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

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

मानव जीनोम परियोजना से पता चला है कि हमारे जीनोम का 1-2% कार्यात्मक प्रोटीन बनाता है जबकि शेष 98-99% की भूमिका रहस्यपूर्ण रहती है। शोधकर्ताओं ने इसके आसपास के रहस्यों को उजागर करने की कोशिश की है और यह लेख मानव स्वास्थ्य और बीमारियों के लिए इसकी भूमिका और प्रभाव के बारे में हमारी समझ पर प्रकाश डालता है।

अप्रैल 2003 में मानव जीनोम परियोजना (HGP) के पूर्ण होने के समय से1यह सोचा गया था कि मानव जीनोम के पूरे अनुक्रम को जानने से जिसमें 3 अरब आधार जोड़े या 'अक्षरों की जोड़ी' होती है, जीनोम एक खुली किताब होगी जिसके उपयोग से शोधकर्ता यह इंगित करने में सक्षम होंगे कि मानव के रूप में एक जटिल जीव कैसा है काम करना जो अंततः विभिन्न प्रकार की बीमारियों के लिए हमारी प्रवृत्ति को खोजने के लिए प्रेरित करेगा, हमारी समझ को बढ़ाएगा कि बीमारी क्यों होती है और साथ ही उनका इलाज भी ढूंढती है। हालाँकि, स्थिति बहुत ही हैरान करने वाली हो गई जब वैज्ञानिक केवल इसके 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 अनुसरण करती है जिसमें कहा गया है कि डीएनए को पहले आरएनए बनाने के लिए कॉपी किया जाता है, विशेष रूप से एमआरएनए ट्रांसक्रिप्शन नामक एक प्रक्रिया द्वारा अनुवाद द्वारा एमआरएनए द्वारा प्रोटीन का उत्पादन होता है। आणविक जीवविज्ञानी की भाषा में, यह 1-2% मानव जीनोम कार्यात्मक प्रोटीन के लिए कोड करता है। शेष 98-99% को 'जंक डीएनए' या 'डार्क मैटर' के रूप में संदर्भित किया जाता है, जो ऊपर वर्णित किसी भी कार्यात्मक प्रोटीन का उत्पादन नहीं करता है और हर बार मनुष्य के जन्म के समय 'सामान' के रूप में ले जाया जाता है। जीनोम के शेष 98-99% की भूमिका को समझने के लिए ENCODE (एनसाइक्लोपीडिया ऑफ डीएनए एलिमेंट्स) प्रोजेक्ट2 सितंबर 2003 में राष्ट्रीय मानव जीनोम अनुसंधान संस्थान (NHGRI) द्वारा शुरू किया गया था।

ENCODE परियोजना के निष्कर्षों से पता चला है कि अधिकांश डार्क मैटर '' में गैर-कोडिंग 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 निकट हो सकते हैं।

मानव जीनोम के कुछ क्षेत्रों की संरचना को मानव जीनोम परियोजना के शुरू होने से पहले ही जाना जाता था कि मानव जीनोम का ~8% मानव अंतर्जात रेट्रोवायरस (एचईआरवी) के रूप में हमारे डीएनए में एम्बेडेड वायरल जीनोम से प्राप्त होता है।3. इन एचईआरवी को प्रतिरक्षा कार्य को नियंत्रित करने वाले जीन के लिए नियामक तत्वों के रूप में कार्य करके मनुष्यों को सहज प्रतिरक्षा प्रदान करने में फंसाया गया है। इस 8% के कार्यात्मक महत्व को ENCODE परियोजना के निष्कर्षों द्वारा पुष्टि की गई थी, जिसमें सुझाव दिया गया था कि अधिकांश 'डार्क मैटर' नियामक तत्वों के रूप में कार्य करता है।

ENCODE परियोजना के निष्कर्षों के अलावा, पिछले दो दशकों से 'डार्क मैटर' के लिए एक प्रशंसनीय नियामक और विकासात्मक भूमिका का सुझाव देने वाले अनुसंधान डेटा की एक बड़ी मात्रा उपलब्ध है। जीनोम-वाइड एसोसिएशन स्टडीज (जीडब्ल्यूएएस) का उपयोग करते हुए, यह पहचाना गया है कि डीएनए के अधिकांश गैर-कोडिंग क्षेत्र सामान्य बीमारियों और लक्षणों से जुड़े हैं।4 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' पहले की तुलना में मानव जीनोम के एक महत्वपूर्ण हिस्से का प्रतिनिधित्व करता है और ऊपर वर्णित मानव रोगों के विकास और शुरुआत में एक नियामक भूमिका निभाते हुए सीधे मानव स्वास्थ्य को प्रभावित करता है।

क्या इसका मतलब यह है कि पूरे 'डार्क मैटर' को या तो गैर-कोडिंग आरएनए में स्थानांतरित कर दिया गया है या गैर-कोडिंग डीएनए के रूप में एक बढ़ाने वाली भूमिका निभाते हैं, जो मनुष्यों को होने वाली विभिन्न बीमारियों में गड़बड़ी, शुरुआत और भिन्नता से जुड़े नियामक तत्वों के रूप में कार्य करते हैं? अब तक किए गए अध्ययन उसी के लिए एक मजबूत प्राथमिकता दिखाते हैं और आने वाले वर्षों में और अधिक शोध हमें संपूर्ण 'डार्क मैटर' के कार्य को सटीक रूप से चित्रित करने में मदद करेंगे, 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 पूर्णता: 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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