क्यों गर्मी कोशिकाओं को मारता है?

अगर तापमान बढ़ जाता है एक निश्चित सीमा के ऊपर, सेल गिर और मर जाता है । एक सरल स्पष्टीकरण की इस गर्मी की कमी है कि प्रोटीन, जीवन के लिए आवश्यक हैं, जो उन लोगों के निकालने के भोजन से ऊर्जा या सूर्य के प्रकाश के साथ लड़ रहे घुसपैठियों को नष्ट, बेकार,,, और इतने पर, अक्सर अविश्वसनीय रूप से सही आकार में है । वे शुरू के साथ लंबी श्रृंखला है कि तो में गुना बढ़ता है, और अन्य विन्यास से निर्धारित अनुक्रम में उनके घटकों । इन रूपों में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते, वे क्या कर रहे हैं. लेकिन जब यह शुरू होता है, गर्मी के लिए, संचार, समर्थन संरचनाओं के प्रोटीन को नष्ट कर रहे हैं: सबसे पहले कमजोर है, तो जब तापमान बढ़ जाता है, और मजबूत. जाहिर है, विनाश की प्रोटीन संरचना होना चाहिए के लिए घातक है, लेकिन हाल ही में जब तक की सटीक जानकारी कैसे या क्यों यह हत्या गरम कोशिकाओं अज्ञात था.

और बायोफिज़िक्स से पॉलिटेक्निक यूनिवर्सिटी में ज्यूरिख, स्विट्जरलैंड, व्यवहार का अध्ययन के प्रत्येक प्रोटीन की कोशिकाओं में चार अलग-अलग जीवों के साथ बढ़ती गर्मी है. इस अध्ययन और इसकी समृद्ध पृष्ठभूमि डेटा, हाल ही में प्रकाशित विज्ञान के क्षेत्र में पता चला है कि जब सेल का तापमान मौत — कि क्या एक मानव कोशिका या एक सेल के Escherichia कोलाई — विभाजन केवल कुछ प्रमुख प्रोटीन है । इसके अलावा, बहुतायत के एक प्रोटीन एक सेल में, जाहिर है, एक पेचीदा कनेक्शन की स्थिरता के साथ प्रोटीन. इन अध्ययनों को देखने के लिए प्रस्ताव है कि बुनियादी नियम का निर्धारण आदेश और विकार के प्रोटीन — कि नियमों के अनुसार, शोधकर्ताओं, है, निहितार्थ दूर से परे जाना कि सरल कोशिका मृत्यु.

पाओला, Picotti, biophysicist, जो अनुसंधान का नेतृत्व किया, समझाया कि इन प्रयोगों से आया है, कांटेदार प्रश्न: क्यों कुछ कोशिकाओं को जीवित रहने के उच्च तापमान पर है, जबकि दूसरों के मर जाते हैं । जीवाणु Thermus thermophilus जीवन में खुशी से हॉट स्प्रिंग्स और यहां तक कि घरेलू जल हीटर, जबकि ई. कोलाई विखंडित पर पहले से ही 40 डिग्री सेल्सियस दर्ज किया गया । वहाँ मजबूत सबूत है कि महत्वपूर्ण मतभेद की स्थिरता में प्रोटीन के प्रत्येक जीव. लेकिन अध्ययन करने के लिए व्यवहार के प्रोटीन जब यह अभी भी जीवित कोशिका में, — यह एकदम सही तरीका है इसे समझने के लिए, और यह बहुत मुश्किल है. प्रोटीन की जुदाई में इन विट्रो देता है केवल आंशिक जवाब है, क्योंकि शरीर के अंदर प्रोटीन कर रहे हैं एक साथ शामिल हो गए द्वारा के रसायन शास्त्र में फेरबदल एक दूसरे को या एक दूसरे को पकड़े हुए सही रूप में. समझने के लिए क्या टूट जाती है और क्यों, आप का अध्ययन करने की जरूरत प्रोटीन, अभी तक वे एक दूसरे को प्रभावित करते है.

इस समस्या को हल करने, एक टीम के वैज्ञानिकों ने विकसित की है एक थकाऊ स्वचालित कार्यप्रवाह में, जो वे साझा कोशिकाओं को खोलने और उनकी सामग्री को धीरे-धीरे गरम किया जाता है, रिहा एंजाइमों कटौती में प्रोटीन मिश्रण चरणों में है । इन एंजाइमों विशेष रूप से अच्छे हैं जब काटने तैनात प्रोटीन, इसलिए शोधकर्ताओं निर्धारित करने में सक्षम थे, जिस पर तापमान इनकार प्रत्येक टुकड़ा प्रोटीन. इस प्रकार, वे प्रतिनिधित्व करते हैं, गैर-तैनात, या अप्राकृतिकरण, वक्र में से प्रत्येक के लिए प्रोटीन के हजारों वे अध्ययन किया है, दिखा रहा है कैसे इन आर्क्स जाने से बरकरार संरचनाओं पर एक आरामदायक तापमान के एक राज्य में क्षय से तापमान में वृद्धि के साथ है । देखने के लिए कैसे इन घटता अलग प्रजातियों के बीच, शोधकर्ताओं ने चुना चार प्रजातियों — मनुष्य, ई कोलाई, टी thermophilus और खमीर.

"यह एक सुंदर अध्ययन कहते हैं," एलन ड्रमंड, एक जीवविज्ञानी और शिकागो विश्वविद्यालय में टिप्पण, पैमाने और विनम्रता की प्रक्रिया है ।

एक के सबसे स्पष्ट टिप्पणियों गया था तथ्य यह है कि के प्रत्येक प्रकार के प्रोटीन नहीं कर रहे हैं सामने आया व्यापक तापमान में वृद्धि के साथ है । इसके बजाय, पहली ढह प्रोटीन के एक छोटे सबसेट के साथ, ने कहा Picotte, और यह था सबसे महत्वपूर्ण प्रोटीन है । सबसे अक्सर इन प्रोटीनों थे बारीकी से संबंधित है, कि है, को प्रभावित करने में कई प्रक्रियाओं सेल. "उनके बिना, सेल कार्य नहीं कर सकता, कहते हैं Picotte. — जब वे छोड़ कर सकते हैं, पतन के पूरे नेटवर्क". और, जाहिर है, जीवन के साथ एक सेल है ।

इस विरोधाभास को कि कुछ सबसे महत्वपूर्ण प्रोटीन कर रहे हैं, सबसे नाजुक — को प्रतिबिंबित कर सकते हैं कि कैसे विकास के आकार का है, उन्हें उनके काम के लिए. यदि एक प्रोटीन कई भूमिकाओं है, वह लाभ प्राप्त कर सकते हैं से अस्थिरता किया जा रहा है, जंगम के लिए तह और खुलासा, कि है, तह और तैनाती, क्योंकि यह अनुमति देगा करने के लिए उसे कई अलग अलग रूपों ले उद्देश्य पर निर्भर करता है. के कई महत्वपूर्ण प्रोटीन है बढ़ाया लचीलापन, उन्हें और अधिक अस्थिर है, लेकिन यह लचीला है और संवाद करने में सक्षम है के साथ अलग-अलग लक्ष्य अणुओं सेल में बताते हैं Piketty । लगभग वे प्रदर्शन करने में सक्षम हैं, उनके कार्यों — इस तरह का समझौता है ।

करीब परीक्षा पर, ई कोलाई के डेटा थे जो साफ है, शोधकर्ताओं ने यह भी पाया गया के बीच एक संबंध की बहुतायत एक प्रोटीन, कितने यह की प्रतियां के आसपास चल कोशिकाओं और इसकी स्थिरता है । अधिक प्रतियां एक सेल बनाता है, अधिक गर्मी के लिए आवश्यक प्रोटीन को तोड़ने. यह भी टिप्पण लायक है कि बहुतायत नहीं करता है हमेशा के साथ सहसंबंधी महत्वपूर्ण महत्व: कुछ दुर्लभ प्रोटीन भी कर रहे हैं महत्वपूर्ण है । इस बीच के रिश्ते बहुतायत और स्थिरता के द्वारा प्रस्तुत किया गया था ड्रमंड के स्तर पर विचारों दस साल पहले जब उन्होंने पूछताछ की प्रवृत्ति के सेलुलर मशीनों के लिए कभी कभी गलती करते हैं. त्रुटि आमतौर पर destabilizie प्रोटीन. यदि इस प्रोटीन का उत्पादन किया है और वितरित की सैकड़ों या हजारों एक पिंजरे में हर दिन, तो गलत तरीके से तैनात प्रतियां बड़ी मात्रा में घातक हो सकता करने के लिए कोशिकाओं. शरीर उपयोगी हो जाएगा बनाने के लिए संस्करणों के मानक प्रोटीन के साथ अतिरिक्त स्थिरता, और डेटा टीम है Picottiप्रतिबिंबित.

जांच करने के लिए जो गुणवत्ता वाले प्रोटीन प्रदान करते हैं थर्मल स्थिरता, शोधकर्ताओं की तुलना में डेटा से ई. कोलाई और T. thermophilus. ई. कोलाई प्रोटीन शुरू में नीचे तोड़ने के लिए 40 डिग्री सेल्सियस और सबसे अधिक भाग के लिए गिर करने के लिए 70 डिग्री है । लेकिन इस तापमान पर प्रोटीन की टी termophilus सिर्फ असहज हो जाता है: उनमें से कुछ उनके आकार को बनाए रखने अप करने के लिए 90 डिग्री सेल्सियस दर्ज किया गया । वैज्ञानिकों को पता चला है कि प्रोटीन में T. termophilus, एक नियम के रूप में, कम है, और कुछ निश्चित प्रकार की आकृतियों और घटकों अधिक बार दिखाई देते हैं में सबसे अधिक स्थिर प्रोटीन है.

ये परिणाम हो सकता है मदद करने के लिए शोधकर्ताओं डिजाइन के साथ प्रोटीन के प्रतिरोध, ध्यान से देखते उनकी जरूरतों के लिए. कई औद्योगिक प्रक्रियाओं में शामिल हैं, जो बैक्टीरिया, तापमान में वृद्धि उपज बढ़ जाती है, लेकिन जब तक बैक्टीरिया मर नहीं है गर्मी से. यह जानना दिलचस्प होगा अगर हम कर सकता है को स्थिर बैक्टीरिया बनाने के कई प्रोटीन है कि प्रतिरोधी रहे हैं करने के लिए तापमान में वृद्धि, कहते हैं Picotte.

इसके अलावा करने के लिए इन सभी टिप्पणियों, की बहुतायत के बारे में जानकारी का खुलासा प्रत्येक प्रोटीन, प्रमुख जीव उत्साहित हैं । प्रोटीन स्थिरता का एक सीधा संकेत है संभावना है कि कैसे यह रूपों प्रोटीन समुच्चय: के समूहों को तैनात किया है कि प्रोटीन एक दूसरे के लिए छड़ी. इकाइयों, अक्सर एक दुःस्वप्न सेल के साथ हस्तक्षेप कर सकते हैं महत्वपूर्ण कार्य है । उदाहरण के लिए, वे कर रहे हैं के साथ जुड़े कुछ गंभीर स्नायविक स्थिति ऐसी अल्जाइमर रोग के रूप में, जब सजीले टुकड़े के साथ भरवां रहे हैं विकृत प्रोटीन मस्तिष्क में.

लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि एकत्रीकरण में ही होता है लोगों को इस रोग से पीड़ित है । पर इसके विपरीत, वैज्ञानिकों समझ है कि यह हो सकता है लगातार बिना किसी स्पष्ट तनाव के सूत्रों का कहना है कि, और एक स्वस्थ सेल को संभाल कर सकते हैं.

"मुझे लगता है कि यह तेजी से मान्यता प्राप्त है के रूप में एक बड़े पैमाने पर घटना," ने कहा कि मिशेल Vendruscolo, एक बायोकेमिस्ट कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय में है. "सबसे अधिक प्रोटीन वास्तव में जमा सेल में पर्यावरण. Piccotti प्राप्त महत्वपूर्ण जानकारी के बारे में समय की अवधि में जो एक विशिष्ट प्रोटीन में एक undeployed राज्य है । इस अंतराल डिग्री निर्धारित करता है जो करने के लिए यह जम जाता है".

कुछ प्रोटीन लगभग कभी नहीं रहे हैं चारों ओर मोड़ और नहीं जमा करते हैं, दूसरों को ऐसा कुछ शर्तों के तहत, दूसरों को यह सब समय है. विस्तृत जानकारी के बारे में नए काम की सुविधा के अध्ययन में अंतर क्यों वे मौजूद हैं और क्या मतलब है. कुछ घटता denaturirovaniâ भी प्रदर्शित पैटर्न, जो पता चलता है कि प्रोटीन जमा तैनाती के बाद.

हालांकि कई वैज्ञानिकों में रुचि रखते हैं इकाइयों की वजह से वे नुकसान का कारण है, दूसरों को लगता है कि इस घटना के बारे में अलग ढंग से. ड्रमंड कहते हैं, यह स्पष्ट हो गया है कि कुछ इकाइयों नहीं कर रहे हैं बस के बैग, कचरा आसपास चल पिंजरे; बल्कि, वे होते हैं, सक्रिय प्रोटीन के लिए जारी है कि अपने काम करते हैं.

कल्पना कीजिए कि आप क्या देख दूर से बढ़ती धुआं से निर्माण. सब उसके आसपास है कि फार्म ले रहे हैं, शरीर के बाहर मलबे. लेकिन अगर आप करीब हो, आप पा सकते हैं कि यह असली लोगों से भाग निकले, जो जलती हुई इमारत और एक एम्बुलेंस के लिए इंतजार. इस तरह हो रहा है में अध्ययन के इकाइयों, कहते हैं ड्रमंड: वैज्ञानिकों ने पता चलता है कि जा रहा है के बजाय पीड़ितों में प्रोटीन समुच्चय भी हो सकता है एक उत्तरजीवी है । यह एक शक्तिशाली प्रवृत्ति जीव विज्ञान में वर्तमान समय में.

सामान्य में, इस काम से पता चलता है कि प्रोटीन गतिशील संरचनाओं मजे की बात है. पहला, वे देखो की तरह कड़ा मशीनों चल रहा है पर कुछ निश्चित कार्यों के लिए जो वे की जरूरत है एक विशिष्ट रूप है । लेकिन वास्तव में, प्रोटीन ले जा सकते हैं अलग अलग रूपों के पाठ्यक्रम में, अपने सामान्य ऑपरेशन है । यदि आवश्यक हो, अपने फार्म को बदल सकते हैं इतना काफी है कि यह होगा की तरह लग रहे हो वे मर रहे हैं जब वे वास्तव में मजबूत कर रहे हैं. आणविक स्तर पर जीवन हो सकता है एक निरंतर क्षय और नवीकरण.