జెనెటిక్ సంఘర్షణల పరిశోధన వేగవంతమైన పరిణామ నియమాలను మ్యాప్ చేస్తోంది

వేగవంతమైన పరిణామం సాధారణంగా చాలా దీర్ఘకాలంలో మాత్రమే కనిపించే ప్రక్రియగా ఊహించబడుతుంది. Fred Hutchinson Cancer Center‌లోని Malik Lab పరిశోధకులు దాని వేగవంతమైన, సంఘర్షణతో కూడిన రూపంపై దృష్టి పెట్టారు: పోటీ పడే జీవసంబంధ యూనిట్లు తమ విజయాన్ని కాపాడుకోవడానికి పోరాడుతున్నప్పుడు కొన్ని తరాల్లోనే ఉద్భవించే జన్యు మార్పులు.

HHMI investigator Harmit Malik మరియు ఆయన బృందం ఈ జన్యు సంఘర్షణలను అధ్యయనం చేసి వాటిని నియంత్రించే నియమాలను గుర్తిస్తున్నారు. వైరస్‌లు, హోస్ట్‌ల మధ్య సంఘర్షణలతో పాటు ఇతర పరిణామ పోటీలను కూడా వారి పని పరిశీలిస్తుంది; గత జీవసంబంధ arms races నుంచి భవిష్యత్ వ్యాధి-చికిత్స వ్యూహాలకు సంకేతాలను అన్వేషిస్తుంది.

“ఈ నియమాలు పరిణామంలో వెనక్కి చూసి ఈ arms races ఎలా జరిగాయో అర్థం చేసుకోవడమే కాకుండా, ముందుకు చూసి కొత్త వ్యూహాలను రూపొందించడానికి కూడా సహాయపడతాయి,” అని Malik అన్నారు.

సంఘర్షణ వేగంతో పరిణామం

వేగవంతమైన పరిణామం అంటే వేల సంవత్సరాల బదులు తక్కువ తరాల్లో జరిగే జన్యు మార్పు. ప్రయోగశాల వివరణలో, ఈ మార్పు తరచుగా పోటీ వల్ల నడపబడుతుంది: ఒక జన్యు యూనిట్ మరొకటి ఓడినప్పుడు ప్రయోజనం పొందుతుంది.

ఈ సంఘర్షణలు సంబంధిత జీవులు, జన్యు అంశాలపై బలమైన ఒత్తిడిని కలిగిస్తాయి. వైరస్ హోస్ట్ రక్షణలను అధిగమిస్తూ పునరుత్పత్తి, వ్యాప్తి చెందాలి. హోస్ట్ సంక్రమణను పరిమితం చేసే విధానాలను అభివృద్ధి చేయగలదు. ప్రత్యర్థిని అధిగమించాలనే నిరంతర ఒత్తిడి genome‌లలో గుర్తించగల ముద్రలను మిగుల్చుతుంది.

పరిశోధకులకు దీని విలువ చారిత్రకమే కాదు. ఒక జీవసంబంధ వ్యవస్థ సంఘర్షణకు మళ్లీ మళ్లీ ఒకే విధమైన పరిష్కారాలను ఎంచుకుంటే, అవి సంక్రమణ, immune evasion లేదా జీవించడానికి అవసరమైన లక్షణాలను సూచించవచ్చు.

ఉష్ణోగ్రతకు స్పందించే వైరల్ సమతుల్యత

పరిశోధనలోని ఒక సంఘర్షణ mosquito-borne alphaviruses, వాటిలో Sindbis మరియు chikungunya viruses ఉన్నాయి, మరియు అవి సంక్రమించే వేర్వేరు హోస్ట్‌లకు సంబంధించినది. శరీర ఉష్ణోగ్రతలు, immune systems భిన్నమైనప్పటికీ, ఈ వైరస్‌లు కీటకాలు మరియు మనుషులను విజయవంతంగా సంక్రమించగలవు.

postdoctoral researcher Tamanash Bhattacharya సహా బృందం ఈ cross-host సామర్థ్యాన్ని సాధ్యంచేసే ఒక విధానాన్ని పరిశీలించింది. దృష్టి viral genomeలోని ప్రత్యేక stop codon అయిన opal codonపై ఉంది.

Stop codons సాధారణంగా protein production ఆగాలని సూచిస్తాయి. ఇక్కడ opal codon కీలక viral polyprotein ఉత్పత్తిని ఖచ్చితమైన స్థాయిలో ఉంచడానికి సహాయపడుతుంది. పరిశోధకులు దీన్ని “kinetic Goldilocks”గా పేర్కొన్నారు: వైరస్ జీవించడానికి తగినంత polyprotein అవసరం, కానీ అధిక మోతాదు ఇతర ప్రక్రియలను మందగించి viral fitness‌ను తగ్గించవచ్చు.

ఈ సమతుల్యత ఉష్ణోగ్రత, replication speed‌తో మారుతుంది. మనుషుల్లో శరీర ఉష్ణోగ్రత ఎక్కువగా, viral replication వేగంగా ఉండటంతో ఉత్పత్తి సమతుల్యతను కాపాడుకోవడానికి వైరస్ opal codonపై ఆధారపడుతుంది. దోమల్లో పరిస్థితులు చల్లగా, replication నెమ్మదిగా ఉండటంతో ఇదే విధానం అదే రీతిలో అవసరం ఉండదు.

హోస్ట్ మార్పు ఎందుకు కఠిన పరీక్ష

దోమ మరియు మానవ హోస్ట్‌ల మధ్య మారడం వైరస్‌కు ఉష్ణోగ్రత మార్పు మాత్రమే కాదు. వేర్వేరు immune environments, cellular conditions‌ను కూడా ఎదుర్కోవాలి. ఒకే genome రెండు పరిస్థితుల్లో పనిచేయాలి.

Opal-codon కనుగొనిక పరిణామ అనుసరణ ఒక చర్యను గరిష్ఠం చేయడంకంటే దాన్ని సరైన స్థాయిలో సర్దుబాటు చేయడంపై ఆధారపడవచ్చని చూపిస్తుంది. ముఖ్యమైన viral component‌ను ఎక్కువగా ఉత్పత్తి చేయడం ప్రయోజనకరంగా అనిపించినా, అధిక ఉత్పత్తి ఖర్చు కలిగించవచ్చు.

పరిణామ రికార్డు నుంచి చికిత్స ఆలోచనల వరకు

తక్షణ పరిశోధనా లక్ష్యం జన్యు సంఘర్షణల నియమాలను అర్థం చేసుకోవడం, పూర్తయిన వైద్య అనువర్తనాన్ని ప్రకటించడం కాదు. అయినప్పటికీ ఏ పరిణామ వ్యూహాలు నిలిచిపోయాయో, ఎందుకు నిలిచిపోయాయో తెలుసుకోవడంలో Malik బృందం ఆచరణాత్మక విలువను చూస్తోంది.

వైరస్‌లు, హోస్ట్‌లు arms raceలో చిక్కుకున్నప్పుడు ప్రతి అనుసరణకు ప్రతిఅనుసరణ రావచ్చు. కాలక్రమంలో ఆ పోరాటం ఏ molecular interactions అత్యంత ముఖ్యమో చూపవచ్చు. ఈ అవగాహనలను ఉపయోగించి మెరుగైన వ్యాధి చికిత్సలకు తోడ్పడే కొత్త విధానాలను బృందం అన్వేషిస్తోంది.

ఫలితాలు ఏమి చూపుతున్నాయి, ఏమి చూపడం లేదు

అందిన నివేదిక రెండు హోస్ట్ పరిసరాల్లో alphavirus fitness‌కు సంబంధించిన ఒక విధానాన్ని వివరిస్తుంది. ఇది chikungunya, Sindbis లేదా ఇతర సంక్రమణకు కొత్త చికిత్సను నిర్ధారించదు; opal codon‌ను మార్చడం clinical useకు సిద్ధంగా ఉందని కూడా చూపదు.

దీని ప్రాముఖ్యత భావనాత్మక, యాంత్రిక అవగాహనలో ఉంది. అసాధారణమైన stop codon దోమలు, మనుషుల్లో వేర్వేరు replication conditions‌ను ఎదుర్కొనేందుకు వైరస్‌కు సహాయపడే regulator‌గా పనిచేయవచ్చని అధ్యయనం సూచిస్తుంది.

Malik Lab యొక్క విస్తృత లక్ష్యం ఇలాంటి ఉదాహరణల నుంచి ఉపయోగకరమైన పరిణామ నియమాల సమాహారాన్ని నిర్మించడం. జన్యు battlefield‌ను పరిశీలించడం ద్వారా arms races ఎలా జరిగాయో, వ్యాధికి వ్యతిరేకంగా తదుపరి ఉపయోగకరమైన వ్యూహం ఎక్కడ ఉద్భవించవచ్చో పరిశోధకులు అర్థం చేసుకోవాలని కోరుతున్నారు.

ఈ కథనం Phys.org రిపోర్టింగ్‌పై ఆధారపడింది. అసలు కథనాన్ని చదవండి.