जीन अभिव्यक्ति में वैकल्पिक पॉलीएडेनिलेशन का हृदय संबंधी रोगों पर प्रभाव
Swarna Jayanthi Fellowship, Department of Science and Technology, Govt. of India
[DST/SJF/LS/2019/145]
शोध सारांश
mRNA UTR और गैर-कोडिंग RNA का प्रसंस्करण: रोगों में विशिष्टता और सेलुलर निहितार्थ सभी यूकेरियोटिक mRNA (हिस्टोन को एन्कोड करने वाले को छोड़कर) 3'-छोर पर पॉली(A) टेल को आश्रय देते हैं जो mRNA की स्थिरता और कुशल अनुवाद के लिए आवश्यक है। सामान्य mRNA पॉलीएडेनिलेशन में शामिल नाभिक में दो प्रमुख पॉली (A) पॉलीमरेज़ (PAP) हैं - कैनोनिकल PAPα/γ और स्टार-PAP। जबकि केवल एक तिहाई मानव mRNA स्टार-PAP द्वारा पॉलीएडेनिलेटेड होते हैं, अधिकांश लंबे गैर-कोडिंग RNA (lncRNA) स्टार-PAP द्वारा संसाधित होते हैं। इसके अलावा, mRNA के 3'-छोर पर, 70% से अधिक मानव जीन (APA) में कई साइटों पर बारी-बारी से पॉलीएडेनिलेशन होता है, जो अलग-अलग लंबाई वाले mRNA आइसोफॉर्म को एन्कोड करता है जो जीन अभिव्यक्ति को नियंत्रित करता है। हम PAP विशिष्टता के तंत्र, वैकल्पिक पॉलीएडेनिलेशन के विनियमन, ncRNAs और mRNAs के प्रसंस्करण, और हृदय रोग (CVD), कैंसर और मधुमेह में सेलुलर निहितार्थ को समझने में रुचि रखते हैं। हम गैर-विहित PAP, स्टार-PAP पर ध्यान केंद्रित करते हैं जो पॉलीएडेनिलेशन के लिए चुनिंदा रूप से mRNA को लक्षित करता है। हमने PAP विशिष्टता के एक तंत्र का प्रदर्शन किया, जहां स्टार-PAP एक अलग तत्व को पहचानता है और PAPα को 3'-UTR से बाहर करता है। विभिन्न सिग्नलिंग मार्ग स्टार-PAP के फॉस्फोराइलेशन और अद्वितीय सह-नियामकों के साथ जुड़ाव के माध्यम से इस विशिष्टता को प्रभावित करते हैं। हमने कैंसर मेटास्टेसिस में कार्डियक हाइपरट्रॉफी (सीएच) और हार्ट फेलियर (एचएफ) और फॉस्फोइनोसाइटाइड सिंथेसाइजिंग एंजाइम पीआईपीकेआई के नियामक के रूप में अद्वितीय स्टार-पीएपी से जुड़े फैक्टर-आरएनए बाइंडिंग मोटिफ 10 (आरबीएम10) की पहचान की है। सीएच के लिए सेलुलर और पशु मॉडल दोनों में, आरबीएम10 और स्टार-पीएपी अभिव्यक्ति को कम विनियमित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एंटी-हाइपरट्रॉफिक जीन की अभिव्यक्ति कम हो जाती है। इसके अलावा, स्टार-पीएपी-मध्यस्थ 3'-एंड प्रोसेसिंग कैंसर कोशिकाओं में एक प्रमुख एंटी-इनवेसिव तंत्र के रूप में कार्य करता है जिसके लिए सह-नियामक पीआईपीकेआई की आवश्यकता होती है। स्टार-पीएपी नॉकडाउन स्तन कार्सिनोमा में सेलुलर इनवेसिवनेस को बढ़ाता है। इन कार्यों को सिग्नलिंग मार्गों के डाउनस्ट्रीम फॉस्फोरिलेशन के माध्यम से नियंत्रित किया जाता है, और हमने स्टार-पीएपी पर लगभग 20 ऐसे परिवर्तनशील फॉस्फोरिलेशन घटनाओं की पहचान की है। इन सिग्नलिंग मार्गों और परिणामी फॉस्फोरिलेशन घटनाओं की जांच यह समझने के लिए महत्वपूर्ण होगी कि स्टार-पीएपी सीवीडी और कैंसर में सेलुलर कार्यों और परिणामों को कैसे नियंत्रित करता है।
अनुसंधान कार्यक्रम

यूकेरियोटिक mRNA को 3'-अंत में दो-चरणीय घटना में संसाधित किया जाता है: एक एंडोन्यूक्लियोलाइटिक दरार जिसके बाद पॉली (ए) पॉलीमरेज़ (पीएपी) द्वारा एडेनोसिन पूंछ को जोड़ा जाता है। स्टार-पीएपी और पीएपीए/? नाभिक में दो प्राथमिक पीएपी हैं जो mRNA के परमाणु पॉलीएडेनिलेशन में शामिल हैं। जबकि दो पीएपी समान प्रसंस्करण कारकों को साझा करते हैं, वे लक्ष्य mRNA के अलग-अलग स्थान को विनियमित करते हैं। इसके अलावा, 70% से अधिक मानव जीन (APA) में 3'-अंत में कई साइटों पर पॉलीएडेनिलेशन वैकल्पिक रूप से होता है, जो विभिन्न लंबाई वाले mRNA आइसोफॉर्म को एन्कोड करता है जो जीन अभिव्यक्ति को नियंत्रित करता है। हम इस क्रियाविधि को परिभाषित करने में रुचि रखते हैं कि विभिन्न PAP कैसे लक्ष्य mRNA का चयन करते हैं और ये लक्ष्य प्रत्येक PAP के लिए कैसे अनन्य हैं। हम अनुवादोत्तर संशोधन द्वारा PAP विशिष्टता के विनियमन का भी अध्ययन करते हैं, और कैसे UTR विशिष्टता वैकल्पिक पॉलीएडेनिलीकरण को नियंत्रित करती है।

आरएनए बाइंडिंग मोटिफ प्रोटीन 10 (आरबीएम10) एपोप्टोटिक जीन के वैकल्पिक स्प्लिसिंग का एक नियामक है। हमने आरबीएम10 के एक स्प्लिसिंग स्वतंत्र कार्य की पहचान की है जो हृदय में हाइपरट्रॉफी और हृदय विफलता में हृदय जीन के mRNA 3'-एंड प्रसंस्करण को नियंत्रित करता है। हम इस बात में रुचि रखते हैं कि आरबीएम10 हृदय हाइपरट्रॉफी और हृदय विफलता को कैसे नियंत्रित करता है और विनियमन में शामिल सिग्नलिंग मार्ग क्या हैं। हम हृदय विफलता में हृदय जीन अभिव्यक्ति के विनियमन में आरबीएम10 में फॉस्फोराइलेशन जैसे अनुवादोत्तर संशोधनों का भी अध्ययन करते हैं।

हमने बताया है कि अधिकांश लंबे गैर-कोडिंग RNA (LncRNAs) को स्टार-PAP द्वारा संसाधित या विनियमित किया जाता है। जबकि अधिकांश LncRNAs पॉलीएडेनिलेटेड होते हैं, कुछ में संशोधित 3'-छोर होता है। दिलचस्प बात यह है कि स्टार-PAP द्वारा लक्षित अधिकांश mRNAs/lncRNAs कैंसर मेटास्टेसिस (CM) और मधुमेह (DM) जैसे चयापचय रोगों से जुड़े होते हैं। प्रारंभिक अवलोकन विभिन्न रोग स्थितियों के तहत mRNAs और lncRNAs के बीच विभिन्न प्रसंस्करण पैटर्न का सुझाव देते हैं। इसके अलावा CM और DM में अलग-अलग स्टार-PAP स्तर की सूचना दी गई है। हम mRNA और lncRNA प्रसंस्करण के तंत्र

पॉली (ए) टेल्स न केवल यूकेरियोटिक mRNA 3'-एंड पर मौजूद हैं, बल्कि कुछ बैक्टीरियल mRNAs पर भी मौजूद हैं। जबकि पॉलीएडेनिलेशन यूकेरियोट्स में mRNA को स्थिर करता है, पॉली (ए) टेल की उपस्थिति बैक्टीरियल mRNA के क्षरण को चिह्नित करती है। हालांकि, कार्यात्मक अंतर के लिए सटीक तंत्र ज्ञात नहीं है। यहां, हमारा उद्देश्य दो जीवों के बीच mRNA स्थिरता के मूल तंत्र को परिभाषित करना और यह निर्धारित करना है कि दो पॉलीएडेनिलेशन और स्थिरीकरण मार्गों को क्या जोड़ता है। हमारा ट्रांसक्रिप्टोमिक्स डेटा तनाव प्रतिक्रिया, बैक्टीरियल रोगजनन और पोषक तत्वों की कमी में पॉलीएडेनिलेशन पर निर्भर mRNA स्थिरीकरण की संभावित भूमिका का दृढ़ता से सुझाव देता है।

लिपोटॉक्सिसिटी एक चयापचय विकार है जो लिपिड सिग्नलिंग मार्गों के अति-सक्रियण के परिणामस्वरूप होता है, जिससे कोशिकाओं में लिपिड मध्यवर्ती पदार्थों का संचय होता है, जिससे सेलुलर संकट होता है और अंततः लिपोएपोप्टोसिस होता है। हृदय प्रमुख रूप से प्रभावित अंगों में से एक है क्योंकि इसके कामकाज के लिए उच्च कैलोरी की आवश्यकता होती है और इसकी आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए फैटी एसिड (FAs) का व्यापक ऑक्सीकरण होता है। इस सुचारु रूप से विनियमित नेटवर्क में कोई भी गड़बड़ी कार्डियक लिपोटॉक्सिसिटी का कारण बनेगी, जिसके परिणामस्वरूप हृदय संबंधी शिथिलता और हृदय गति रुकना होगा। प्रयोगशाला में किए गए प्रारंभिक अध्ययनों से पता चला है कि लिपिड चयापचय में शामिल अधिकांश जीन और lncRNAs फॉस्फोइनोसाइटाइड (PI) सिग्नलिंग के माध्यम से मध्यस्थता वाले 3?-एंड mRNA प्रसंस्करण द्वारा संशोधित होते हैं। हमारा उद्देश्य लिपिड संरचना को प्रभावित करने वाले लिपिड मेटाबोलाइजिंग जीन के पोस्ट-ट्रांसक्रिप्शनल विनियमन और लिपोटॉक्सिक तनाव के दौरान PI सिग्नलिंग पर प्रभाव को समझना है।
वर्तमान अनुसंधान अनुदान
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2025 2020
पिछले/पूर्ण अनुसंधान अनुदान
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3'UTR दबाव अधिभार हृदय अतिवृद्धि में भूमिका के साथ हृदय जीन का विनियमन।
Department of Biotechnology, Govt. of India- 2017 [BT/PR13008/MED/30/1497/2015] 2017-2020पॉली (ए)टेल्स को जोड़ना - प्रोकैरियोट्स बनाम यूकेरियोट्स
Department of Biotechnology, Govt. of India [BT/PR13008/BAS/30/2015]- 2016 2016-2020जीन विनियमन और 3'-अंत प्रसंस्करण में आरएनए बाइंडिंग प्रोटीन आरबीएम 10 का स्प्लिसिंग स्वतंत्र कार्य
SERB, Science and Technology, Govt. of India [EMR/2015/000747]- 2017 2017-2020जीन अभिव्यक्ति में स्टार पीएपी मध्यस्थता वैकल्पिक पॉलीएडेनिलेशन 3'-अंत प्रसंस्करण की विशिष्टता और तंत्र।
Wellcome Trust-DBT India Alliance Grant [IA/I/12/1/500508]- 2012 2012-2017ऑक्सीडेटिव तनाव प्रतिक्रिया में 3'-अंत प्रसंस्करण का विनियमन - पॉली (ए) पॉलीमरेज़ की भूमिका
IYBA, Department of Biotechnology, Govt. of India 2013-2016