डीएनए प्रतिकृति पूरे शरीर में लगातार हो रही है, प्रति दिन खरबों बार। जब भी कोई कोशिका विभाजित होती है – चाहे क्षतिग्रस्त ऊतकों की मरम्मत करनी हो, पुरानी कोशिकाओं को बदलना हो, या बस शरीर को बढ़ने में मदद करनी हो – डीएनए की प्रतिलिपि बनाई जाती है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि नई कोशिकाओं में समान आनुवंशिक निर्देश हों।
लेकिन मानव जीव विज्ञान के इस मूलभूत पहलू को कम समझा गया है, मुख्यतः क्योंकि वैज्ञानिकों में प्रतिकृति की जटिल प्रक्रिया को बारीकी से देखने की क्षमता का अभाव है। ऐसा करने के प्रयासों में उन रसायनों पर भरोसा किया गया है जो डीएनए संरचना को नुकसान पहुंचाते हैं या ऐसी रणनीतियों पर निर्भर करते हैं जो डीएनए के केवल छोटे हिस्सों को पकड़ते हैं, जिससे एक व्यापक तस्वीर नहीं बन पाती है।
में प्रकाशित एक नए अध्ययन में कक्ष, ग्लैडस्टोन इंस्टीट्यूट के वैज्ञानिकों ने एक नई विधि के साथ इस समस्या को हल करने में एक बड़ी छलांग लगाई है जो लंबे समय से पढ़े गए डीएनए अनुक्रमण को एक पूर्वानुमानित कृत्रिम बुद्धिमत्ता मॉडल के साथ जोड़ती है। इसके माध्यम से वे प्रतिकृति के माध्यम से नए डीएनए के बनने के बाद मिनटों और घंटों में क्या होता है, इस पर नई रोशनी डालते हैं।
“यह एक लंबे समय से चला आ रहा जैव रासायनिक प्रश्न रहा है क्योंकि प्रतिकृति के लिए जिम्मेदार मशीनरी वास्तव में मौजूद सभी डीएनए संरचना को नष्ट कर देती है, और उस संरचना को नई कोशिकाओं में ईमानदारी से पुनः स्थापित किया जाना चाहिए,” ग्लैडस्टोन अन्वेषक विजय रमानी, पीएचडी, जिन्होंने अध्ययन का नेतृत्व किया, कहते हैं। “यह समझने के लिए कि यह कैसे संभव है, हमें प्रतिकृति से पहले और बाद में डीएनए संरचना को मैप करने के लिए एक नई विधि बनाने की आवश्यकता है।”
जितना हम जानते थे उससे कहीं अधिक असुरक्षित
रमानी एकल-कोशिका जीनोमिक्स नामक एक तकनीकी लहर में सबसे आगे हैं, जो व्यक्तिगत कोशिकाओं और अणुओं के स्तर पर जीनोम फ़ंक्शन की जांच करना चाहती है। उन्होंने और उनकी टीम ने ऐसा करने के लिए कई नए तरीके विकसित किए हैं, जिसका लक्ष्य उन आणविक चरणों को समझना है जो स्वास्थ्य को नियंत्रित करते हैं या बीमारी का कारण बनते हैं।
नए अध्ययन में, टीम RASAM नामक एक विधि प्रस्तुत करती है, जो “प्रतिकृति-जागरूक एकल-अणु पहुंच मानचित्रण” के लिए संक्षिप्त है। और इस उपकरण के साथ, वे एक आश्चर्यजनक खोज करते हैं: नवगठित डीएनए के बड़े हिस्से कई घंटों के लिए “अति पहुंच योग्य” होते हैं – जिसका अर्थ है कि डीएनए को जीन विनियमन में शामिल अन्य प्रोटीनों द्वारा आसानी से पहुंचा जा सकता है।
रमानी कहते हैं, “हमने सोचा होगा कि पहुंच के इस स्तर से जीनोमिक गड़बड़ हो जाएगी, लेकिन ऐसा नहीं होता है।”
परिपक्व डीएनए के विपरीत, जिसे न्यूक्लियोसोम नामक इकाइयों में सुरक्षित रूप से पैक किया जाता है, टीम ने पाया कि नवजात डीएनए आंशिक रूप से खुला होता है और प्रतिकृति के बाद कई घंटों तक “ढीला” रहता है।
रमानी कहते हैं, “यह तथ्य कि हम इसे देखते हैं, पूरी तरह से नया है।” “यह जीव विज्ञान की हमारी बुनियादी समझ के साथ-साथ कई बीमारियों के लिए नई दवाओं के विकास के लिए भी महत्वपूर्ण निहितार्थ रखता है।”
उदाहरण के लिए, कैंसर में – तेजी से विभाजित कोशिकाओं द्वारा चिह्नित – एक दवा संभावित रूप से प्रतिकृति के बाद क्षणिक अवस्था के दौरान कोशिकाओं तक पहुंच कर उन्हें मार सकती है, रमानी बताते हैं। या, वैज्ञानिक बीमारी को रोकने वाले तरीकों से जीन अभिव्यक्ति को प्रभावित करने के लिए पहुंच की अवधि का लाभ उठा सकते हैं।
अब आप इसे देखें
अपने प्रयोगों के माध्यम से, रमानी और उनकी टीम – जिसमें पहले लेखक मेगन ओस्ट्रोवस्की, रमानी लैब में एक शोध सहयोगी और मार्टी यांग, पीएचडी, एक जैव सूचना विज्ञान साथी शामिल हैं – ने यह भी सबूत दिखाया कि बढ़ी हुई पहुंच डीएनए स्ट्रैंड्स पर विशिष्ट स्थानों पर विनियमित होती है। जहां जीन अभिव्यक्ति की प्रक्रिया शुरू होती है।
फिर भी, कई प्रश्न अनुत्तरित हैं और अध्ययन के दौरान नए प्रश्न सामने आए, जिनमें नवगठित कोशिकाओं की सुरक्षा कैसे की जाती है, यह भी शामिल है। ये रमानी के लिए अनुसंधान के नए रास्ते का प्रतिनिधित्व करते हैं।
रमानी कहती हैं, “मुझे इस काम के बारे में जो पसंद है वह यह है कि यह उन सभी तरीकों के बारे में है जो खोज को सक्षम बनाते हैं।” “जीवविज्ञानी के रूप में, हम जो देख सकते हैं उसकी दया पर निर्भर हैं। बीमारी का इलाज करने और कार्रवाई योग्य निर्णय लेने की हमारी क्षमता इस बात पर निर्भर करती है कि हमारे माप कितने सटीक हैं। यही कारण है कि ये नए उपकरण और विधियां इतनी महत्वपूर्ण हैं। अब हम सक्षम हैं जीनोम के उन क्षेत्रों की कल्पना करें जो पहले अनदेखे थे।”
