ( मैसाचुसेट्स विश्वविद्यालय से नतालिया नूमोवा द्वारा पेपर देखें और जर्नल साइंस में प्रकाशित सहकर्मी )। वीडियो अधिक दिखाता है कि गुणसूत्र स्व-संगठन कैसे होता है।

2013 में मिट्टीयो क्रोमोसोम का संगठन (नताल्या नौमोवा और सहकर्मियों का एक लेख के साथ सामग्री)


हालाँकि, इन सभी क्रोमैटिन अध्ययनों ने मोटे तौर पर पतली सतह की परत को नजरअंदाज कर दिया था, जिसे 1968 में शास्त्रीय माइक्रोस्कोपी की विधि द्वारा गुणसूत्रों पर खोजा गया था । इस परिधीय परत का खराब अध्ययन किया गया था, और इसकी संरचना और संरचना लगभग अज्ञात थी। डिफ़ॉल्ट रूप से, यह माना जाता है कि यह केवल कुछ प्रकार का अनाकार द्रव्यमान था जो गुणसूत्रों का पालन करता था।

समस्या यह है कि हम केवल कुछ स्थितियों में गुणसूत्रों का अध्ययन कर सकते हैं, इसलिए हमें इस बात का स्पष्ट पता नहीं है कि वे वास्तव में कैसे दिखते हैं।

एडिनबर्ग विश्वविद्यालय के ब्रिटिश वैज्ञानिकों का एक समूह कई वर्षों से गुणसूत्रों की बाहरी कोटिंग का अध्ययन कर रहा है। कुछ साल पहले, उन्होंने साबित किया कि गुणसूत्र के बाहरी हिस्से को इकट्ठा करने के लिए Ki-67 प्रोटीन की उपस्थिति की आवश्यकता होती है। वैज्ञानिकों ने सुझाव दिया है कि इस प्रोटीन का उपयोग करके क्रोमोसोम कोटिंग की जाती है। वैज्ञानिकों के एक समूह द्वारा किए गए

एक नए अध्ययन में गुणसूत्र की संरचना के 3 डी-मॉडलिंग के परिणामों के साथ-साथ शेल का वर्णन भी शामिल है। वैज्ञानिकों के अनुसार, यह पदार्थ गुणसूत्र की मात्रा का 47% बनाता है। इसी समय, इस सामग्री की कार्यक्षमता अभी भी अस्पष्ट है।

संभवतः, कोशिका विभाजन की महत्वपूर्ण प्रक्रिया के दौरान झिल्ली के कारण अलग-अलग गुणसूत्र एक दूसरे से अलग हो जाते हैं। संभवतः, यह सामग्री कोशिका विभाजन त्रुटियों से बचने में भी मदद करती है। यह ज्ञात है कि कुछ प्रकार के कैंसर वाले ट्यूमर और मानव जन्मजात रोग ऐसे गलत विभाजन से जुड़े हैं।

विज्ञान के इतिहास में पहली बार, वैज्ञानिकों ने सभी 46 मानव गुणसूत्रों के विस्तृत 3 डी मॉडल संकलित किए हैं। यह नई 3-डी-सीएलईएम पद्धति के उपयोग के कारण संभव हुआ, जो ऑप्टिकल और इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी को जोड़ती है और गुणसूत्रों को अभूतपूर्व संकल्प के साथ दर्ज करने की अनुमति देता है।


3-डी-सीएलईएम प्रक्रिया के सभी चरणों का योजनाबद्ध विवरण, जिसमें 5.5 से 19.5 दिन लगते हैं।

परिणामस्वरूप, वैज्ञानिकों ने गुणसूत्रों में डीएनए की लंबाई, चौड़ाई, सतह क्षेत्र, मात्रा और पैकिंग घनत्व का अनुकरण किया है।



"हम गुणसूत्रों के अध्ययन के लिए विकसित की गई दृश्य विधि वास्तव में क्रांतिकारी हैं," कहते हैंएडिनबर्ग विश्वविद्यालय के डॉ। डैनियल बूथ। “पहली बार, हमने अध्ययन किए गए सभी 46 मानव गुणसूत्रों की संरचना ने हमें इस विचार पर पुनर्विचार किया कि वे लगभग पूरी तरह से क्रोमैटिन से मिलकर बने हैं। यह धारणा लगभग 100 वर्षों से अपरिवर्तित है। ”

वास्तव में, क्रोमैटिन केवल 53% से 70% गुणसूत्र बनाता है। बाकी सब कुछ एक शेल है जो उम्मीद से बहुत अधिक मोटा है।

क्रोमोसोम और झिल्ली की संरचना, साथ ही साथ विभाजन की प्रक्रिया को समझना, कुछ रोगों के विकास को रोकने और अध्ययन करने में मदद करेगा।

वैज्ञानिक कार्य 10 नवंबर 2016 को मॉलिक्यूलर सेल (doi: 10.1016 / j.molcel.2016.10.009, pdf ) पत्रिका में प्रकाशित हुआ था ।

Source: https://habr.com/ru/post/hi399449/