शरीर में घावों का भरना हमेशा एक नाजुक संतुलन पर टिका होता है। बहुत कमजोर प्रतिक्रिया होने पर क्षतिग्रस्त ऊतक ठीक नहीं हो पाएगा। वहीं, प्रतिक्रिया बहुत तीव्र होने पर मरम्मत की प्रक्रिया अनियंत्रित निशान (स्कार) बनने में बदल जाती है। इसी तरह फाइब्रोसिस विकसित होता है, जिसमें सामान्य ऊतक धीरे-धीरे घने संयोजी ऊतक से बदल जाते हैं और अंग अपना कार्य खोने लगते हैं।
इस प्रक्रिया के केंद्र में शरीर के सबसे प्रभावशाली सिग्नलिंग प्रोटीनों में से एक है – ट्रांसफ़ॉर्मिंग ग्रोथ फैक्टर बीटा (TGFβ)। यह घाव भरने, प्रतिरक्षा विनियमन, ऊतक विकास और उनकी सामान्य स्थिति बनाए रखने में शामिल होता है, लेकिन इसकी गतिविधि की अधिकता निशान ऊतक के असामान्य गठन को जन्म दे सकती है।
मैनचेस्टर विश्वविद्यालय और कनेक्टिकट विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों के एक नए अध्ययन ने लगभग परमाणु स्तर पर यह देखना संभव बना दिया है कि शरीर इस शक्तिशाली संकेत को कैसे नियंत्रित करता है।
और इसमें LTBP1 नामक प्रोटीन – लेटेंट TGFβ-बाइंडिंग प्रोटीन 1 – एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
TGFβ कोशिका में "बंद" रहता है
TGFβ सक्रिय अवस्था में सीधे ऊतकों में नहीं छोड़ा जाता है। यह एक बड़े लेटेंट कॉम्प्लेक्स के हिस्से के रूप में स्रावित होता है, जहाँ अणु तब तक बंद रहता है जब तक उसे मुक्त करने के लिए कोई संकेत नहीं मिलता।
LTBP1 इस कॉम्प्लेक्स को बाह्य कोशिकीय मैट्रिक्स (एक्स्ट्रासेलुलर मैट्रिक्स) से जोड़ता है – जो ऊतक का एक तरह का आणविक ढाँचा होता है।
लेकिन सबसे दिलचस्प बात इसके आगे आती है।
TGFβ को सक्रिय करने के लिए, कोशिका के लिए केवल एक और जैव रासायनिक प्रतिक्रिया शुरू करना पर्याप्त नहीं है। उसे शाब्दिक रूप से भौतिक बल लगाना पड़ता है।
कोशिका की सतह पर मौजूद इंटीग्रिन लेटेंट कॉम्प्लेक्स को पकड़ते हैं और उस पर यांत्रिक तनाव डालते हैं। प्रतिक्रिया में, कॉम्प्लेक्स की संरचना बदल जाती है, और सक्रिय TGFβ मुक्त होने में सक्षम हो जाता है।
यह एक अद्भुत प्रणाली है: शरीर के सबसे महत्वपूर्ण रासायनिक संकेतों में से एक को यांत्रिकी की मदद से नियंत्रित किया जाता है।
वैज्ञानिकों ने इस तंत्र को लगभग तीन एंगस्ट्रॉम के रिज़ॉल्यूशन पर देखा।
क्रायोइलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने 3.06 Å के रिज़ॉल्यूशन पर TGFβ–LTBP1 के बड़े लेटेंट कॉम्प्लेक्स की संरचना निर्धारित की।
पता चला कि LTBP1 सिर्फ TGFβ को बाह्य कोशिकीय मैट्रिक्स के पास नहीं रखता है। उनके बीच एक सीधा हाइड्रोफोबिक इंटरफ़ेस मौजूद है, जो आणविक अंतःक्रियाओं द्वारा अतिरिक्त रूप से स्थिर होता है।
इसके अतिरिक्त, अध्ययन ने लेटेंट TGFβ की असामान्य स्थानिक वास्तुकला की पुष्टि की: कॉम्प्लेक्स के कुछ हिस्से अणु के दो हिस्सों के बीच एक तरह से क्रॉस करते हैं।
पहली नज़र में यह संरचनात्मक जीव विज्ञान की एक सूक्ष्मता जैसा लगता है, लेकिन यही ज्यामिति इस बात को बदल देती है कि यांत्रिक बल अणु से कैसे होकर गुजरता है।
कंप्यूटर मॉडलिंग ने दिखाया कि ऐसी कॉन्फ़िगरेशन इंटीग्रिन-निर्भर TGFβ सक्रियण के लिए आवश्यक बल को प्रभावित करती है, और LTBP1 के साथ सहसंयोजक बंधन कॉम्प्लेक्स के भीतर यांत्रिक भार को पुनर्वितरित करता है।
दूसरे शब्दों में, LTBP1 एक अनोखे आणविक यांत्रिक नियामक का हिस्सा बन जाता है।
यह निर्धारित करने में मदद करता है कि TGFβ को मुक्त करने के लिए कितना भौतिक बल आवश्यक है।
यह फाइब्रोसिस के लिए क्यों महत्वपूर्ण है?
यह विवरण बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि TGFβ फेफड़े, यकृत, गुर्दे, हृदय और अन्य अंगों के फाइब्रोसिस के विकास से निकटता से जुड़ा हुआ है।
समस्या यह है कि TGFβ को केवल बंद नहीं किया जा सकता, क्योंकि यह बहुत महत्वपूर्ण है।
यह संकेत ऊतकों के सामान्य उपचार, प्रतिरक्षा विनियमन, जीव के विकास और ऊतक समस्थिति (टिश्शू होमियोस्टेसिस) को बनाए रखने के लिए आवश्यक है। इसलिए, TGFβ सिग्नलिंग मार्ग को विश्व स्तर पर दबाने के प्रयासों में गंभीर दुष्प्रभावों का जोखिम होता है।
और यहीं पर यह नया शोध समस्या पर एक अलग दृष्टिकोण प्रस्तुत करता है।
शायद, TGFβ को बंद करने की कोशिश करने के बजाय, भविष्य की चिकित्सा उन तंत्रों को लक्षित करने में सक्षम होगी जो यह निर्धारित करते हैं कि यह कहाँ, कब और कितनी आसानी से सक्रिय होता है।
यानी, चिकित्सा को स्वयं संकेत में नहीं, बल्कि उसके नियामक तंत्र में हस्तक्षेप करने की संभावित क्षमता मिलती है।
शरीर में रसायन विज्ञान और यांत्रिकी।
शायद, इस खोज का सबसे दिलचस्प पहलू फाइब्रोसिस के अध्ययन से कहीं आगे जाता है।
हम कोशिका सिग्नलिंग को अणुओं की दुनिया के रूप में कल्पना करने के आदी हैं: एक प्रोटीन दूसरे से जुड़ता है, प्रतिक्रियाओं का एक कैस्केड शुरू होता है, और जीन चालू या बंद होते हैं।
लेकिन जीवित ऊतक बलों, दबाव, तनाव और प्रतिरोध की दुनिया में भी मौजूद होता है।
कोशिका आसपास के मैट्रिक्स के घनत्व को महसूस करती है। वह उसे खींचती है। मैट्रिक्स प्रतिरोध करता है। यह प्रतिरोध आणविक कॉम्प्लेक्सों में स्थानांतरित होता है – और यह निर्धारित करने में सक्षम है कि शरीर के सबसे शक्तिशाली वृद्धि कारकों में से एक सक्रिय होगा या नहीं।
कोशिका और उसके आसपास के ऊतक के बीच लगभग एक यांत्रिक संवाद होता है।
यहीं पर LTBP1 का अध्ययन विशेष रूप से दिलचस्प है: यह दर्शाता है कि सामान्य पुनर्प्राप्ति और असामान्य निशान बनने के बीच की सीमा न केवल सिग्नलिंग अणुओं की एकाग्रता से, बल्कि इस बात से भी निर्धारित हो सकती है कि भौतिक बल उनकी संरचना से कैसे गुजरता है।
उपचार जीवित प्रणाली के एक मुख्य सिद्धांत की याद दिलाता है – सब कुछ संतुलन पर निर्भर करता है। बहुत कमजोर प्रतिक्रिया ऊतक को बहाल नहीं करेगी, बहुत मजबूत प्रतिक्रिया बहाली को निशान और फाइब्रोसिस में बदल देती है।
और, शायद, चिकित्सा के सबसे महत्वपूर्ण कार्यों में से एक है इस मोड़ को पहचानना सीखना: जहाँ पुनर्प्राप्ति समाप्त होती है और क्षति शुरू होती है, जहाँ सुरक्षा अत्यधिक हो जाती है, और उपचार एक निशान बन जाता है।
