Deubiquitinases (DUBs) एंजाइम हैं जिनका उपयोग कोशिकाओं द्वारा प्रोटीन ubiquitin से बने प्रोटीन संशोधनों को ट्रिम करने के लिए किया जाता है, और इस प्रकार प्रोटीन को नियंत्रित किया जाता है। डीयूबी की खराबी से कैंसर और न्यूरोडीजेनेरेटिव विकारों सहित बीमारियाँ हो सकती हैं। यूएसपी53 नामक प्रोटीन को हाल ही में प्रगतिशील पारिवारिक इंट्राहेपेटिक कोलेस्टेसिस, बच्चों में एक वंशानुगत यकृत रोग, से जोड़ा गया है, फिर भी इसकी क्रिया का तंत्र मायावी बना हुआ है। जबकि इसके अनुक्रम ने इसे ड्यूबिकिटिनेज़ परिवार का हिस्सा बना दिया, उत्प्रेरक गतिविधि का पता लगाने का पिछला प्रयास अनिर्णायक रहा था।
अब, मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट ऑफ मॉलिक्यूलर फिजियोलॉजी के ग्रुप लीडर माल्टे गेर्श के नेतृत्व में एक टीम ने टीयू डॉर्टमुंड यूनिवर्सिटी और रॉटरडैम में इरास्मस यूनिवर्सिटी मेडिकल सेंटर के शोधकर्ताओं के साथ मिलकर यूएसपी53 और यूएसपी54 नामक इसके संबंधित एंजाइम की क्रिया के तरीके को डिकोड किया है। . वैज्ञानिकों ने खुलासा किया कि दोनों एंजाइम प्रोटीन से विशेष रूप से लंबी पॉलीयूबिकिटिन श्रृंखला को हटाते हैं। उन्होंने उन प्रोटीनों की भी पहचान की, जिन पर यूएसपी53 कार्य करता है, जो लीवर की बीमारी से जुड़े हो सकते हैं, जिससे यह पता चलता है कि ऐसी बीमारियों के लिए लक्षित उपचार की पहचान कैसे की जा सकती है।
कोशिकाएं क्षरण, डीएनए मरम्मत, या सूजन प्रतिक्रिया जैसे विशिष्ट कार्यों के लिए प्रोटीन को संशोधित करने के लिए एक सरल चाल अपनाती हैं: वे उन्हें यूबिकिटिन नामक एक या अधिक छोटे प्रोटीन के साथ टैग करते हैं। इसके विपरीत, कोशिकाएं उन्हें हटा भी सकती हैं: प्रकाशन के पहले लेखकों में से एक, काई गैलेंट कहते हैं, “हमारा शोध उन टैगों को हटाने वाले प्रोटीन पर केंद्रित है, जिन्हें ड्यूबिकिटिनेसिस कहा जाता है।” मनुष्यों में लगभग 100 डब्स हैं, जिनमें यूबिकिटिन-विशिष्ट प्रोटीज (यूएसपी) सबसे बड़ा परिवार है। अब तक, वैज्ञानिकों ने यूएसपी53 और यूएसपी54 को “निष्क्रिय” करार दिया क्योंकि उन्होंने यूबिकिटिन के प्रति बहुत कम उत्प्रेरक गतिविधि दिखाई थी। गैलेंट कहते हैं, “फिर भी, यूएसपी53 जीन में उत्परिवर्तन बाल चिकित्सा कोलेस्टेसिस से जुड़े हुए हैं, जिसने हमें उनकी जांच करने के लिए प्रोत्साहित किया।”
तंत्र का विच्छेदन
एमपीआई वैज्ञानिकों ने अलग-अलग पॉलीयूबिकिटिन श्रृंखलाओं पर यूएसपी53 और यूएसपी54 का परीक्षण किया, और उनकी गतिविधि लंबी श्रृंखलाओं पर स्पष्ट हो गई: उन्होंने विशेष रूप से के63-लिंक्ड नामक पॉलीयूबिकिटिन श्रृंखलाओं को तोड़ दिया, जो कि यूबिकिटिन श्रृंखलाओं के आठ स्वादों में से एक है। “यह आश्चर्यजनक था, क्योंकि कोई भी अन्य मानव यूएसपी एंजाइम किसी विशिष्ट लिंकेज के लिए ऐसी प्राथमिकता नहीं दिखाता है,” किम वेन्ड्रिच कहते हैं, जिन्होंने इस परियोजना की शुरुआत की और प्रकाशन के पहले लेखक हैं। उनके काम से पता चला कि यूएसपी53 और यूएसपी54 में अलग-अलग ट्रिमिंग तकनीकें हैं: यूएसपी53 पूरी K63-लिंक्ड श्रृंखलाओं को सब्सट्रेट प्रोटीन से दूर कर देता है, जबकि यूएसपी54 उन्हें छोटा कर देता है। दोनों ड्यूबिकिटिनेज में सामान्य S1 साइटों के अलावा एक S2 उत्प्रेरक डोमेन होता है, जो लंबी श्रृंखलाओं को लक्षित करने की उनकी क्षमता को बढ़ाता है।
रोग लक्ष्य ढूँढना
अंत में, शोधकर्ताओं ने सर्वव्यापी प्रोटीन की तलाश की जो एंजाइम यूएसपी53 और कोलेस्टेसिस स्थिति के बीच संबंध को समझा सके। पिछले शोध में पाया गया था कि यूएसपी53 या सेल जंक्शनों के लिए महत्वपूर्ण प्रोटीन, जैसे ट्राइसेलिन और एलएसआर में उत्परिवर्तन, समान कोलेस्टेसिस लक्षण पैदा कर सकता है। एमपीआई वैज्ञानिकों ने रॉटरडैम में टीम के सहयोग से कोशिकाओं से सर्वव्यापी ट्राइसेलिन और एलएसआर प्रोटीन को अलग करने के लिए प्रोटिओमिक्स और विशिष्ट तरीकों का इस्तेमाल किया और पुष्टि की कि वे यूएसपी53 द्वारा डीबिकिटिनेटेड हैं। उनका सुझाव है कि इन प्रोटीनों से यूबिकिटिन को हटाने में विफलता बीमारी से जुड़ी हुई है। माल्टे गेर्श कहते हैं, “हमारे निष्कर्ष न केवल प्रोटीन के इस समूह में गतिविधि के नए तरीकों के साथ दो अतिरिक्त एंजाइम जोड़ते हैं बल्कि यह भी सुझाव देते हैं कि उन बीमारियों के लिए लक्षित उपचार की पहचान कैसे की जा सकती है जिनमें सर्वव्यापकता एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।”
