2017 फिजियोलॉजी या चिकित्सा में नोबेल पुरस्कार: एक जैविक घड़ी का आणविक तंत्र

2 अक्टूबर, 2017 को, नोबेल समिति ने 2017 के नोबेल पुरस्कार विजेताओं के शरीर विज्ञान और चिकित्सा में नामों की घोषणा की । 9,000 स्वीडिश क्राउन को अमेरिकी जीवविज्ञानी जेफरी सी। हॉल, माइकल रोसबाश और माइकल डब्ल्यू यंग के बीच जैविक घड़ी की आणविक तंत्र की खोज के लिए समान रूप से विभाजित किया जाएगा, अर्थात, जीवों की अंतहीन लूपेड सर्कैडियन लय, मानव सहित।

लाखों वर्षों से, जीवन ग्रह के रोटेशन के लिए अनुकूल है। यह लंबे समय से ज्ञात है कि हमारे पास आंतरिक जैविक घड़ियां हैं जो दिन के समय का पूर्वानुमान और अनुकूलन करती हैं। शाम को मैं सो जाना चाहता हूं, और सुबह उठता हूं। हार्मोन रक्त में शेड्यूल के अनुसार कड़ाई से जारी होते हैं, और मानव क्षमताओं / व्यवहार - समन्वय, प्रतिक्रिया दर - दिन के समय पर भी निर्भर करते हैं। लेकिन यह आंतरिक घड़ी कैसे काम करती है?

जैविक घड़ी के उद्घाटन का श्रेय फ्रांसीसी खगोलविद् जीन-जैक्स डी मेरन को दिया जाता है, जिन्होंने 18 वीं शताब्दी में देखा कि मिमोसा की पत्तियां दिन के दौरान सूर्य की ओर खुलती हैं और रात में बंद हो जाती हैं। वह सोचता था कि अगर पिच में अंधेरा हो तो पौधा कैसा व्यवहार करेगा। यह पता चला कि अंधेरे में भी, मिमोसा ने योजना का पालन किया - ऐसा लगता था कि उसके पास एक आंतरिक घड़ी थी।


बाद में, अन्य पौधों, जानवरों और मनुष्यों में ऐसे बायोरिएथ पाए गए। ग्रह पर लगभग सभी जीवित जीव सूर्य पर प्रतिक्रिया करते हैं: ग्रह पर सभी जीवित चीजों के चयापचय में, सर्कैडियन लय को सांसारिक जीवन में कसकर एम्बेडेड किया जाता है। लेकिन यह तंत्र कैसे काम करता है यह एक रहस्य बना हुआ है।

नोबेल पुरस्कार विजेताओं ने जीन को अलग कर दिया जो ड्रोसोफिला मक्खियों में दैनिक जैविक लय को नियंत्रित करता है (मानव और मक्खियों में कई सामान्य जीन हैं जो सामान्य पूर्वजों की उपस्थिति के कारण हैं)। उन्होंने 1984 में अपनी पहली खोज की। ओपन जीन को पीरियड कहा जाता था ।

अवधि जीन प्रति प्रोटीन को एनकोड करता है, जो रात में कोशिकाओं में जमा हो जाता है और दिन के दौरान नष्ट हो जाता है। पेरियन प्रोटीन की एकाग्रता 24-घंटे के समय पर सर्कैडियन लय के अनुसार बदलती है।


तब उन्होंने प्रोटीन के अतिरिक्त घटकों की पहचान की और पूरी तरह से सर्कैडियन लय के आत्मनिर्भर इंट्रासेल्युलर तंत्र का पता लगाया - इस अनूठी प्रतिक्रिया में, पेर प्रोटीन जीन की गतिविधि को अवरुद्ध करता है, अर्थात, प्रति स्वयं के संश्लेषण को अवरुद्ध करता है, लेकिन धीरे-धीरे दिन के दौरान नीचे गिरता है (ऊपर आरेख देखें)। यह एक स्व-निहित, असीम रूप से लूपेड तंत्र है। यह अन्य बहुकोशिकीय जीवों में समान सिद्धांत पर काम करता है।

जीन की खोज के बाद, संबंधित प्रोटीन और आंतरिक घड़ी के सामान्य तंत्र, पहेली के कुछ और टुकड़े गायब थे। वैज्ञानिकों को पता था कि सेल नाभिक में प्रति प्रोटीन रात में जमा होता है। वे यह भी जानते थे कि संबंधित mRNA साइटोप्लाज्म में निर्मित होता है। यह स्पष्ट नहीं था कि कोशिका नाभिक में कोशिका द्रव्य से प्रोटीन कैसे प्राप्त होता है। 1994 में, माइकल यंग ने एक और कालातीत जीन की खोज की, जो TIM प्रोटीन को एन्कोड करता है, जो आंतरिक घड़ी के सामान्य कामकाज के लिए भी आवश्यक है। उन्होंने साबित किया कि अगर टीआईएम पेर से जुड़ जाता है, तो प्रोटीन की एक जोड़ी कोशिका नाभिक पर आक्रमण करने में सक्षम होती है, जहां वे अवधि जीन की गतिविधि को अवरुद्ध करते हैं, इस प्रकार प्रति प्रोटीन उत्पादन के अंतहीन चक्र को बंद कर देते हैं।


यह पता चला है कि उत्तम सटीकता वाला यह तंत्र हमारी आंतरिक घड़ी को दिन के समय के अनुकूल बनाता है। यह मानव व्यवहार, हार्मोन के स्तर, नींद, शरीर के तापमान और चयापचय सहित विभिन्न महत्वपूर्ण शारीरिक कार्यों को नियंत्रित करता है। एक व्यक्ति को बुरा लगता है अगर बाहरी परिस्थितियों और उसकी आंतरिक जैविक घड़ी के बीच एक अस्थायी बेमेल है, उदाहरण के लिए, जब विभिन्न समय के क्षेत्रों में लंबी दूरी की यात्रा। इस बात के भी प्रमाण हैं कि जीवनशैली और आंतरिक घंटे का पुराना मेलजोल विभिन्न रोगों के बढ़ते जोखिम से जुड़ा हुआ है, जिसमें मधुमेह, मोटापा, कैंसर और हृदय रोग शामिल हैं।

बाद में, माइकल यंग ने डीबीटी प्रोटीन को एक और डबलटाइम जीन एन्कोडिंग की पहचान की, जो सेल में पेर प्रोटीन के संचय को धीमा कर देता है और शरीर को 24 घंटे के दिनों में अधिक सटीक रूप से अनुकूल बनाने की अनुमति देता है।

बाद के वर्षों में, मौजूदा नोबेल पुरस्कार विजेताओं ने अन्य आणविक घटकों की सर्कैडियन लय में भागीदारी को अधिक विस्तार से कवर किया, उन्होंने अतिरिक्त प्रोटीन पाया जो कि अवधि जीन के सक्रियण में शामिल हैं, और यह भी पता चला कि प्रकाश कैसे बाहरी पर्यावरणीय परिस्थितियों के साथ जैविक घड़ी को सिंक्रनाइज़ करने में मदद करता है।


बाएं से दाएं: माइकल रोज़बश, माइकल यंग, ​​जेफरी हॉल

आंतरिक घड़ी के तंत्र का अध्ययन अभी भी पूरी तरह से दूर है। हम तंत्र के मुख्य भागों को ही जानते हैं। सर्कैडियन जीवविज्ञान - आंतरिक घड़ियों और सर्कैडियन लय का अध्ययन - अनुसंधान के एक अलग तेजी से विकासशील क्षेत्र के रूप में उभरा है। और यह सब हुआ तीन नोबेल पुरस्कार विजेताओं के लिए धन्यवाद।

विशेषज्ञ कई वर्षों से चर्चा कर रहे हैं कि सर्कैडियन लय के आणविक तंत्र नोबेल पुरस्कार क्या देगा - और यह घटना आखिरकार हुई।