अपनी खोज के पचास साल बाद, वैज्ञानिकों ने आखिरकार काम किया है कि कैसे माइटोकॉन्ड्रिया में एक आणविक मशीन पाई जाती है, जो हमारी कोशिकाओं के ‘पावरहाउस’ है, हमें उस ईंधन को बनाने की अनुमति देता है जो हमें शर्करा से चाहिए, जो पृथ्वी पर सभी जीवन के लिए महत्वपूर्ण प्रक्रिया है।
मेडिकल रिसर्च काउंसिल (एमआरसी) माइटोकॉन्ड्रियल बायोलॉजी यूनिट, कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने इस मशीन की संरचना पर काम किया है और दिखाया है कि यह पाइरूवेट को परिवहन के लिए एक नहर पर ताला की तरह कैसे संचालित करता है – शर्करा के टूटने से शरीर में उत्पन्न एक अणु – हमारे माइटोकॉन्ड्रिया में।
माइटोकॉन्ड्रियल पाइरूवेट वाहक के रूप में जाना जाता है, इस आणविक मशीन को पहली बार 1971 में मौजूद होने का प्रस्ताव दिया गया था, लेकिन अब तक वैज्ञानिकों को क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग करके परमाणु पैमाने पर इसकी संरचना की कल्पना करने के लिए लिया गया है, एक तकनीक का उपयोग एक वस्तु की एक छवि को 165,000 गुना लगभग 165,000 गुना बढ़ाने के लिए किया जाता है। विवरण आज प्रकाशित किया गया है विज्ञान प्रगति।
कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय के एक वरिष्ठ शोध सहयोगी डॉ। सोटिरिया तवुलारी, जिन्होंने पहले इस आणविक मशीन की संरचना का निर्धारण किया था, ने कहा: “हमारे आहार में शर्करा हमारे शरीर के लिए कार्य करने के लिए ऊर्जा प्रदान करती है। जब वे हमारी कोशिकाओं के अंदर टूट जाते हैं, तो वे इस अणु को ढंकने में मदद करते हैं। सेलुलर ईंधन एटीपी। “
ह्यूजेस हॉल में एक पीएचडी छात्र और अध्ययन के पहले लेखक मैक्सिमिलियन सिच्रोव्स्की ने कहा: “हमारे माइटोकॉन्ड्रिया में पाइरूवेट प्राप्त करना सीधा लगता है, लेकिन अब तक हम यह नहीं समझ पा रहे हैं कि यह प्रक्रिया कैसे होती है। विभिन्न स्थितियों की एक श्रृंखला के लिए नए उपचार के लिए। ”
माइटोकॉन्ड्रिया दो झिल्ली से घिरे हुए हैं। बाहरी एक झरझरा है, और पाइरूवेट आसानी से गुजर सकता है, लेकिन आंतरिक झिल्ली पाइरूवेट के लिए अभेद्य है। पाइरूवेट को माइटोकॉन्ड्रियन में ले जाने के लिए, पहले वाहक का एक बाहरी ‘गेट’ खुलता है, जिससे पाइरूवेट को वाहक में प्रवेश करने की अनुमति मिलती है। यह गेट तब बंद हो जाता है, और आंतरिक गेट खुलता है, जिससे अणु को माइटोकॉन्ड्रियन में गुजरने की अनुमति मिलती है।
“यह एक नहर पर ताले की तरह काम करता है, लेकिन आणविक पैमाने पर,” एमआरसी माइटोकॉन्ड्रियल बायोलॉजी यूनिट से प्रोफेसर एडमंड कुंजी ने कहा, और ट्रिनिटी हॉल, कैम्ब्रिज में एक साथी। “वहाँ, एक गेट एक छोर पर खुलता है, जिससे नाव में प्रवेश करने की अनुमति मिलती है। यह तब बंद हो जाता है और विपरीत छोर पर गेट नाव को चिकनी पारगमन की अनुमति देने के लिए खुलता है।”
माइटोकॉन्ड्रिया ऊर्जा का उत्पादन करने के तरीके को नियंत्रित करने में अपनी केंद्रीय भूमिका के कारण, इस वाहक को अब मधुमेह, फैटी लिवर रोग, पार्किंसंस रोग, विशिष्ट कैंसर और यहां तक कि बालों के झड़ने सहित कई स्थितियों के लिए एक आशाजनक दवा लक्ष्य के रूप में मान्यता प्राप्त है।
पाइरूवेट हमारे लिए उपलब्ध एकमात्र ऊर्जा स्रोत नहीं है। हमारी कोशिकाएं शरीर में संग्रहीत वसा से या प्रोटीन में अमीनो एसिड से अपनी ऊर्जा भी ले सकती हैं। पाइरूवेट वाहक को अवरुद्ध करने से शरीर को उसके ईंधन के लिए कहीं और देखने के लिए मजबूर किया जाएगा – कई बीमारियों का इलाज करने के अवसर पैदा करेंगे। फैटी लिवर रोग में, उदाहरण के लिए, माइटोकॉन्ड्रिया में पाइरूवेट प्रवेश की पहुंच को अवरुद्ध करना शरीर को संभावित खतरनाक वसा का उपयोग करने के लिए प्रोत्साहित कर सकता है जो यकृत कोशिकाओं में संग्रहीत किया गया है।
इसी तरह, कुछ ट्यूमर कोशिकाएं हैं जो पाइरूवेट चयापचय पर भरोसा करती हैं, जैसे कि कुछ प्रकार के प्रोस्टेट कैंसर में। ये कैंसर बहुत ‘भूखे’ होते हैं, जिससे अतिरिक्त पाइरूवेट ट्रांसपोर्ट वाहक का उत्पादन होता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि वे अधिक फ़ीड कर सकते हैं। वाहक को अवरुद्ध करना तब ऊर्जा की इन कैंसर कोशिकाओं को भूखा रख सकता है, उन्हें जीवित रहने के लिए आवश्यक है।
पिछले अध्ययनों ने यह भी सुझाव दिया है कि माइटोकॉन्ड्रियल पाइरूवेट वाहक को रोकना बालों के झड़ने को उलट सकता है। मानव कूप कोशिकाओं का सक्रियण, जो बालों के विकास के लिए जिम्मेदार हैं, चयापचय पर निर्भर करते हैं और, विशेष रूप से, लैक्टेट की पीढ़ी। जब माइटोकॉन्ड्रियल पाइरूवेट वाहक को इन कोशिकाओं में माइटोकॉन्ड्रिया में प्रवेश करने से अवरुद्ध किया जाता है, तो इसे लैक्टेट में परिवर्तित किया जाता है।
प्रोफेसर कुनजी ने कहा: “वाहक के कार्य को बाधित करने वाली ड्रग्स माइटोकॉन्ड्रिया कैसे काम करती हैं, जो कुछ शर्तों में फायदेमंद हो सकती हैं। इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी हमें यह कल्पना करने की अनुमति देती है कि ये दवाएं वाहक के अंदर कैसे बांधती हैं-कार्यों में एक स्पैनर, आप वास्तविक रूप से बेहतर तरीके से दवा डिजाइन करने के लिए नए अवसरों का निर्माण करते हैं।”
अनुसंधान को मेडिकल रिसर्च काउंसिल द्वारा समर्थित किया गया था और यह मेडिकल कॉलेज ऑफ विस्कॉन्सिन में प्रोफेसरों वैनेसा लियोन, नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ में लुसी फॉरेस्ट, और ब्रसेल्स के फ्री यूनिवर्सिटी में जान स्टेयर्ट के समूहों के साथ एक सहयोग था।
