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मानव जीनोम के रहस्यमय 'डार्क मैटर' क्षेत्र हमारे स्वास्थ्य को कैसे प्रभावित करते हैं?

RSI मानव जीनोम प्रोजेक्ट से पता चला कि हमारा ~1-2% जीनोम कार्यात्मक प्रोटीन बनाता है जबकि शेष 98-99% की भूमिका रहस्यमय बनी हुई है। शोधकर्ताओं ने इसके आसपास के रहस्यों को उजागर करने की कोशिश की है और यह लेख इसकी भूमिका और निहितार्थ के बारे में हमारी समझ पर प्रकाश डालता है। मानव स्वास्थ्य और रोग।

उस समय से मानव जीनोम परियोजना (एचजीपी) अप्रैल 2003 में पूरी हुई1, ऐसा सोचा गया कि पूरे क्रम को जानकर मानव जीनोम जिसमें 3 अरब आधार जोड़े या 'अक्षरों की जोड़ी' होती है, जीनोम यह एक खुली किताब होगी जिसके उपयोग से शोधकर्ता सटीक रूप से यह बता सकेंगे कि एक जटिल जीव कैसा है मानव ऐसे कार्य जो अंततः विभिन्न प्रकार की बीमारियों के प्रति हमारी प्रवृत्ति का पता लगाने में मदद करेंगे, बीमारी क्यों होती है इसके बारे में हमारी समझ को बढ़ाएंगे और साथ ही उनका इलाज भी ढूंढेंगे। हालाँकि, स्थिति बहुत उलझन भरी हो गई जब वैज्ञानिक इसके केवल एक हिस्से (केवल ~ 1-2%) को समझने में सक्षम थे जो कार्यात्मक प्रोटीन बनाता है जो हमारे फेनोटाइपिक अस्तित्व को तय करता है। कार्यात्मक प्रोटीन बनाने के लिए डीएनए के 1-2% की भूमिका आणविक जीव विज्ञान की केंद्रीय हठधर्मिता का पालन करती है जिसमें कहा गया है कि डीएनए को पहले आरएनए बनाने के लिए कॉपी किया जाता है, विशेष रूप से एमआरएनए को ट्रांसक्रिप्शन नामक प्रक्रिया द्वारा, उसके बाद अनुवाद द्वारा एमआरएनए द्वारा प्रोटीन का उत्पादन किया जाता है। आण्विक जीवविज्ञानी की भाषा में यह 1-2% है मानव जीनोम कार्यात्मक प्रोटीन के लिए कोड। शेष 98-99% को 'जंक डीएनए' या 'डार्क' कहा जाता है बात' जो ऊपर उल्लिखित किसी भी कार्यात्मक प्रोटीन का उत्पादन नहीं करता है और हर बार 'सामान' के रूप में ले जाया जाता है मानव अस्तित्व का जन्म होता है. शेष 98-99% की भूमिका को समझने के लिए जीनोम, ENCODE (डीएनए तत्वों का विश्वकोश) परियोजना2 नेशनल द्वारा सितंबर 2003 में लॉन्च किया गया था मानव जीनोम अनुसंधान संस्थान (एनएचजीआरआई)।

ENCODE परियोजना के निष्कर्षों से पता चला है कि अधिकांश अंधकारमय है बात'' इसमें नॉनकोडिंग डीएनए अनुक्रम शामिल हैं जो विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं में और अलग-अलग समय पर जीन को चालू और बंद करके आवश्यक नियामक तत्वों के रूप में कार्य करते हैं। इन नियामक अनुक्रमों की स्थानिक और लौकिक क्रियाएं अभी भी पूरी तरह से स्पष्ट नहीं हैं, क्योंकि इनमें से कुछ (नियामक तत्व) उस जीन से बहुत दूर स्थित हैं जिस पर वे कार्य करते हैं जबकि अन्य मामलों में वे एक साथ करीब हो सकते हैं।

के कुछ क्षेत्रों की संरचना मानव जीनोम के लॉन्च से पहले ही पता चल गया था मानव जीनोम उस ~8% में परियोजना मानव जीनोम वायरल से लिया गया है जीनोम हमारे डीएनए में अंतर्निहित है मानव अंतर्जात रेट्रोवायरस (एचईआरवी)3. इन एचईआरवी को जन्मजात प्रतिरक्षा प्रदान करने में शामिल किया गया है मनुष्य प्रतिरक्षा कार्य को नियंत्रित करने वाले जीन के लिए नियामक तत्वों के रूप में कार्य करके। इस 8% के कार्यात्मक महत्व की पुष्टि ENCODE परियोजना के निष्कर्षों से हुई, जिसमें सुझाव दिया गया था कि अधिकांश 'अंधेरे' बात नियामक तत्वों के रूप में कार्य करता है।

ENCODE परियोजना निष्कर्षों के अलावा, पिछले दो दशकों से भारी मात्रा में शोध डेटा उपलब्ध है जो 'अंधेरे' के लिए एक प्रशंसनीय नियामक और विकासात्मक भूमिका का सुझाव देता है। बात'. का उपयोग करते हुए जीनोम-वाइड एसोसिएशन स्टडीज (जीडब्ल्यूएएस), यह पहचाना गया है कि डीएनए के अधिकांश गैर-कोडिंग क्षेत्र सामान्य बीमारियों और लक्षणों से जुड़े हैं4 और इन क्षेत्रों में भिन्नता कई अन्य जटिल बीमारियों जैसे कैंसर, हृदय रोग, मस्तिष्क विकार, मोटापा, की शुरुआत और गंभीरता को नियंत्रित करने के लिए कार्य करती है।5,6. जीडब्ल्यूएएस अध्ययनों से यह भी पता चला है कि जीनोम में इन गैर-कोडिंग डीएनए अनुक्रमों में से अधिकांश गैर-कोडिंग आरएनए में स्थानांतरित हो जाते हैं (डीएनए से आरएनए में परिवर्तित हो जाते हैं लेकिन अनुवादित नहीं होते हैं) और उनके विनियमन के गड़बड़ी से विभेदक रोग पैदा होते हैं।7. यह रोग के विकास में नियामक भूमिका निभाने के लिए गैर-कोडिंग आरएनए की क्षमता का सुझाव देता है8.

इसके अलावा, कुछ डार्क मैटर गैर-कोडिंग डीएनए के रूप में बने रहते हैं और नियामक तरीके से एन्हांसर के रूप में कार्य करते हैं। जैसा कि शब्द से पता चलता है, ये एन्हांसर कोशिका में कुछ प्रोटीनों की अभिव्यक्ति को बढ़ाकर (बढ़ते) करते हैं। यह हाल के एक अध्ययन में दिखाया गया है जहां डीएनए के एक गैर-कोडिंग क्षेत्र के बढ़ाने वाले प्रभाव रोगियों को जटिल ऑटोइम्यून और एलर्जी संबंधी बीमारियों जैसे कि सूजन आंत्र रोग के लिए अतिसंवेदनशील बनाते हैं।9,10, जिससे भड़काऊ रोगों के उपचार के लिए एक नए संभावित चिकित्सीय लक्ष्य की पहचान हो सके। 'डार्क मैटर' में वृद्धि को मस्तिष्क के विकास में भी शामिल किया गया है जहां चूहों पर किए गए अध्ययनों से पता चला है कि इन क्षेत्रों को हटाने से मस्तिष्क के विकास में असामान्यताएं होती हैं।11,12. ये अध्ययन हमें अल्जाइमर और पार्किंसंस जैसे जटिल न्यूरोलॉजिकल रोगों को बेहतर ढंग से समझने में मदद कर सकते हैं। 'डार्क मैटर' को भी रक्त कैंसर के विकास में भूमिका निभाते दिखाया गया है13 जैसे क्रोनिक मायलोसाइटिक ल्यूकेमिया (सीएमएल) और क्रोनिक लिम्फोसाइटिक ल्यूकेमिया (सीएलएल)।

इस प्रकार, 'डार्क मैटर' एक महत्वपूर्ण भाग का प्रतिनिधित्व करता है मानव जीनोम पहले से महसूस किया गया और इसका सीधा प्रभाव पड़ता है मानव स्वास्थ्य के विकास और शुरुआत में नियामक भूमिका निभाकर मानव रोग, जैसा कि ऊपर वर्णित है।

क्या इसका मतलब यह है कि संपूर्ण 'डार्क मैटर' या तो गैर-कोडिंग आरएनए में स्थानांतरित हो जाता है या गैर-कोडिंग डीएनए के रूप में एक बढ़ाने वाली भूमिका निभाता है, जो विभिन्न बीमारियों को जन्म देने की प्रवृत्ति, शुरुआत और विविधताओं से जुड़े नियामक तत्वों के रूप में कार्य करता है। मनुष्य? अब तक किए गए अध्ययन इसके लिए एक मजबूत प्रबलता दिखाते हैं और आने वाले वर्षों में और अधिक शोध से हमें संपूर्ण 'डार्क मैटर' के कार्य को सटीक रूप से चित्रित करने में मदद मिलेगी, जिससे इलाज खोजने की उम्मीद में नए लक्ष्यों की पहचान हो सकेगी। दुर्बल करने वाली बीमारियाँ जो मानव जाति को प्रभावित करती हैं।

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सन्दर्भ:

1. "मानव जीनोम परियोजना समापन: अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न"। राष्ट्रीय मानव जीनोम अनुसंधान संस्थान (एनएचजीआरआई)। पर ऑनलाइन उपलब्ध है https://www.genome.gov/human-genome-project/Completion-FAQ 17 मई 2020 को एक्सेस किया गया।

2. स्मिथ डी., 2017. रहस्यमयी 98%: वैज्ञानिक 'डार्क जीनोम' पर प्रकाश डालना चाहते हैं। पर ऑनलाइन उपलब्ध है https://phys.org/news/2017-02-mysterious-scientists-dark-genome.html 17 मई 2020 को एक्सेस किया गया।

3. सोनी आर., 2020। मानव और वायरस: COVID-19 के लिए उनके जटिल संबंध और प्रभाव का एक संक्षिप्त इतिहास। वैज्ञानिक यूरोपीय 08 मई 2020 को पोस्ट किया गया। पर ऑनलाइन उपलब्ध है https://www.scientificeuropean.co.uk/humans-and-viruses-a-brief-history-of-their-complex-relationship-and-implications-for-COVID-19 18 मई 2020 को एक्सेस किया गया।

4. मौरानो एमटी, हम्बर्ट आर, रेनेस ई, एट अल। नियामक डीएनए में सामान्य रोग-संबंधी भिन्नता का व्यवस्थित स्थानीयकरण। विज्ञान। 2012 सितम्बर 7;337(6099):1190-5। डीओआई: https://doi.org/10.1126/science.1222794

5. प्रकाशित जीनोम-वाइड एसोसिएशन स्टडीज की एक सूची। http://www.genome.gov/gwastudies.

6. हिंडोर्फ एलए, सेथुपति पी, एट अल 2009। मानव रोगों और लक्षणों के लिए जीनोम-वाइड एसोसिएशन लोकी के संभावित ईटियोलॉजिक और कार्यात्मक प्रभाव। प्रोक नेटल एकेड साइंस यूएस ए। 2009, 106: 9362-9367। डीओआई: https://doi.org/10.1073/pnas.0903103106

7. सेंट लॉरेंट जी, व्याटकिन वाई, और कपरानोव पी। डार्क मैटर आरएनए जीनोम-वाइड एसोसिएशन स्टडीज की पहेली को उजागर करता है। बीएमसी मेड 12, 97 (2014)। डीओआई: https://doi.org/10.1186/1741-7015-12-97

8. मार्टिन एल, चांग एचवाई। मानव रोग में जीनोमिक "डार्क मैटर" की भूमिका को उजागर करना। जे क्लिन इन्वेस्ट। 2012;122 (5): 1589-1595। https://doi.org/10.1172/JCI60020

9. बब्रहम संस्थान 2020। यह उजागर करना कि जीनोम के 'डार्क मैटर' क्षेत्र सूजन संबंधी बीमारियों को कैसे प्रभावित करते हैं। 13 मई, 2020 को पोस्ट किया गया। पर ऑनलाइन उपलब्ध है https://www.babraham.ac.uk/news/2020/05/uncovering-how-dark-matter-regions-genome-affect-inflammatory-diseases 14 मई 2020 को एक्सेस किया गया।

10. नसरल्लाह, आर।, इमियानोवस्की, सीजे, बोसिनी-कैस्टिलो, एल। एट अल। 2020 एक डिस्टल एन्हांसर एट रिस्क लोकस 11q13.5 Treg कोशिकाओं द्वारा कोलाइटिस के दमन को बढ़ावा देता है। प्रकृति (2020)। डीओआई: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2296-7

11. डिकेल, डीई एट अल। 2018 सामान्य विकास के लिए अल्ट्रा संरक्षित एन्हांसर्स की आवश्यकता है। सेल 172, अंक 3, P491-499.E15, 25 जनवरी, 2018। डीओआई: https://doi.org/10.1016/j.cell.2017.12.017

12. 'डार्क मैटर' डीएनए मस्तिष्क के विकास को प्रभावित करता है DOI: https://doi.org/10.1038/d41586-018-00920-x

13. डार्क-मैटर मैटर्स: डार्केस्ट डीएनए डीओआई का उपयोग करके सूक्ष्म रक्त कैंसर में भेदभाव करना: https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1007332

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राजीव सोनी
राजीव सोनीhttps://www.RajeevSoni.org/
डॉ राजीव सोनी (ओआरसीआईडी ​​आईडी: 0000-0001-7126-5864) ने पीएच.डी. कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय, यूके से जैव प्रौद्योगिकी में और विभिन्न संस्थानों और बहुराष्ट्रीय कंपनियों जैसे द स्क्रिप्स रिसर्च इंस्टीट्यूट, नोवार्टिस, नोवोजाइम, रैनबैक्सी, बायोकॉन, बायोमेरीक्स और यूएस नेवल रिसर्च लैब के साथ एक प्रमुख अन्वेषक के रूप में दुनिया भर में काम करने का 25 वर्षों का अनुभव है। दवा की खोज, आणविक निदान, प्रोटीन अभिव्यक्ति, जैविक निर्माण और व्यवसाय विकास में।

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