विकासशील न्यूरॉन्स की लिंग-विशिष्ट विशेषताओं के लिए एक समय-संवेदनशील आनुवंशिक स्विच

शोधकर्ताओं ने पहचान की है कि ग्रिम और रीपर नामक दो जीनों का सटीक समयबद्ध प्रतिलेखन मादा मक्खियों के विकासशील तंत्रिका तंत्र के भीतर न्यूरॉन्स की लक्षित मृत्यु के लिए जिम्मेदार है। न्यूरॉन्स का यह समूह आम तौर पर पुरुषों में जीवित रहता है और प्रेमालाप गीत के अंतर्निहित तंत्रिका सर्किट में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

वयस्क में आवश्यकता से अधिक कोशिकाएँ पैदा हो जाती हैं

विशिष्ट भूमिकाएँ निभाने के लिए न्यूरॉन्स अत्यधिक विशिष्ट होते हैं। उदाहरण के लिए, मांसपेशियों को संक्रमित करने वाले न्यूरॉन्स बहुत लंबे होते हैं ताकि वे तंत्रिका तंत्र से शरीर में अपने दूर के लक्ष्य तक पहुंच सकें, जबकि अन्य प्रकार के न्यूरॉन्स जो पास की कोशिकाओं के साथ संचार करते हैं वे अत्यधिक शाखाओं वाले होते हैं और कम दूरी तक फैले होते हैं।

एक कार्यात्मक तंत्रिका तंत्र के निर्माण के लिए, आपको सही प्रकार के घटकों और उन घटकों की सही संख्या की आवश्यकता होती है। इस पैटर्निंग को व्यवस्थित करने वाला एक प्रमुख तंत्र विकास के दौरान क्रमादेशित कोशिका मृत्यु है।

कोशिका मृत्यु विलोपन द्वारा तंत्रिका तंत्र को पैटर्न देती है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि विशिष्ट न्यूरॉन उपप्रकारों की उचित संख्या मौजूद है, ताकि बाद में विकास में उन्हें एक साथ जोड़ा जा सके।

“जिस तरह माइकल एंजेलो ने संगमरमर के विशाल खंड से डेविड की मूर्ति बनाई, जिसे ‘विशालकाय’ कहा जाता है, मक्खी में खंडीय और लिंग-विशिष्ट सर्किट को क्रमादेशित कोशिका मृत्यु का उपयोग करके विकासशील न्यूरॉन्स से टुकड़े-टुकड़े करके उकेरा गया है। क्रमादेशित कोशिका मृत्यु को अंजाम देने वाले अणुओं पर दशकों के काम के बावजूद, उन तंत्रों के बारे में बहुत कम जानकारी है जो नियंत्रित करते हैं कि यह कब और कहाँ होता है,” मनोचिकित्सा, मनोविज्ञान और तंत्रिका विज्ञान संस्थान में विकासात्मक न्यूरोबायोलॉजी के रीडर डॉ. डैरेन विलियम्स ने कहा। (आईओपीपीएन)।

वयस्क तंत्रिका तंत्र के निर्माण के लिए जीन ग्रिम और रीपर आवश्यक हैं

एक नए अध्ययन में, किंग्स कॉलेज लंदन के IoPPN के सेंटर फॉर डेवलपमेंटल न्यूरोबायोलॉजी के शोधकर्ताओं ने जांच की कि विकासशील न्यूरॉन्स को वयस्क मक्खी में उनकी भविष्य की भूमिकाएं कैसे सौंपी जाती हैं।

उनका पेपर, “ड्रोसोफिला में न्यूरोजेनेसिस स्कल्प्ट्स सेगमेंट और सेक्स-विशिष्ट तंत्रिका नेटवर्क संरचना के दौरान प्रो-एपोप्टोटिक आरएचजी जीन रीपर और ग्रिम की हेमिलिनेज-विशिष्ट तैनाती” है प्रकाशित में विकास,

शोधकर्ताओं ने पाया कि रीपर और ग्रिम नामक दो मृत्यु-समर्थक जीनों का प्रतिलेखन, क्रमादेशित कोशिका मृत्यु नामक प्रक्रिया में उन कोशिकाओं को चुनिंदा रूप से मारकर कोशिकाओं के भाग्य का फैसला करता है जिनकी वयस्क तंत्रिका तंत्र में आवश्यकता नहीं होगी।

अध्ययन के वरिष्ठ लेखक डॉ. डैरेन विलियम्स ने टिप्पणी की, “यह काम हमारी प्रयोगशाला से निकलने वाली सबसे रोमांचक चीजों में से एक है। यह जिस वैचारिक ढांचे को आगे बढ़ाता है और इसके निहितार्थ चौंकाने वाले हैं। यह काम हमें इस तर्क में अंतर्दृष्टि प्रदान करता है कि विकास के दौरान न्यूरॉन्स की वंशावली को कैसे बारीकी से समायोजित किया जा सकता है।”

“अब तक, इस विशिष्ट प्रकार की कोशिका मृत्यु को काफी हद तक नजरअंदाज कर दिया गया है, भले ही यह मक्खियों में पैदा होने वाले आधे से अधिक न्यूरॉन्स को हटा देता है।”

समय-विशिष्ट आनुवंशिक स्विच महिलाओं में ‘सॉन्ग न्यूरॉन्स’ की चयनात्मक मृत्यु को नियंत्रित करता है।

फ्लोरोसेंट लेबल और नए आनुवंशिक उपकरणों का उपयोग करते हुए, टीम ने परीक्षण किया कि क्या लिंगों के बीच तंत्रिका तंत्र में अंतर सटीक समयबद्ध जीन अभिव्यक्ति घटनाओं के कारण होता है।

विकास के दौरान कुछ खास खिड़कियों पर मादा मक्खियों में न्यूरॉन्स का एक उपसमूह मर जाता है। वयस्क पुरुषों में “प्रेम गीत” उत्पन्न करने के लिए इन न्यूरॉन्स की आवश्यकता होती है जिसे महिलाएं प्रेमालाप के दौरान सुनती हैं।

जब शोधकर्ताओं ने विकासशील मक्खियों से रीपर और ग्रिम को हटा दिया, तो न्यूरॉन्स का यह उपसमूह महिलाओं में रह गया, जिससे पता चला कि कोशिका मृत्यु की यह प्रक्रिया लिंगों के बीच तंत्रिका अंतर को निर्धारित करने में सहायक है।

टीम ने कृत्रिम रूप से एक ऐसे जीन पर भी स्विच किया जो नर मक्खियों में कम संख्या में न्यूरॉन्स में मक्खियों को मादा में विकसित करने का कारण बनता है। उन्होंने पाया कि इसने गंभीर और तीव्र अभिव्यक्ति के स्तर को “बढ़ा दिया” और उसी प्रकार के न्यूरॉन्स को मार डाला जो विकासशील महिलाओं में स्वाभाविक रूप से मर जाते हैं।

एक न्यूरॉन के जन्म के तुरंत बाद मृत्यु कार्यक्रम का यही “स्विचिंग” तंत्रिका तंत्र की पूरी लंबाई में क्षेत्रीय अंतर को भी दर्शाता है। यह समझना महत्वपूर्ण है कि विकास के दौरान मृत्यु के ऐसे पैटर्न कैसे बनते हैं, यह समझने के लिए महत्वपूर्ण है कि तंत्रिका तंत्र कैसे निर्मित होते हैं।

अध्ययन के पहले लेखक डॉ. कॉनर स्प्रोस्टन ने कहा, “जब हमने देखा कि पुरुषों और महिलाओं के तंत्रिका तंत्र के बीच अंतर को हाल ही में पैदा हुए न्यूरॉन्स में मृत्यु के इस विशिष्ट तरीके से नियंत्रित किया जाता है, तो हमें एहसास हुआ कि तंत्रिका सर्किटरी विकसित करने के लिए मृत्यु का कितना महत्वपूर्ण प्रकार है।”

यह शोध टोक्यो यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं के सहयोग से किया गया था।

अध्ययन के पहले लेखक डॉ. कॉनर स्प्रोस्टन ने कहा, “कोंडो लैब के साथ सहयोग करने में सक्षम होने से वास्तव में शक्तिशाली नए आनुवंशिक उपकरणों की पीढ़ी के माध्यम से काम में वृद्धि हुई। 2019 की गर्मियों में डॉ. कोंडो से मिलना परियोजना पर काम करने के मेरे समय का एक निश्चित आकर्षण था।”