DNA डैमेज डबल-स्ट्रैंड ब्रेक के रूप में होता है, जिसमें DNA डबल हेलिक्स के दोनों स्ट्रैंड कट जाते हैं।

जैसे-जैसे दिमाग बढ़ता है, नई बनी नर्व सेल्स को कसकर पैक टिशू से होकर उन जगहों तक पहुंचना होता है जहां वे दिमाग के न्यूरल नेटवर्क का हिस्सा बन जाएंगी। यह मुश्किल सफर एक अनचाही कीमत के साथ आता है।

क्योटो यूनिवर्सिटी के इंस्टिट्यूट फॉर इंटीग्रेटेड सेल-मटेरियल साइंसेज (WPI-iCeMS) और सहयोगी संस्थाओं के रिसर्चर्स ने नेचर में एक नई स्टडी पब्लिश की। इसमें पाया गया कि इस माइग्रेशन से युवा न्यूरॉन्स में बड़े पैमाने पर DNA डैमेज होता है। हैरानी की बात है कि रिसर्चर्स ने पाया कि यह डैमेज इस बात का संकेत नहीं है कि कुछ गलत हुआ है। इसके बजाय, यह ब्रेन कॉर्टेक्स के डेवलपमेंट का एक नॉर्मल हिस्सा लगता है, जिसमें हेल्दी सेल्स डैमेज को रिपेयर कर देते हैं, इससे पहले कि यह लंबे समय तक चलने वाला नुकसान पहुंचाए।

DNA डैमेज डबल-स्ट्रैंड ब्रेक के रूप में होता है, जिसमें DNA डबल हेलिक्स के दोनों स्ट्रैंड कट जाते हैं। ये DNA डैमेज के सबसे गंभीर प्रकारों में से हैं क्योंकि अगर इन्हें ठीक न किया जाए तो इनसे म्यूटेशन या सेल डेथ भी हो सकती है।

WPI-iCeMS के प्रोफेसर माइनको केंगाकू, जिन्होंने इस स्टडी को लीड किया, कहते हैं, “ऐसा लगता है कि डेवलप हो रहा दिमाग न्यूरोनल डैमेज को अच्छे से सहने और रिपेयर करने के लिए डेवलप हुआ है।” “लेकिन उस टॉलरेंस की लिमिट को समझना—और जब रिपेयर अधूरी होती है तो क्या होता है—हमें कई तरह की न्यूरोलॉजिकल कंडीशन को समझने के करीब लाता है।

न्यूरॉन माइग्रेशन के दौरान DNA डैमेज को ट्रैक करना

यह नुकसान कैसे होता है, इसकी जांच करने के लिए, रिसर्चर्स ने छोटे लैब माइक्रोचैनल्स का इस्तेमाल करके डेवलप हो रहे न्यूरॉन्स के फिजिकल सफर को फिर से बनाया, जो बढ़ते हुए दिमाग में पाए जाने वाले पतले रास्तों की नकल करते हैं।

जैसे ही न्यूरॉन्स इन छोटी जगहों से गुज़रे, फ्लोरोसेंट मार्कर ने सेल्स के अंदर DNA डबल-स्ट्रैंड ब्रेक दिखाए। न्यूरॉन्स के सफ़र पूरा करने के बाद, वे सिग्नल धीरे-धीरे गायब हो गए। ज़्यादातर डैमेज 24 घंटे के अंदर ठीक हो गया था, और न्यूरॉन्स नॉर्मल तरीके से काम करते रहे।

दिमाग खतरनाक DNA ब्रेक्स को कैसे रिपेयर करता है

टीम ने नुकसान का सोर्स टोपोइज़ोमेरेज़ IIβ को पहचाना, यह एक एंजाइम है जो आम तौर पर DNA में टेम्पररी कट बनाता है ताकि रोज़ाना की सेलुलर एक्टिविटी के दौरान होने वाले मुड़ने और मैकेनिकल स्ट्रेन से राहत मिल सके।

यह प्रोसेस मुड़ी हुई केबल को काटने जैसा है ताकि उसे दोबारा जोड़ने से पहले खोला जा सके। हालांकि, तंग जगहों से गुज़रने के फिजिकल स्ट्रेस में, एंजाइम रिपेयर पूरा करने से पहले फंस सकता है, जिससे टूटे हुए DNA सिरे पीछे रह जाते हैं।

सेल्स इन टूटी हुई चीज़ों को नॉन-होमोलॉगस एंड जॉइनिंग नाम के रिपेयर मैकेनिज्म का इस्तेमाल करके ठीक करते हैं, जो टूटे हुए DNA स्ट्रैंड्स को फिर से जोड़ता है।

रिसर्चर्स ने यह भी पाया कि यह प्रोसेस कुछ कैंसर सेल्स में होने वाले प्रोसेस से बहुत अलग है, जो एक ही तरह के माइक्रोचैनल से गुज़रते हैं। कैंसर सेल्स में, DNA डैमेज ज़्यादा रैंडम होता है और अक्सर ज़रूरी जीन्स में रुकावट डालता है, जिससे सेल का काम कम हो जाता है या सेल मर जाती है। न्यूरॉन्स में, ब्रेक ज़्यादातर जीनोम के कम ज़रूरी हिस्सों में होते हैं, जिससे सेल्स नॉर्मल तरीके से डेवलप होते रहते हैं।

जब DNA रिपेयर फेल हो जाता है तो क्या होता है?

इस रिपेयर सिस्टम की अहमियत समझने के लिए, साइंटिस्ट्स ने ऐसे चूहे बनाए जिनके नए बने सेरिबेलर न्यूरॉन्स में लाइगेस 4 की कमी थी, जो एक ज़रूरी DNA रिपेयर एंजाइम है।

हालांकि जानवरों का विकास नॉर्मल हुआ, लेकिन धीरे-धीरे बड़े होने पर उनमें बैलेंस की हल्की दिक्कतें दिखने लगीं। ये लक्षण ह्यूमन जीनोम इनस्टेबिलिटी सिंड्रोम जैसे हैं जो सेरिबैलम पर असर डालते हैं, जिससे पता चलता है कि DNA रिपेयर में छोटी सी खराबी के भी लंबे समय तक असर हो सकते हैं।

ब्रेन डायवर्सिटी और न्यूरोलॉजिकल बीमारी के संकेत

इन नतीजों से यह भी दिलचस्प सवाल उठते हैं कि क्या ये टेम्पररी DNA ब्रेक अलग-अलग न्यूरॉन्स के बीच छोटे जेनेटिक अंतर पैदा करने में मदद करते हैं और क्या ये अंतर न्यूरोडेवलपमेंटल या न्यूरोडीजेनेरेटिव बीमारियों पर असर डाल सकते हैं।

प्रोफेसर केंगाकू कहते हैं, “यह न्यूरोनल जीनोम के बारे में हमारी सोच को बदल देता है।” “सभी न्यूरॉन्स एक ही DNA से बनते हैं, लेकिन DNA डैमेज और रिपेयर एक छोटी मैकेनिकल यात्रा के ज़रिए अलग-अलग न्यूरॉन्स के बीच छोटे जेनेटिक अंतर ला सकते हैं। उस इतिहास का कुछ हिस्सा जीनोम में ही लिखा हो सकता है।”