दांतों में मैग्नेटाइटिस: शैल मोलस्क रेडुला के ऊतक की ट्रांसक्रिपटम्स की अनुक्रमण

आंकड़ों के अनुसार, सबसे भयानक डॉक्टर दंत चिकित्सक हैं। एक ड्रिल और हंसते हुए गैस के ये अनुयायी अपने दांतों से खुद को मोतियों के लिए कुछ भी करने के लिए तैयार हैं। कम से कम डेंटोफोबिया वाले लोग क्या सोचते हैं। वास्तव में, दंत चिकित्सकों का काम महत्वपूर्ण और आवश्यक है। लेकिन जिसको भी डेंटिस्ट की जरूरत नहीं है वह है चिटॉन - शेल मोलस्क। उनके दांत इतने मजबूत हैं कि "विज्ञान के ग्रेनाइट पर सूक्ति" वाक्यांश शाब्दिक अर्थ पर आधारित है। ट्यूनिक रेड्यूला पर दांत मैग्नेटाइट खनिज से ढके होते हैं, जो ये समुद्री निवासी स्वतंत्र रूप से पैदा करते हैं। इसलिए वैज्ञानिकों ने नई जानकारी प्राप्त करने की उम्मीद में इस प्रक्रिया का अधिक विस्तार से अध्ययन करने का फैसला किया जो नए अल्ट्रा-मजबूत सामग्रियों के निर्माण में मदद कर सकता है। वैज्ञानिकों ने ट्यूनिक्स की "मुस्कुराहट" पर अपना शोध कैसे किया, वे क्या खोज करने में कामयाब रहे और उनकी खोजों से लोगों को कैसे मदद मिल सकती है - इन सवालों के जवाब अनुसंधान समूह की रिपोर्ट में हैं। चलो चलते हैं।

malacology

चिटॉन या शेल-मोलस्क शेल-कवर किए गए समुद्री मोलस्क का एक वर्ग है। यहाँ इस तरह के एक tautology है। फिलहाल, भौगोलिक क्षेत्रों और पानी की परतों (2500 मीटर की गहराई तक उथले पानी) की एक विस्तृत विविधता में रहने वाली लगभग 1,500 प्रजातियां हैं। पहली विशेषता जो आपकी आंख को पकड़ती है, वह उनका कारपेट है। इसमें 8 प्लेटों को आपस में काफी जोड़ा गया है, जो खतरे की स्थिति में ट्यूनिक्स को एक गेंद में ढहने की अनुमति देता है।


क्रिप्टन ऑफ क्रिप्टोचिट्टन स्टेलरी।

यदि हम कहते हैं कि ट्यूनिक्स की वंशावली बहुत प्राचीन है, तो यह एक समझ होगी, क्योंकि ट्यूनिक्स (जीवाश्म) के पूर्वजों के कुछ अवशेष लगभग 400 मिलियन वर्ष हैं। उसी समय, ये समुद्री निवासी पुनरावर्तक थे - स्वीडिश वैज्ञानिक कार्ल लिनियस के लेखक होने के बाद 1758 में ट्यूनिक्स की तारीख का पहला विवरण।


रादुला अंगरखा।

किसी भी दंत चिकित्सक का दुःस्वप्न एक अंगरखा मुंह होता है, जो प्रत्येक 17 टुकड़ों के दांतों की कई पंक्तियों के साथ एक रेडुला से सुसज्जित होता है। एक बार फिर, हम विकास के लिए धन्यवाद कहते हैं कि ये जीव अधिकतम 35 सेमी तक बढ़ते हैं और सूक्ष्म शैवाल पर फ़ीड करते हैं, और मनुष्य नहीं। प्रत्येक दाँत को मैग्नेटाइट से लेपित किया जाता है, जो उन्हें किसी भी सतह से अपने भोजन को कुरेदने में मदद करता है।

और यह ठीक यही विशेषता है जो वैज्ञानिकों को दिलचस्पी है। चिटोंस मैग्नेटाइट का उत्पादन कैसे करते हैं, जिससे उनके दांत प्रकृति में सबसे मजबूत होते हैं?


मैग्नेटाइट

मैग्नेटाइट (Fe ₃ O ₄ / लौह ऑक्साइड), जैसा कि आप नाम से अनुमान लगा सकते हैं, इसमें मजबूत चुंबकीय गुण हैं, इसके अलावा, यह एक अर्धचालक है। आप इस खनिज को दुर्लभ नहीं कह सकते हैं, लेकिन यह एक बात है कि इसे कुछ पहाड़ों में खदान करें और दूसरे इसे अपने दांतों को ताकत देने के लिए अपने शरीर के साथ विकसित करें।

इसलिए, हम इस अध्ययन के नायक और इसके "महाशक्ति" से थोड़ा परिचित हुए। अब यह अध्ययन में खुद को और इसके परिणामों में गहराई से तल्लीन करने का समय है।

अध्ययन का आधार

वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि कुछ जीव मैग्नेटाइट का उत्पादन कर सकते हैं। इन जीवों में बैक्टीरिया, मधुमक्खी, सामन और यहां तक ​​कि कबूतर भी हैं। हालांकि, 1962 में चिटों में इस तरह की सुविधा की खोज के बाद से, मैग्नेटाइट उत्पादन का तंत्र पूरी तरह से वर्णित नहीं किया गया है। वैज्ञानिकों ने ध्यान दिया कि क्रिप्टोचाइटन स्टेलरी (एक प्रकार की चिटों) द्वारा निर्मित मैग्नेटाइट को सबसे टिकाऊ बायोमिनलाइरों में से एक के रूप में पहचाने जाने के बाद कई बार चीतों में रुचि बढ़ी है।

चिटों की एक अन्य महत्वपूर्ण विशेषता है, रेडुला के अंदर बने नए वाले दांतों की संख्या का प्रतिस्थापन, जो हमें पूरी खनिज प्रक्रिया का विश्लेषण करने की अनुमति देता है। सी। स्टेलरी के दांतों की पहली 8-12 पंक्तियाँ पारदर्शी होती हैं और इनमें मैग्नेटाइट नहीं होता है, लेकिन इसमें α- चिटिन और प्रोटीन अधिक होते हैं। दांतों की 2-5 पंक्तियों के बाद, वे एक लाल-भूरे रंग के रंग में काले हो जाते हैं, जो नेत्रहीन नैनोक्रिस्टलाइन आयरन ऑक्साइड (फेरिहाइड्राइट) के माध्यम से आंशिक खनिज से मेल खाते हैं। और दांतों की सबसे हालिया पंक्तियों ने पहले से ही काले प्रोट्रूशियंस का उच्चारण किया है, जो खनिजकरण प्रक्रिया के पूरा होने का संकेत देता है, अर्थात्, मैग्नेटाइट के लिए फेर्रिहाइड्राइट का संक्रमण।

एक महत्वपूर्ण बारीकियों - रेड्यूला की सतह और दांतों के आधार में ज्यादातर α-chitin होते हैं, लेकिन दांतों की नोक में पहले से ही एक खनिज होता है। और इसका मतलब यह है कि बहुत सारे प्रोटीन हैं जो लौह ऑक्साइड के गठन की बारीकियों और मैग्नेटाइट के साथ इस क्षेत्र के आगे के कवरेज को निर्धारित करते हैं।

इन प्रक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए, वैज्ञानिकों ने उन टिप्पणियों की एक श्रृंखला का संचालन किया, जो कि दोनों क्षेत्रों से चिटोन सी। स्टेलरी के ऊतक रेड्यूला के एक प्रतिलेख के साथ - बिना खनिज के साथ और फिर से बनाना संभव बनाता है।

परिणाम


चित्र संख्या 1

मोलस्क के दांत रेडुला के ऊतकों के अंदर बनते हैं, जहां वे उपकला कोशिकाओं ( 1 ए ) से घिरे होते हैं। इसलिए, उनके गठन के लिए आवश्यक प्रोटीन एक ही कोशिकाओं में उत्पादित होते हैं।

वैज्ञानिकों ने इन ऊतकों (प्रतिलेख) में व्यक्त अनुक्रमों की एक श्रृंखला के निर्माण के लिए आरएनए को रेडुला ऊतकों से अलग किया।

तीन साइटों ( 1 ए ) के ऊतकों को आरएनए अलगाव के लिए नमूने के रूप में कार्य किया गया: दांतों की पहली 8-12 पंक्तियाँ (बिना खनिज के), 2-5 पंक्तियाँ (आंशिक खनिज) और 5-6 पंक्तियाँ (पूर्ण खनिज)। अगला, आरएनए अनुक्रमण, अर्थात, आरएनए की प्राथमिक संरचना का निर्धारण किया गया था। खनिज और गैर-खनिज साइटों से डेटा 187980 टेप में एकत्र किए गए थे। एक प्रतिलेख की औसत लंबाई 705 बीपी (युग्मित आधार / न्यूक्लियोटाइड जोड़े) थी, और अधिकतम 16738 पीपी तक पहुंच गई।

चित्रा 1 बी योजनाबद्ध रूप से एक चिटोन दांत दिखाता है: आधार पर एक रेडुला झिल्ली, फिर मुख्य भाग और दांत का तेज सिरा (बाहरी भाग)।


आरएनए सीक्वेंसिंग परिणाम तालिका सी। स्टेलरी।

गैर-खनिज वाले दांत क्षेत्र में 20 सबसे अधिक व्यक्त किए गए टेपों में , पांच टेप Cs17717 प्रोटीन के आइसोफोर्म हैं। c0_g1 । यह भी पता चला था कि पेरिट्रोफिन जैसी प्रोटीन के 2 टेप - Cs79475 | c0_g1_i1 और Cs70642 | c0_g2_i1 जिसमें चिटिन-बाइंडिंग डोमेन है। यह भी ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि Cs25220 | c1_g1_i1 पिफ प्रोटीन के समान है, जो मोलस्क में कैल्शियम कार्बोनेट के जैवसंक्रमण के साथ जुड़ा हुआ है। इस प्रकार, उपरोक्त प्रोटीन में एक टाइप 2 चिटिन-बाध्यकारी डोमेन होता है।

दांतों के खनिज क्षेत्र में बीस व्यक्त प्रतिलेखों में एक अलग तस्वीर देखी गई थी। उनमें से 35% माइटोकॉन्ड्रियल श्वसन श्रृंखला एंजाइम थे। चिटिन बाइंडिंग में शामिल Cs12250 | c0_g1_i1 प्रोटीन का भी पता लगाया गया। दिलचस्प है, यह प्रोटीन पहले स्क्वीड की चोंच में पाया गया था। लगभग 25% प्रतिलेखन Cs22243 प्रोटीन के आइसोफॉर्म हैं c0_g7 , जिनके कार्यों का अभी तक अध्ययन नहीं किया गया है।

वैज्ञानिकों ने खनिज राय प्रक्रिया में शामिल उनकी राय प्रोटीन में कई महत्वपूर्ण की पहचान की है। लेकिन वे फेरिटीन को सबसे महत्वपूर्ण मानते हैं, जो लोहे के भंडारण और हस्तांतरण के लिए आवश्यक है। फेरिटिन एक प्रोटीन कोशिका बनाता है - एक प्रकार का जाल जिसमें 4,500 लोहे के परमाणु लोहे के ऑक्साइड पर आधारित खनिज के रूप में रखे जाते हैं।


दांत मिनरलाइजेशन सी। स्टेलरी से जुड़े सभी प्रोटीनों की तालिका।

और चूंकि फेरिटिन जीन परीक्षण किए गए मोलस्क के रेड्यूला ऊतकों में पाए गए थे, वैज्ञानिकों ने साहसपूर्वक सुझाव दिया कि वह दांतों के खनिजकरण की प्रक्रिया में शामिल थे।

वैज्ञानिकों ने फेरिटिन जीन के साथ होमोलॉजी (आनुवंशिक समानता) के संकेतों के लिए 134,993 टेप का विश्लेषण किया। नतीजतन, 4 अमीनो एसिड ट्रांसक्रिप्ट अनुक्रम अलग-थलग थे।

चार के विश्लेषण से पता चला है कि Cs90734 | c0_g1_i1 में स्रावित फेरिटिन के साथ समरूपता है, जबकि शेष तीन ( Cs22563 | c0_g1_i1 , Cs75564 ) c0_g1_i1 और Cs17042। C0_g1_i1 ) अधिक समान हैं।

वैज्ञानिक यह भी बताते हैं कि फेरिटिन Cs90734 | c0_g1_i1 , इसके "सहयोगियों" के विपरीत, कुछ संरचनात्मक गुण हैं जो गुप्त प्रकार के फेरिटिन में निहित हैं, और साइटोप्लाज्मिक नहीं।

सबसे पहले, उसके पास लगभग 40 अमीनो एसिड अवशेषों (पेप्टाइड अनुक्रम के बाहर अमीनो एसिड) का एक सम्मिलन है। दूसरे, धातु-बंधन अवशेषों को अन्य अमीनो एसिड द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। केवल एक चीज जो Cs90734 | c0_g1_i1 से स्रावित प्रकार फेरिटिन से नहीं होती है वह सिग्नल अनुक्रम है।

उच्चतम अभिव्यक्ति दर एक विशिष्ट फेरिटिन के लिए थी - Cs75144 | c0_g1_i1 , जो कि, क्या दिलचस्प है, दांतों के गैर-खनिज क्षेत्र में अधिक स्पष्ट है। यह खनिजकरण प्रक्रिया में इसके महत्व को इंगित करता है।

टूथ बेस और रेड्यूला झिल्ली से कुल 31 प्रोटीन की पहचान की गई थी। इनमें से, 22 की पहचान विश्लेषण के पहले चरण के दौरान अग्रानुक्रम द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री का उपयोग करके की गई। इस तकनीक ने यह भी समझना संभव बना दिया है कि पेप्टाइड अनुक्रम दांत के खनिज क्षेत्रों से 232 टेपों के अनुरूप होते हैं, और पेप्टाइड अनुक्रम दांत के आधार और झिल्ली से 114 टेप तक होते हैं।

दांतों की युक्तियों के क्षेत्र से 77 प्रोटीनों की पहचान की गई (पहले विश्लेषण के दौरान 61 और दूसरे के दौरान 54), जिनमें से निम्नलिखित हैं: मायोग्लोबिन, एक्टिन, बढ़ाव कारक 1 अल्फा और आर्जिनिन किनसे ( C7777196। C0_g2_i1 , Cs47470। C2_g3_i1 , C24_241)। Cs82664 | c0_g1_i1 , क्रमशः)। उन सभी को दांतों के गैर-खनिज वाले क्षेत्र में बीस सबसे अधिक व्यक्त टेप द्वारा दर्शाया गया है।

प्रोटीन के खनिजीकरण के लिए जिम्मेदार लोगों की खोज के दौरान, मैस्कॉट सॉफ्टवेयर का उपयोग किया गया था, जो मास स्पेक्ट्रोमेट्री डेटा के आधार पर काम कर रहा था और पेप्टाइड अनुक्रमों द्वारा प्रोटीन का निर्धारण कर रहा था। अध्ययन किए गए प्रोटीनों में, पहले से ज्ञात अज्ञात प्रोटीन Cs68435 | c0_g1_i1 पर विशेष ध्यान दिया गया, जिसमें अन्य प्रोटीनों के अनुक्रमों के साथ कोई सामान्य विशेषताएं नहीं थीं। वैज्ञानिकों ने इसे RTMP1 (रेडियल दांतों का मैट्रिक्स प्रोटीन) नाम दिया।

प्रोटीन का पेप्टाइड अनुक्रम Cs68435 | c0_g1_i1 में ग्लाइसिन और सेरीन अवशेष होते हैं। चूंकि इस प्रोटीन के पांच-प्रधान (5 ') को छोटा कर दिया गया था, कुल अनुक्रम लंबाई 5 R-RACE का उपयोग करके निर्धारित की गई थी।

RACE (सीडीएनए छोरों का तेजी से प्रवर्धन) डबल फंसे सीडीएनए अंत क्षेत्रों के उत्पादन के लिए एक विधि है जो विशिष्ट mRNA अणुओं के 3 to या 5 of छोरों के लिए समरूप है।

नए RTMP1 प्रोटीन का पूरा अमीनो एसिड अनुक्रम।

अनुक्रम की सामान्य तस्वीर इस प्रकार है: साइटें ग्लाइसिन और सेरीन (जीएस) में समृद्ध हैं, फिर ट्रिप्टोफैन और फेनिलएलनिन (डीएफई) वाली साइटें और हिस्टिडाइन (एच) से समृद्ध साइटें हैं।

वैज्ञानिकों ने यह भी पाया कि आरटीएमपी 1 चिटिन-बाइंडिंग डोमेन के चार बैक्टीरियल चिटिनास (एंजाइम्स जो चिटिन क्षरण को सक्रिय करते हैं) से WF अनुक्रमों के संरेखण से पता चला है कि चिटिन-बाइंडिंग डोमेन में चिटिन के साथ बातचीत करने वाले पांच में से तीन पुटेटिव अवशेष भी आरटीएमपी 1 में मौजूद हैं।

वैज्ञानिकों ने खनिज के विभिन्न अवधियों में खनिजकरण प्रोटीन से जुड़े टेपों की अभिव्यक्ति प्रोफ़ाइल निर्धारित की है। कुछ प्रतिलेखों का अभिव्यक्ति स्तर (उदाहरण के लिए, न्यूरोग्लोबिन जैसे प्रोटीन, सुपरऑक्साइड डिसम्यूटेस, पेरोक्सीरेडॉक्सिन -6, आदि) बिना खनिज के साथ और बिना दांत वाले क्षेत्रों में लगभग 4 गुना भिन्न होता है। अभिव्यक्ति का स्तर खनिजकरण प्रक्रिया के पाठ्यक्रम के आधार पर भिन्न होता है। दूसरे शब्दों में, खनिज के स्थल के करीब, कुछ प्रतिलेखों की अभिव्यक्ति कम और दूसरों की अभिव्यक्ति जितनी अधिक होगी (उदाहरण के लिए, आरटीएमपी 1 प्रोटीन)।

अध्ययन के साथ अधिक विस्तृत परिचित के लिए, मैं दृढ़ता से अनुशंसा करता हूं कि आप अनुसंधान समूह की रिपोर्ट और इसके लिए अतिरिक्त सामग्रियों पर ध्यान दें।

उपसंहार

यह अध्ययन सबसे पहले टिश्यू रेडॉन चिटोन की एक प्रतिलेख प्रदर्शित करने के लिए किया गया था। वैज्ञानिक यह पता लगाने में सक्षम थे कि गैर-खनिज क्षेत्रों में सबसे अधिक व्यक्त टेप में फेरिटिन जीन होते हैं, और खनिज वाले में - मिटोकोंड्रियल श्वसन श्रृंखला एंजाइम होते हैं।

शोधकर्ताओं ने खनिज युक्त क्षेत्र में 22 प्रोटीनों को भी अलग कर दिया, जिनके बीच एक पूरी तरह से नया खोज किया गया था - RTMP1। यह ये प्रोटीन हैं जिन्हें ट्यूनिक्स में लौह ऑक्साइड के खनिज के आगे के अध्ययन में परीक्षण किया जाएगा।

यह काम यह समझने में पहला कदम है कि खनिज वास्तव में जैविक प्रणालियों में कैसे बनते हैं। इस तरह के मामले असामान्य नहीं हैं, लेकिन उनका अध्ययन इस समय बेहद सतही तौर पर किया जा रहा है। भविष्य में, इस तरह के ज्ञान से कुछ विशिष्ट सामग्रियों को विकसित करने के नए तरीके बनाने में मदद मिल सकती है, उन्हें बहुत उपयोगी गुणों (शक्ति, विद्युत चालकता, चुंबकत्व, आदि) के साथ समाप्त किया जा सकता है।

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