डायनॅमिक प्रोटीन टर्नओव्हर रक्त-मेंदू अडथळा विशेषीकरण चालवितो

प्रथिने उपस्थितीच्या पलीकडे: एंडोसायटिक डायनॅमिक्सची भूमिका

कॅटालोनियाच्या बायोइंजिनीअरिंग संस्थेच्या (IBEC) संशोधकांच्या नेतृत्वाखाली, बायोमेडिसिन संशोधन संस्थेच्या (IRB बार्सिलोना) प्रोटीओमिक्स प्लॅटफॉर्मच्या सहकार्याने केलेल्या एका ग्राउंडब्रेकिंग अभ्यासाने रक्त-मेंदू अडथळा (BBB) कसे कार्य करते हे परिभाषित करणारी एक महत्त्वाची यंत्रणा उघड केली आहे. iScience मध्ये प्रकाशित संशोधनात असे दिसून आले आहे की मेंदूच्या एंडोथेलियल पेशींमध्ये एक अद्वितीय "एंडोसायटिक प्रोफाइल" असते जे वर्णन करते की प्रथिने किती लवकर अंतर्ग्रहण, पुनर्वापर किंवा विघटित केली जातात. हा गुणधर्म, ज्याला एंडोसायटिक टर्नओव्हर रेट (ETOR) म्हणून ओळखले जाते, BBB विशेषीकरणाचा एक महत्त्वपूर्ण चालक म्हणून उदयास येतो आणि दाहक परिस्थितीत विस्कळीत होतो.

"पेशी जीवशास्त्र, प्रोटीओमिक्स, बायोइन्फॉरमॅटिक्स आणि गणित यांना एकत्र आणणाऱ्या सहकार्याद्वारे, आम्ही विचारले की रक्त-मेंदू अडथळ्याचे विशेषीकरण केवळ ते व्यक्त करत असलेल्या प्रथिनांपासूनच नाही तर ते कसे वापरते यावरून देखील उद्भवते का," असे IBEC मधील मॉलिक्युलर बायोनिक्स ग्रुपचे वरिष्ठ संशोधन फेलो आणि अभ्यासाचे नेते डॅनियल गोंझालेझ-कार्टर म्हणतात. "या निष्कर्षांमुळे न्यूरोव्हस्कुलर आरोग्य पुनर्संचयित करण्यासाठी नवीन उपचारात्मक धोरणे ओळखण्यास मदत होऊ शकते," असे IBEC मधील ICREA संशोधन प्राध्यापक, मॉलिक्युलर बायोनिक्स ग्रुपचे प्रमुख अन्वेषक आणि अभ्यासाचे सह-लेखक ग्युसेप्पे बट्टाग्लिया जोडतात.

रक्त-मेंदू अडथळ्याचे निवडक दरवाजा समजून घेणे

रक्त-मेंदू अडथळा हा एक अत्यंत निवडक इंटरफेस आहे जो मेंदूचे संरक्षण करतो तर आवश्यक पोषक आणि सिग्नल जाऊ देतो. पारंपारिकपणे, त्याचे कार्य एंडोथेलियल पेशींच्या पृष्ठभागावरील प्रथिनांची ओळख आणि विपुलता याद्वारे स्पष्ट केले गेले आहे. तथापि, या प्रथिनांचे गतिमान नियमन—तथाकथित ETOR प्रोफाइल—मेंदूच्या एंडोथेलियल पेशींच्या अद्वितीय गुणधर्मांमध्ये योगदान देते की नाही हे अस्पष्ट आहे. हे गतिमान नियमन रोगात BBB वर परिणाम करणाऱ्या प्रकारे बदलते की नाही हे देखील अज्ञात आहे.

प्रगत प्रोटीओमिक्सचा वापर करून, संघाने मेंदू आणि इतर ऊतींमधील उंदीर एंडोथेलियल पेशींमध्ये जवळजवळ 1,000 पडदा प्रथिने कालांतराने कसे वागतात याचा मागोवा घेतला. त्यांना आढळले की मेंदूच्या एंडोथेलियल पेशी परिधीय एंडोथेलियल पेशींच्या तुलनेत एक वेगळा ETOR प्रदर्शित करतात, विशिष्ट प्रथिने वेगवेगळ्या दराने बदलली जातात. हे गतिमान वर्तन केवळ प्रथिने अभिव्यक्ती पातळीचा परिणाम नसून नियमनाचा एक स्वतंत्र स्तर दर्शविते जे अडथळा कार्य सुरेख करते.

दाहक परिस्थिती आणि थेरपीसाठी परिणाम

अभ्यासाने हे देखील दाखवून दिले की दाहक परिस्थिती मेंदूच्या एंडोथेलियल पेशींचे ETOR प्रोफाइल विस्कळीत करते, ज्यामुळे बदललेली प्रथिने गतिशीलता BBB अखंडतेशी तडजोड करू शकते. हा शोध सूचित करतो की सामान्य ETOR पुनर्संचयित करणे न्यूरोइन्फ्लॅमेटरी रोगांसाठी एक उपचारात्मक लक्ष्य असू शकते. "या निष्कर्षांमुळे न्यूरोव्हस्कुलर आरोग्य पुनर्संचयित करण्यासाठी नवीन उपचारात्मक धोरणे ओळखण्यास मदत होऊ शकते," बट्टाग्लिया यांनी भर दिला.

संशोधन संघाने एंडोसायटिक टर्नओव्हर दरांचे विश्लेषण करण्यासाठी पेशी जीवशास्त्र, प्रोटीओमिक्स, बायोइन्फॉरमॅटिक्स आणि गणितीय मॉडेलिंग एकत्र केले. कालांतराने पडदा प्रथिनांच्या वर्तनाचा मागोवा घेऊन, ते प्रत्येक प्रथिन पेशीच्या पृष्ठभागावर अंतर्ग्रहण होण्यापूर्वी आणि एकतर पुनर्वापर किंवा विघटित होण्यापूर्वी किती काळ सक्रिय राहते याचे प्रमाण ठरवू शकले. या दृष्टिकोनाने हे उघड केले की BBB चे विशेषीकरण केवळ ते व्यक्त करत असलेल्या प्रथिनांपासूनच नाही तर ते किती गतिमानपणे वापरते यावरून देखील उद्भवते.

भविष्यातील दिशा आणि व्यापक प्रभाव

हा अभ्यास रक्त-मेंदू अडथळा त्याची निवडक पारगम्यता कशी राखतो आणि रोगात ते कसे अपयशी ठरते हे समजून घेण्यासाठी नवीन मार्ग उघडतो. ETOR संकल्पना इतर जैविक अडथळ्यांवर लागू केली जाऊ शकते आणि एंडोथेलियल पेशींच्या गतिमान स्वरूपाचा फायदा घेणाऱ्या नवीन औषध वितरण धोरणांना कारणीभूत ठरू शकते. गोंझालेझ-कार्टर यांनी नमूद केल्याप्रमाणे, ही यंत्रणा उघड करण्यासाठी शाखांमधील सहकार्य महत्त्वाचे होते आणि भविष्यातील कार्य विशिष्ट न्यूरोलॉजिकल विकारांमध्ये ETOR कसे बदलते याचा शोध घेईल.

स्थिर अभिव्यक्ती पातळीऐवजी प्रथिनांच्या गतिमान वर्तनावर लक्ष केंद्रित करून, संशोधन पेशी कार्याचा अधिक सूक्ष्म दृष्टिकोन प्रदान करते. हा प्रतिमान बदल शास्त्रज्ञ शरीरातील इतर विशेष पेशी प्रकार आणि अडथळ्यांचा अभ्यास कसा करतात यावर प्रभाव टाकू शकतो.

हा लेख मेडिकल एक्सप्रेसच्या रिपोर्टिंगवर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.