बिल्लियों के नारंगी फर को तय करने वाला जीन खोजा गया

 (science.org)
1 पॉइंट द्वारा GN⁺ 2024-12-03 | 1 टिप्पणियां | WhatsApp पर शेयर करें
  • बिल्लियों के नारंगी फर और तिरंगे पैटर्न को समझाने वाला आनुवंशिक सुराग 60 से अधिक वर्षों तक अनसुलझा रहा, और दो शोध टीमों ने स्वतंत्र रूप से उसी mutation तक पहुंच बनाई
  • मुख्य उम्मीदवार X chromosome पर मौजूद Arhgap36 है; नारंगी बिल्लियों के melanocyte, गैर-नारंगी बिल्लियों की तुलना में इस जीन का RNA 13 गुना अधिक बनाते पाए गए
  • mutation प्रोटीन-कोडिंग sequence में नहीं, बल्कि पास के regulatory DNA क्षेत्र की deletion में है; 188 बिल्ली genome में नारंगी, तिरंगी और tortoiseshell बिल्लियों में यही deletion मिली
  • Kyushu University की टीम ने भी जापान की 24 जंगली और पालतू बिल्लियों तथा दुनिया भर के 258 genomes में यही deletion पाई, और तिरंगी बिल्लियों की नारंगी त्वचा वाले हिस्सों में Arhgap36 RNA अधिक था
  • दोनों अध्ययन अभी peer review से पहले के preprint हैं, लेकिन वे संकेत देते हैं कि Arhgap36 की बढ़ी हुई मात्रा MC1r से अलग एक नए मार्ग के जरिए melanocyte को हल्के लाल रंगद्रव्य बनाने की दिशा में मोड़ती है

60 साल से अधिक समय से अनसुलझी फर-रंग आनुवंशिकी

  • यह बात लंबे समय से ज्ञात थी कि नारंगी बिल्लियां ज्यादातर नर होती हैं, जबकि तिरंगी (calico) और tortoiseshell बिल्लियां लगभग हमेशा मादा होती हैं
  • काली और नारंगी बिल्लियों की संतान में कई रंगों वाले बच्चे लगभग हमेशा मादा होने का तथ्य इस बात का संकेत था कि नारंगी या काला फर बनाने वाला जीन variant X chromosome पर है
  • नर बिल्लियां माता-पिता में से केवल एक X chromosome विरासत में पाती हैं, इसलिए वे आम तौर पर एक ही रंग की होती हैं
    • उदाहरण के लिए, यदि Garfield एक नर नारंगी बिल्ली है, तो उसने अपना एकमात्र X chromosome अपनी मां से पाया होगा, इसलिए उसकी मां नारंगी हो सकती है
  • मादा बिल्लियां दोनों माता-पिता से एक-एक X chromosome पाती हैं, और भ्रूण विकास के दौरान हर cell केवल दो में से एक X chromosome को व्यक्त करता है; इसे X inactivation कहा जाता है
    • त्वचा के अलग-अलग हिस्सों में कौन-सा X chromosome inactive हुआ, इसके आधार पर काले और नारंगी फर के पैच बनते हैं
    • तिरंगी बिल्लियों में कुछ cells में रंगद्रव्य उत्पादन बंद करने वाले अलग genetic mechanism के कारण सफेद फर भी जुड़ जाता है

मौजूदा MC1r मार्ग से नहीं समझाया जा सका नारंगी फर

  • मनुष्यों सहित अधिकांश mammals में लाल फर, cell surface protein MC1r के mutation से जुड़ा होता है
  • MC1r यह तय करने में शामिल है कि melanocyte गहरा pigment बनाएंगे या हल्का लाल-पीला pigment
    • MC1r activity को कम करने वाले mutation melanocyte को हल्के pigment उत्पादन की अवस्था में बनाए रखते हैं
  • लेकिन बिल्लियों का नारंगी फर केवल MC1r से समझ में नहीं आता था
    • बिल्लियों और अन्य प्रजातियों में MC1r जीन X chromosome पर नहीं होता
    • अधिकांश नारंगी बिल्लियों में MC1r mutation नहीं पाया जाता

Stanford शोध टीम को मिली Arhgap36 deletion

  • Stanford University में Greg Barsh की टीम ने नसबंदी क्लिनिक से प्राप्त 4 नारंगी भ्रूणों और 4 गैर-नारंगी भ्रूणों की त्वचा के नमूनों का विश्लेषण किया
  • टीम ने अलग-अलग त्वचा कोशिकाओं में जीन अभिव्यक्ति देखने के लिए melanocyte द्वारा बनाए गए RNA की मात्रा और संबंधित जीन को एक proxy के रूप में मापा
  • नारंगी बिल्लियों के melanocyte ने गैर-नारंगी बिल्लियों की तुलना में Arhgap36 जीन का RNA 13 गुना अधिक बनाया
    • Arhgap36, X chromosome पर स्थित है, इसलिए इसकी स्थिति नारंगी फर जीन के उम्मीदवार से मेल खाती थी
  • नारंगी बिल्लियों के Arhgap36 protein-coding DNA में कोई mutation नहीं था
    • इसके बजाय, पास का वह DNA क्षेत्र गायब था जो यह नियंत्रित कर सकता है कि cell कितना Arhgap36 बनाएंगे
  • 188 बिल्ली genomes के database की जांच में पाया गया कि नारंगी, तिरंगी और tortoiseshell बिल्लियों में यही deletion mutation मौजूद था
    • शोध परिणाम bioRxiv preprint के रूप में इस शोधपत्र में प्रकाशित हैं

Kyushu University टीम द्वारा स्वतंत्र पुष्टि

  • Kyushu University में Hiroyuki Sasaki की टीम ने भी समान प्रयोगों के जरिए वही genetic deletion पहचानी
  • यही deletion जापान की 24 जंगली और पालतू बिल्लियों तथा दुनिया भर से जुटाए गए 258 बिल्ली genomes में भी दिखाई दी
  • तिरंगी बिल्लियों की त्वचा में नारंगी हिस्सों में, भूरे या काले हिस्सों की तुलना में Arhgap36 RNA अधिक था
  • Sasaki टीम ने यह भी दर्ज किया कि चूहों, बिल्लियों और मनुष्यों में Arhgap36 जीन को ऐसे chemical modifications मिलते हैं जो मादा के दो X chromosomes में से एक पर जीन को silence करते हैं
    • इससे संकेत मिलता है कि Arhgap36, X inactivation का लक्ष्य है
  • यह स्वतंत्र अध्ययन भी bioRxiv preprint के रूप में इस शोधपत्र में प्रकाशित है

फर-रंग के नए मार्ग और बाकी सवाल

  • दोनों शोध टीमों को जब पता चला कि उन्होंने वही mutation खोजी है, तो उन्होंने preprint को एक साथ जारी करने का फैसला किया
  • दोनों अध्ययन अभी peer review से न गुजरे preprint हैं
  • दोनों समूहों ने पुष्टि की कि melanocyte में Arhgap36 की मात्रा बढ़ने पर, MC1r activity से स्वतंत्र रूप से एक molecular pathway सक्रिय होता है जो cells को हल्का लाल pigment बनाने की ओर ले जाता है
  • पहले यह ज्ञात नहीं था कि Arhgap36 त्वचा या फर के रंग को प्रभावित कर सकता है
    • Arhgap36 भ्रूण विकास के कई पहलुओं में शामिल है
    • Barsh का मानना है कि शरीर-भर के कार्यों को प्रभावित करने वाले बड़े mutation जानवर के लिए घातक हो सकते हैं
    • यह deletion mutation संभवतः केवल melanocyte में Arhgap36 के कार्य को प्रभावित करती है, इसलिए इस mutation वाली बिल्लियां स्वस्थ रहती हैं
  • University of British Columbia की Carolyn Brown के अनुसार, तिरंगी और tortoiseshell बिल्लियों में Arhgap36 का inactivation pattern X chromosome जीन जैसा ही है, लेकिन यह असामान्य है कि deletion mutation जीन activity को घटाने के बजाय बढ़ाती है
  • University of Missouri की Leslie Lyons ने कहा कि यह वही जीन है जिसका लंबे समय से इंतजार था, और फर के रंग के लिए नए molecular pathway की खोज अप्रत्याशित है
    • Lyons जानना चाहती हैं कि यह mutation पहली बार कब और कहां उभरी
    • कुछ ममीकृत मिस्री बिल्लियों के नारंगी होने के प्रमाण हैं

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1 टिप्पणियां

 
GN⁺ 2024-12-03
Hacker News की टिप्पणियां

  • हा, यही तो मैं पढ़ रहा हूं। MC1R एक G protein-coupled receptor (GPCR) है, और ARHGAP36 gene/enzyme Rho family GTPase को inactive GDP-bound state में बदलने वाला GTPase-activating factor है
    यानी यह GTP को तोड़ता है, और GTP (guanosine triphosphate) receptor को energy सप्लाई करने का काम करता है
    GTP बहुत कम या बहुत ज्यादा हो तो MC1 receptor की sensitivity बदलती है, और उसी के हिसाब से fur color भी बदलता है। इंसानों में भी वही gene होते हैं, इसलिए वही principle लागू हो सकता है
    मैं पढ़ रहा हूं कि GPCR mood और Long COVID, ME/CFS जैसी chronic diseases में क्या role निभाते हैं, और अगर GTP बहुत कम हो तो 850 से ज्यादा G protein-coupled receptors पूरे प्रभावित होते हैं। इनमें serotonin, dopamine, epinephrine receptors भी शामिल हैं
    पूरी list यहां देखी जा सकती है: https://www.guidetopharmacology.org/GRAC/ReceptorFamiliesFor...
    मुझे PNP enzyme deficiency की वजह से GTP बहुत ज्यादा होने से disability है, लेकिन receptor energy के बारे में इस discovery के बाद मेरी हालत सुधर रही है। GTP बहुत ज्यादा होने पर भी सफेद बाल आते हैं
    और GLP1 भी GPCR है
    आज यह लेख पढ़ना लगभग संयोग से बढ़कर लगा। मैं अपने ideas को गलत समझकर suicidal thoughts तक पहुंच गया था, लेकिन अब मुझे paper evidence के तौर पर इस्तेमाल करने लायक एक piece मिला है कि serotonin receptor में पर्याप्त GTP न हो तो serotonin चाहे जितना हो, cAMP के जरिए cell activation नहीं होता
    और जोड़ूं तो, बिल्ली के नारंगी हिस्सों में Arghap36 RNA ज्यादा था। Arghap36 ज्यादा होने पर GTP घटता है, और GTP घटने पर MC1R receptor को मिलने वाली energy घटती है, जिससे black/brown pigment production भी घट जाता है

    • मैं खुशी-खुशी research subject बनूंगा। मुझे 2003 में ME/CFS diagnose हुआ था और मैं 2nd-generation PwME हूं, और मेरे बेटे को भी 3rd generation के तौर पर diagnose किया गया है। मेरी पत्नी में यह किसी तरह horizontal transmission जैसा दिखा
      2009 में Dr. Nancy Klimas ने diagnosis किया था और 2010 में Mayo में extensive tests हुए थे। अगर research में मदद हो सकती हो तो कृपया गंभीरता से बताएं। contact info profile में डाल दूंगा

  • थोड़ा संबंधित material: https://vgl.ucdavis.edu/species/cat
    UC Davis feline genetics lab कई सालों से cats का genetic code decode कर रही है

    • cat coat color genetics पढ़ना मजेदार था। ऐसा लगता है कि जैसे ही आप सोचते हैं, “ठीक है, अब सब समझ आ गया!”, कोई आकर पूछता है, “तो फिर यह furball क्या है?”
    • fur pattern के लिए genetic test करने की वजह क्या होगी? लगता है कि बस बिल्ली को देखकर पता चल जाना चाहिए
      COVID/flu tests को लेकर भी ऐसा ही सवाल है। कई लोग testing को treatment process का हिस्सा मानते हैं, लेकिन असल में ऐसा नहीं है। हालांकि कोई asymptomatic spreader हो सकता है, इसलिए ऐसे tests फिर भी useful हैं

  • “किसी trait के लिए gene” जैसी कोई चीज नहीं होती। कोई gene किसी specific trait से पूरी तरह correlate करता है, इसका मतलब यह नहीं कि वह gene सिर्फ वही काम करता है
    वह gene हजारों काम कर सकता है, और उनमें से एक बस संयोग से fur color हो सकता है

    • लेख के आखिर में यह पहले ही cover किया गया है:

      पहले किसी को नहीं पता था कि Arhgap36 skin या fur color को प्रभावित कर सकता है। Barsh के मुताबिक यह gene embryonic development के कई पहलुओं में शामिल है, और शरीर भर में function को प्रभावित करने वाली बड़ी mutation शायद जानवर को मार देगी। लेकिन यह deletion mutation सिर्फ melanocytes में Arhgap36 function को प्रभावित करती दिखती है, इसलिए उस mutation वाली बिल्लियां स्वस्थ होने के साथ-साथ cute भी हैं

    • gene कुछ भी न करे, सिर्फ एक काम करे, या कई काम करे—कुछ भी हो सकता है। कभी-कभी वह सिर्फ color को प्रभावित करता है, लेकिन अक्सर ऐसा नहीं होता
      यह बात article में पहले ही cover है, इसलिए इस comment का मकसद क्या है, मुझे ठीक से समझ नहीं आया
    • तो क्या fur color के लिए कोई अलग secondary “something” होता है, जो color तय करने के लिए उस gene को reference करता है? और क्या fur length जैसी दूसरी secondary “something” भी उसी gene का इस्तेमाल करके तय हो सकती है?
    • सही। उदाहरण के लिए इंसानों में red hair dental fear से correlate करता है
      https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC2740987/
    • genetics papers अक्सर causality की समस्या ऐसे हल करते हैं कि शुरुआत में “correlation is not causation” लिख देते हैं, और बाकी text ऐसे लिखते हैं जैसे causation हो
      experiments मुश्किल होते हैं, इसलिए बहुत दोष देना ठीक नहीं, लेकिन results पर बहुत ज्यादा भरोसा न करना बेहतर है

  • इंसान दूसरे mammals के साथ genes का बड़ा हिस्सा share करते हैं। क्या cat fur genes इंसानों के body hair genes जैसे ही genes हैं? क्या cats का orange gene इंसानों के red hair gene से मिलता-जुलता है?

    • नहीं, cats दूसरे mammals से थोड़ी अलग हैं
      इंसानों समेत ज्यादातर mammals में red hair Mc1r नाम के cell-surface protein की mutation से होता है। यह protein तय करता है कि melanocytes skin या hair में dark pigment बनाएंगे या हल्का reddish-yellow pigment। Mc1r activity घटाने वाली mutation हो तो melanocytes लगातार हल्का pigment बनाते रहते हैं
      लेकिन Mc1r को encode करने वाला gene cats के orange fur को explain नहीं कर पाया। cats या दूसरी species में यह gene X chromosome पर नहीं होता, और ज्यादातर orange cats में Mc1r mutation भी नहीं होती। Stanford के geneticist Greg Barsh इसे “genetic mystery and conundrum” कहते हैं
    • article पढ़ें तो यह भी explain है कि दोनों mechanisms कैसे काम करते हैं

  • यह दिलचस्प है कि 60 साल से खोजी जा रही चीज का जवाब आखिरकार दो independent research teams ने लगभग एक साथ खोज लिया

    • https://en.wikipedia.org/wiki/Multiple_discovery
    • अगर कोई काम इतना सस्ता और practical हो गया कि एक व्यक्ति या एक team उसे कर सके, तो संभावना है कि दो या उससे ज्यादा teams भी कर सकती थीं
    • ऐसा होने की वजह यह है कि MC1R जिस G protein-coupled receptor family में आता है, वह drug development targets के रूप में actively researched है
      https://www.nature.com/articles/s41392-024-01803-6
    • technology advances की वजह से research की speed बढ़ गई होगी