ಬೆಳಕನ್ನು ಬಳಸಿ ಜೀವಕೋಶಗಳ ಅಣ್ವಿಕ ಲಕ್ಷಣಗಳ ನಿಯಂತ್ರಣ

ಜೀವಕೋಶಗಳ ಒಳಗೆ ಪ್ರವೇಶಕ್ಕೆ ಜೀವಕೋಶ ಪೊರೆಯ ಮೇಲ್ಮೈನ ರೆಸೆಪ್ಟರುಗಳಿಂದ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ರವಾನಿಸುವ ಬಹಳ ಮುಖ್ಯವಾದ ಪಾತ್ರವನ್ನು ಜೀವಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ ದ್ವಿತೀಯ ಸಂದೇಶಕಗಳು ವಹಿಸುತ್ತವೆ . ಕಲಿಕೆ ಮತ್ತು ಸ್ಮರಣೆ ಮತ್ತು ಹೃದಯದ ಸಂಕುಚನ ಮತ್ತು ಆಕುಂಚನವನ್ನು ಸೇರಿದಂತೆ ವಿವಿಧ ಶರೀರ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಮಾರ್ಪಡಿಸುವಲ್ಲಿ cAMP ಸೈಕ್ಲಿಕ್ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೋಟೈಡ್ ಮೆದುಳಿನ ಪ್ರಮುಖ ದ್ವಿತೀಯ ಮುಖ್ಯಸಂದೇಶಕವಾಗಿದೆ. ಅಡೆನೈಲ್ ಸೈಕ್ಲೇಸ್ ಎಂಬ ಎಂಜೈಮುಗಳು ಎಟಿಪಿಯಿಂದ cAMPಯ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ವೇಗವರ್ಧಿಸುತ್ತವೆ. cAMP ಮಟ್ಟದ ಬದಲಾವಣೆಯು ಸಮೀಪ ಪದರ ಸಂಕೇತಗಳಲ್ಲಿ ನಿರತವಾಗಿರುವ ವಿವಿಧ ಜೀವಾಣುಗಳನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುತ್ತದೆ.

cAMP ಬದಲಿಸುವ ಪ್ರಮುಖ ಅಣುಗಳಲ್ಲಿ ಹೃದಯ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ ಲಯಬದ್ಧವಾದ ಪೇಸ್‌ಮೇಕರ್ ಚಟುವಟಿಕೆ ಮತ್ತು ನರಕೋಶಗಳ ನಡುವಿನ ಸಂವಹನದಲ್ಲಿ ತೊಡಗಿರುವ HCN ಚಾನೆಲ್‌ಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ಅಯಾನ್ ಚಾನಲ್‌ಗಳು ಸೇರಿವೆ. ಫೋಟೊಆಕ್ಟಿವೇಟೆಡ್ ಅಡೆನೈಲ್ ಸೈಕ್ಲೇಸ್‌ಗಳು (ಪಿಎಸಿ) ಅವುಗಳ ಮೇಲೆ ಬೀಳುವ ನೀಲಿ ಬೆಳಕಿನ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಿ ಜೀವಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ cAMP ಮಟ್ಟವನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುತ್ತವೆ.

ಡಾ ಮಿನಿ ಜೋಸ್ ಮುಂದಾಳಿನ ಸೆಂಟರ್ ಫಾರ್ ನ್ಯೂರೋಸೈನ್ಸ್ ನ ಸಂಶೋಧನಾ ತಂಡವು ಜಾಗತಿಕ ಮತ್ತು ಸ್ಥಳೀಯ ಫೋಟೊಆಕ್ಟಿವೇಷನ್ ಜೀವಿಗಳನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಜೀವಕೋಶಗಳ ಒಳಗಿನ cAMP ಮಟ್ಟವನ್ನು ಬದಲಿಸುವ ಮೂಲಕ ಎಚ್‌ಸಿಎನ್ ಚಾನೆಲ್‌ಗಳ ಒಂಟಿ ಅಣುಗಳ ಅಕ್ರಮ ಚಲನೆಯನ್ನು ಮೂಲಕ ಹೇಗೆ ನಿಯಂತ್ರಿಸುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ತೋರಿಸಿದೆ. ವಿವಿಧ ವರ್ಗಗಳ PAC ಗಳು ಜೀವಕೋಶಗಳ ಒಳಗಿನ cAMP cAMP ಅನ್ನು ಬೇರೆ ಬೇರೆ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಬದಲಾಯಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು HCN ಚಾನೆಲ್‌ಗಳ ಚಲನೆಯನ್ನು ಕೂಡ ವಿಭಿನ್ನವಾಗಿ ಬದಲಾಯಿಸುತ್ತದೆ.

HCN ಚಾನೆಲ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಪಾಯಿಂಟ್ ರೂಪಾಂತರಗಳು ಮತ್ತು ಅಳಿಸುವಿಕೆಗಳನ್ನು (ಡಿಲಿಷನ್) ಉಂಟುಮಾಡಿ ಈ ಬದಲಾವಣೆಗಳು cAMP ಗೆ ನಿರ್ದಿಷ್ಟವೆಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ದೃಢೀಕರಿಸುತ್ತಾರೆ. ಇದು cAMP ಬದಲಾದ ಸೂಕ್ಷ್ಮತೆಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. ಈ ಅಧ್ಯಯನವು ಬೆಳಕಿನ ನಿಯಂತ್ರಿತ ಪ್ರವೇಶರಹಿತ ವಿಧಾನದಿಂದ ಜೀವಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ ಜೀವಾಣುಗಳ ವ್ಯವಸ್ಥೆ ಮತ್ತು ಚಲನೆಯನ್ನು ಬದಲಿಸುವ ಹೊಸ ಮಾರ್ಗಗಳನ್ನು ತೆರೆಯುತ್ತದೆ. ಹಾಗೆಯೇ ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ಥಳೀಯ ಮತ್ತು ತಾತ್ಕಾಲಿಕ ನಿಯಂತ್ರಣದೊಂದಿಗೆ ಅಣ್ವಿಕ ಮಾರ್ಗಗಳನ್ನು ಬದಲಿಸಲು ಚಿಕಿತ್ಸೆಯ ಹೊಸ ವಿಚಾರಗಳಿಗೆ ಎಡೆ ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ.

Photoactivation of PACs by blue light elevates cAMP and induces clustering of HCN channels (adapted from Tanwar et al, RSC Chemical Biology, 2021). Created by Biorender.com.

Clustering of HCN channels upon elevating the intracellular cAMP levels by optogenetic activation of PACs (adapted from Tanwar et al, RSC Chemical Biology, 2021).

ಉಲ್ಲೇಖಗಳು:

ತನ್ವರ್ ಎಮ್., ಕಟೇರಿಯಾ ಎಸ್., ನಾಯರ್ ಡಿ., ಜೋಸ್ ಎಂ., ಆಪ್ಟೊಜೆನೆಟಿಕ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಷನ್ ಆಫ್ ರಿಯಲ್ ಟೈಂ ನ್ಯಾನೊಸ್ಕೇಲ್ ಡೈನಾಮಿಕ್ಸ್‌ ಆಫ್ ಎಚ್‌ಸಿಎನ್ ಚಾನೆಲ್ಸ್ ಯೂಸಿಂಗ್ ಫೋಟೊಆಕ್ಟಿವೇಟೆಡ್ ಅಡೆನೈಲ್ ಸಿಲ್‌ಕ್ಲೇಸಸ್ ಆರ್‌ಎಸ್‌ಸಿ ಕೆಮಿಕಲ್ ಬಯಾಲಜಿ, 2021

ಈ ಅಧ್ಯಯನಕ್ಕೆ ಡಿಬಿಟಿ, ಎಸ್‌ಇಆರ್‌ಬಿ, ಎಮ್‌ಎಚ್‌ಆರ್‌ಡಿ, ಐಸಿಎಂಆರ್ ಯುಜಿಸಿ, ಐಐಎಸ್‌ಸಿ ಮತ್ತು ಟಾಟಾ ಪ್ರೋಗ್ರಾಂ ಧನಸಹಾಯ ನೀಡಿವೆ.

http://www.cns.iisc.ac.in/home/people/mini-jose-deepak/