કોષ ભિન્નતાની પ્રક્રિયા પ્રોટીન સંયોજનોમાં થતા ફેરફારો સાથે કેવી રીતે સંબંધિત છે?

આ બ્લોગ પોસ્ટ ઓમિક્સ સંશોધનના દ્રષ્ટિકોણથી, કોષોના ભિન્નતા સાથે પ્રોટીન સંયોજનો કેવી રીતે બદલાય છે અને આ ફેરફારો જૈવિક પ્રણાલીઓના કાર્યો અને રોગની શરૂઆત સાથે કેવી રીતે સંબંધિત છે તેની તપાસ કરે છે.

આધુનિક જીવન વિજ્ઞાનમાં મુખ્ય કીવર્ડ્સમાંનો એક ઓમિક્સ છે. ભૂતકાળના જીવન વિજ્ઞાન સંશોધનથી વિપરીત, જે વ્યક્તિગત જનીનો અને પ્રોટીનના કાર્ય અને બંધારણનું વિશ્લેષણ કરવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે, ઓમિક્સમાં જીનોમિક્સ (જીવ અથવા કોષમાં જનીનોના સમગ્ર સમૂહ અથવા જીનોમનો અભ્યાસ), ટ્રાન્સક્રિપ્ટોમિક્સ (આરએનએના સમગ્ર સમૂહ અથવા ટ્રાન્સક્રિપ્ટોમનો અભ્યાસ), અને પ્રોટીઓમિક્સ (પ્રોટીન અથવા પ્રોટીઓમના સમગ્ર સમૂહનો અભ્યાસ) જેવા ખ્યાલોનો સમાવેશ થાય છે.
મોલેક્યુલર બાયોલોજી થિયરી મુજબ, ડીએનએમાં રહેલી આનુવંશિક માહિતીનો માત્ર એક ભાગ જ આરએનએમાં ટ્રાન્સક્રિપ્ટ થાય છે, અને તે આરએનએનો માત્ર એક ભાગ જ પ્રોટીનમાં અનુવાદિત થાય છે. ચોક્કસ જૈવિક પ્રણાલીનો જીનોમ, જેમ કે સજીવ અથવા કોષ, તે તમામ કાર્યો માટે સંપૂર્ણ આનુવંશિક માહિતી ધરાવે છે જે સિસ્ટમ કરવા સક્ષમ છે. માનવ પ્રણાલીનો જીનોમ અને અન્ય સિસ્ટમનો જીનોમ, જેમ કે માનવ યકૃત કોષ, સમાન માહિતી ધરાવે છે. જો કે, માનવ યકૃત કોષ અને ઉંદર યકૃત કોષના જીનોમ દરેકમાં અલગ અલગ માહિતી હોય છે. દરમિયાન, ટ્રાન્સક્રિપ્ટોમમાં જીનોમિક માહિતીમાંથી હાલમાં કરવામાં આવતી કાર્યાત્મક પ્રવૃત્તિઓ વિશે માહિતી હોય છે, અને ટ્રાન્સક્રિપ્ટોમના ભાગ રૂપે પ્રોટીઓમ, વાસ્તવમાં કરવામાં આવતી કાર્યાત્મક પ્રવૃત્તિઓ વિશે માહિતી રજૂ કરે છે. જીવંત જીવોમાં સીધા આવશ્યક 'કાર્ય' કરતા પદાર્થો, જેમ કે ઉત્પ્રેરક બાયોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાઓ, તે પ્રોટીન છે જે પ્રોટીઓમ બનાવે છે.
માનવ શરીરમાં 20,000 થી વધુ અલગ પ્રોટીન હોય છે, અને માનવ કોષો, તેમના પ્રકાર પર આધાર રાખીને, આ પ્રોટીનના વિવિધ સંયોજનો ધરાવે છે. એટલે કે, જ્યારે કેટલાક પ્રોટીન સામાન્ય રીતે ત્વચા કોષો, ચેતા કોષો, સ્નાયુ કોષો વગેરેમાં જોવા મળે છે, ત્યારે અન્ય પ્રોટીન ફક્ત ચોક્કસ કોષ પ્રકારોમાં જોવા મળે છે. કોષો ડિફરન્સિયેશન નામની પ્રક્રિયામાંથી પસાર થાય છે, જ્યાં બાહ્ય ઉત્તેજના અથવા સહજ કાર્યક્રમના પ્રતિભાવમાં એક કોષ પ્રકાર બીજામાં રૂપાંતરિત થાય છે. જ્યારે કોષો ડિફરન્સિયેશન દ્વારા બદલાય છે, ત્યારે તેમની પાસે રહેલા પ્રોટીનનું સંયોજન પણ બદલાય છે. જ્યારે વ્યક્તિગત વિકાસ દરમિયાન કોષ ભિન્નતા મુખ્યત્વે જોવા મળે છે, ત્યારે સામાન્ય કોષો કેન્સર કોષોમાં રૂપાંતરિત થાય છે તે પ્રક્રિયાને ડિફરન્સિયેશન પ્રક્રિયા તરીકે પણ સમજી શકાય છે.
એક કેસ ધ્યાનમાં લો જ્યાં પ્રોટીઓમિક્સ-આધારિત સંશોધન દર્દીના કેન્સર કોષો અને સામાન્ય કોષો પર લાગુ કરવામાં આવે છે. કેન્સર કોષો અને સામાન્ય કોષોના પ્રોટીઓમ્સની તુલના કરવાથી એવા પ્રોટીનની ઓળખ થઈ શકે છે જેમના સ્તર સામાન્ય કોષોની તુલનામાં કેન્સર કોષોમાં બદલાયા છે. વૈજ્ઞાનિકો આ પ્રોટીનને કેન્સર સારવાર માટે સંભવિત નવા ઉપચારાત્મક લક્ષ્યો તરીકે ઓળખે છે અને તેમના પર સંશોધન કરે છે. જે પ્રોટીનનું સ્તર સામાન્ય કોષોની તુલનામાં કેન્સર કોષોમાં વધે છે તે ઓન્કોજીન્સ માટે ઉમેદવાર હોઈ શકે છે, જ્યારે જે પ્રોટીનનું સ્તર સામાન્ય કોષોની તુલનામાં કેન્સર કોષોમાં ઘટે છે તે ગાંઠ દબાવનાર પ્રોટીન માટે ઉમેદવાર હોઈ શકે છે.
તો આ શોધાયેલા 20,000 થી વધુ માનવ પ્રોટીનમાંથી કયા પ્રોટીનને ઓળખવાની પ્રક્રિયા કેવી રીતે હાથ ધરવામાં આવે છે? પ્રોટીનમાં 20 પ્રકારના એમિનો એસિડ હોય છે જે એક રેખીય ક્રમમાં જોડાયેલા હોય છે, જેમાં દરેક પ્રોટીનમાં સરેરાશ 500 એમિનો એસિડ હોય છે. વિવિધ પ્રોટીનમાં અલગ અલગ એમિનો એસિડ ક્રમ હોવાથી, ચોક્કસ પ્રોટીનના એમિનો એસિડ ક્રમને જાણવાથી તેની ઓળખ નક્કી કરી શકાય છે.
પ્રોટીનના એમિનો એસિડ ક્રમ નક્કી કરવા માટે ઘણી પ્રાયોગિક પદ્ધતિઓ અસ્તિત્વમાં છે, જેમાંથી એક પેપ્ટાઇડ મોલેક્યુલર વજન વિશ્લેષણ છે. આમાં અજાણ્યા પ્રોટીનને ટ્રિપ્સિન સાથે સારવાર કરીને તેને પેપ્ટાઇડ્સમાં વિભાજીત કરવાનો સમાવેશ થાય છે - લગભગ 10 એમિનો એસિડના ટુકડાઓ - અને પછી દરેક પેપ્ટાઇડના મોલેક્યુલર વજનને માપવાનો સમાવેશ થાય છે. કારણ કે ટ્રિપ્સિન ક્લીવેજ માટે ચોક્કસ એમિનો એસિડને ઓળખે છે, તેથી એમિનો એસિડ વચ્ચે ક્લીવેજ ક્યાં થશે તે આગાહી કરવી શક્ય છે. ખરેખર, પ્રોટીઓમિક વિશ્લેષણ ડેટાને પેપ્ટાઇડ મોલેક્યુલર વજન મૂલ્યો અને પેપ્ટાઇડ્સની સંબંધિત વિપુલતા તરીકે સંખ્યાત્મક રીતે રજૂ કરવામાં આવે છે. કારણ કે બધા માનવ પ્રોટીનના એમિનો એસિડ ક્રમ અને મોલેક્યુલર વજન પહેલાથી જ જાણીતા છે, કેન્સર કોષો અને સામાન્ય કોષોના પ્રોટીઓમ્સને ટ્રિપ્સિન સાથે સારવાર કરીને મેળવેલા પેપ્ટાઇડ્સના મોલેક્યુલર વજન વિશ્લેષણ પરિણામોનો ઉપયોગ ઉમેદવાર ઉપચારાત્મક લક્ષ્ય પ્રોટીનને ઓળખવા માટે થઈ શકે છે.