8 अप्रैल, 2023 - शैली जोन्स
अपडेट - 25 जुलाई 2023
डीएनए और मस्तिष्क के कार्य के बीच का संबंध जटिल और बहुमुखी है। जबकि डीएनए मस्तिष्क के विकास और कार्य के लिए ब्लूप्रिंट प्रदान करता है, मस्तिष्क का कार्य डीएनए को भी प्रभावित कर सकता है।
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आईये देखें की कैसे मस्तिष्क का कार्य डीएनए को प्रभावित कर सकता है।
एपिजेनेटिक बदलाव डीएनए मॉलिक्यूल में परिवर्तन हैं जो अंतर्निहित जेनेटिक कोड को नहीं बदलते हैं। लेकिन ये बदलाव जीन एक्सप्रेशन को प्रभावित कर सकते हैं। ब्रेन फंक्शन विभिन्न तरीकों से एपिजेनेटिक बदलावों को प्रभावित कर सकता है, जिसमें तनाव, पर्यावरणीय कारक और अनुभव शामिल हैं। उदाहरण के लिए, अध्ययनों से पता चला है कि प्रारंभिक जीवन में तनाव एपिजेनेटिक बदलावों को जन्म दे सकता है जो तनाव और भावना विनियमन से संबंधित जीन की अभिव्यक्ति को बदल देता है।
DNA methyltransferases (DNMTs) के रूप में जाने जाने वाले कुछ एन्ज़इम्स की क्रिया के माध्यम से मस्तिष्क का कार्य डीएनए बदलाव को प्रभावित कर सकता है। ये एन्ज़इम्स डीएनए मॉलिक्यूल पर विशिष्ट साइटों पर मिथाइल ग्रुप नामक एक केमिकल ग्रुप जोड़ते हैं, जो जीन अभिव्यक्ति को प्रभावित कर सकता है।
अध्ययनों से पता चला है कि DNMT एक्टिविटी, स्ट्रेस, लर्निंग और मेमोरी, और दवाओं या अन्य पर्यावरणीय उत्तेजनाओं सहित मस्तिष्क के कार्य से संबंधित विभिन्न कारकों से प्रभावित हो सकती है। उदाहरण के लिए, मस्तिष्क के कुछ क्षेत्रों में DNMT एक्टिविटी को बढ़ाने के लिए स्ट्रेस ज़िम्मेदार है, जिससे जीन अभिव्यक्ति में परिवर्तन होता है जो एंग्जायटी या डिप्रेशन में योगदान कर सकता है।
DNMTs के अलावा, अन्य एपिजेनेटिक प्रभाव भी मस्तिष्क के कार्य द्वारा डीएनए बदलाव में भूमिका निभा सकते हैं। इनमें हिस्टोन बदलाव शामिल है, जिसमें सेल्स में डीएनए पैकेज करने वाले प्रोटीन में परिवर्तन शामिल हैं, और नोन-कोडिंग RNA मॉलिक्यूल, जो डीएनए या अन्य RNA मोलेक्युल्स के साथ मिलके जीन अभिव्यक्ति को नियंत्रित कर सकते हैं।
न्यूरोनल एक्टिविटी डीएनए को भी प्रभावित कर सकती है। उदाहरण के लिए, अध्ययनों से पता चला है कि न्यूरोनल एक्टिविटी क्रोमैटिन स्ट्रक्चर में परिवर्तन ला सकती है, जो जीन एक्सप्रेशन और फंक्शन को प्रभावित कर सकती है। इसके अलावा, हाल के शोध ने सुझाव दिया है कि न्यूरॉन्स जेनेटिक मटेरियल, जैसे कि microRNAs, मस्तिष्क में अन्य सेल्स को भी ट्रांसफर कर सकते हैं, जो उन सेल्स में जीन एक्सप्रेशन और फंक्शन को प्रभावित कर सकते हैं।
अध्ययनों से पता चला है कि न्यूरोनल एक्टिविटी histone acetyltransferases (HATs) नामक एन्ज़इम्स की गतिविधि को उत्तेजित कर सकती है। ये डीएनए से जुड़े हिस्टोन प्रोटीन में एसिटाइल ग्रुप्स जोड़ते हैं। इस मॉडिफिकेशन से जीन की अभिव्यक्ति में वृद्धि हो सकती है। इसके विपरीत, अन्य एन्ज़इम्स जैसे histone deacetylases (HDACs) एसिटाइल ग्रुप्स को हिस्टोन से हटा सकते हैं। इससे जीन की अभिव्यक्ति में कमी आती है। अध्ययनों से पता चला है कि HDAC एक्टिविटी को dopamine और serotonin जैसे न्यूरोट्रांसमीटर द्वारा बाधित किया जा सकता है।
हिस्टोन मॉडिफिकेशन्स के अलावा, न्यूरोनल एक्टिविटी भी डीएनए मिथाइलेशन को प्रभावित कर सकती है। इस प्रक्रिया में डीएनए में मिथाइल ग्रुप्स जोड़े जाते हैं, जो जीन एक्सप्रेशन को दबा सकते हैं। अध्ययनों से पता चला है कि न्यूरोनल एक्टिविटी DNA methyltransferases (DNMTs) की एक्टिविटी को प्रभावित कर सकती है, जो डीएनए मिथाइलेशन को उत्प्रेरित करती है।
न्यूरॉनल प्लास्टिसिटी मस्तिष्क की अनुभवों और पर्यावरणीय कारकों के जवाब में परिवर्तन की क्षमता है। इस प्रक्रिया में जीन एक्सप्रेशन और फंक्शन में परिवर्तन शामिल हैं, जो डीएनए मॉडिफिकेशन्स से प्रभावित हो सकते हैं।
अध्ययनों से पता चला है कि न्यूरोनल एक्टिविटी ट्रांसक्रिप्शन कारक CREB (cAMP response element-binding protein) को सक्रिय कर सकती है, जो लॉन्ग-टर्म मेमोरी फार्मेशन के लिए महत्वपूर्ण जीन एक्सप्रेशन में बदलाव ला सकती है। CREB cAMP रिस्पांस एलिमेंट्स (CREs) के रूप में जाने वाले विशिष्ट डीएनए सीक्वेंसेस से जुड़ सकता है और सिनैप्टिक प्लास्टिसिटी और मेमोरी कंसोलिडेशन में शामिल जीनों की अभिव्यक्ति को नियंत्रित कर सकता है।
CREB के अलावा, अन्य transcription factors जैसे BDNF (brain-derived neurotrophic factor) और NF-kB (परमाणु कारक कप्पा बी) को भी न्यूरोनल प्लास्टिसिटी को प्रभावित करने के लिए दिखाया गया है और जीन एक्सप्रेशन में परिवर्तन को प्रेरित कर सकता है जो डीएनए स्ट्रक्चर को बदल सकता है।
हिस्टोन मॉडिफिकेशन्स और डीएनए मिथाइलेशन जैसे एपिजेनेटिक मॉडिफिकेशन्स भी न्यूरोनल प्लास्टिसिटी से प्रभावित हो सकते हैं, जिससे जीन एक्सप्रेशन में परिवर्तन हो सकता है जो मस्तिष्क के कार्य और व्यवहार को बदल सकता है। उदाहरण के लिए, अध्ययनों से पता चला है कि न्यूरोनल एक्टिविटी के जवाब में हिस्टोन एसिटिलेशन और मिथाइलेशन में परिवर्तन हो सकता है। यह जीन एक्सप्रेशन में परिवर्तन करते हैं जो सिनैप्टिक प्लास्टिसिटी और मेमोरी फॉर्मेशन के लिए महत्वपूर्ण हैं।
न्यूरल स्टेम सेल्स मस्तिष्क में नए न्यूरॉन्स उत्पन्न करने के लिए जिम्मेदार होती हैं, और डीएनए मॉडिफिकेशन्स से प्रभावित हो सकती हैं। उदाहरण के लिए, अध्ययनों से पता चला है कि डीएनए मिथाइलेशन विभिन्न प्रकार के न्यूरॉन्स में न्यूरल स्टेम सेल्स के डिफ्रेंटिएशन को नियंत्रित कर सकता है। न्यूरल स्टेम सेल (NSCs) एक प्रकार के स्टेम सेल हैं जो विभिन्न प्रकार की न्यूरल सेल्स में अंतर कर सकती हैं, जिनमें न्यूरॉन्स और ग्लिअल सेल शामिल हैं। इन सेल्स में एपिजेनेटिक रेगुलेशन नामक प्रक्रिया के माध्यम से डीएनए को बदलने की क्षमता होती है।
ऐसे कई कंपाउंड्स हैं जो डीएनए मॉडिफिकेशन में शामिल हैं, या तो डीएनए के साथ सीधे संपर्क के माध्यम से या डीएनए मिथाइलेशन और हिस्टोन मॉडिफिकेशन जैसे एपिजेनेटिक प्रक्रियाओं के नियमन के माध्यम से।
S-adenosylmethionine (SAM) जैसे मिथाइल डोनर डीएनए मिथाइलेशन की प्रक्रिया में शामिल होते हैं, जो डीएनए के साइटोसिन बेस में मिथाइल ग्रुप को जोड़ता है। यह मॉडिफिकेशन जीन एक्सप्रेशन को बदल सकता है।
एन्ज़इम्स जो हिस्टोन प्रोटीन को संशोधित करते हैं, जो सेल्स में डीएनए से जुड़े होते हैं, डीएनए मॉडिफिकेशन में भी शामिल होते हैं। उदाहरण के लिए, histone acetyltransferases (HATs) एसिटाइल ग्रुप्स को हिस्टोन में जोड़ते हैं, जिससे जीन एक्सप्रेशन में परिवर्तन हो सकता है, जबकि histone deacetylases (HDACs) एसिटाइल ग्रुप्स को हटाते हैं, जिससे जीन दमन में परिवर्तन होता है।
microRNAs (miRNAs) और small interfering RNAs (siRNAs) जैसे स्माल नॉन-कोडिंग RNAs मैसेंजर आरएनए (mRNA) के साथ अपनी बातचीत के माध्यम से जीन एक्सप्रेशन के नियमन में शामिल हैं। इन इंटरैक्शन से mRNA डिग्रडेशन या ट्रांसलेशनल अवरोध हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप जीन एक्सप्रेशन में परिवर्तन हो सकता है।
विभिन्न पर्यावरणीय टॉक्सिन्स भी डीएनए स्ट्रक्चर और कार्य को संशोधित कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, तम्बाकू के धुएँ के संपर्क में आने से डीएनए की क्षति हो सकती है जो जीन एक्सप्रेशन को बदल सकता है और कैंसर के विकास में योगदान कर सकता है।
कई दवाएं विकसित की गई हैं जो एपिजेनेटिक कार्यों को लक्षित करती हैं और डीएनए स्ट्रक्चर और कार्य को संशोधित कर सकती हैं। इनमें डीएनए मिथाइलेशन इनहिबिटर जैसे 5-azacytidine और हिस्टोन डीएसेटाइलेज़ इनहिबिटर जैसे वोरिनोस्टैट शामिल हैं।
टेस्टोस्टेरोन एक सेक्स हार्मोन है जो मुख्य रूप से पुरुष सेक्सुअल विशेषताओं के विकास से जुड़ा है। हालांकि, बढ़ते सबूत बताते हैं कि टेस्टोस्टेरोन एपिजेनेटिक प्रक्रियाओं के माध्यम से डीएनए मॉडिफिकेशन में भी भूमिका निभा सकता है।
टेस्टोस्टेरोन डीएनए मॉडिफिकेशन को प्रभावित करने वाले प्रमुख तरीकों में से एक एण्ड्रोजन रिसेप्टर्स के साथ अपनी बातचीत के माध्यम से है, जो प्रोटीन हैं जो टेस्टोस्टेरोन से जुड़ते हैं और जीन एक्सप्रेशन को नियंत्रित करते हैं। एण्ड्रोजन रिसेप्टर्स मस्तिष्क सहित विभिन्न प्रकार के टिश्यूस में मौजूद होते हैं, और कई सेलुलर प्रक्रियाओं के नियमन में शामिल होते हैं।
अध्ययनों से पता चला है कि टेस्टोस्टेरोन एण्ड्रोजन रिसेप्टर्स की क्रिया के माध्यम से जीन एक्सप्रेशन को नियंत्रित कर सकता है, जिससे डीएनए मिथाइलेशन और हिस्टोन मॉडिफिकेशन में परिवर्तन हो सकता है। उदाहरण के लिए, अध्यनों से पता चला है कि टेस्टोस्टेरोन उपचार से मस्तिष्क में डीएनए मिथाइलेशन और हिस्टोन एसिटिलेशन में परिवर्तन होता है, जो सिनैप्टिक प्लास्टिसिटी और कॉग्निटिव फंक्शन से संबंधित जीन एक्सप्रेशन में परिवर्तन से जुड़ा है।
टेस्टोस्टेरोन अन्य एपिजेनेटिक रेगुलेटर्स के साथ भी बातचीत कर सकता है, जैसे कि microRNAs, जो स्माल नॉन-कोडिंग RNAs हैं जो जीन एक्सप्रेशन को नियंत्रित कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, अध्यनों से पता चला है कि टेस्टोस्टेरोन उपचार ने microRNAs की अभिव्यक्ति में परिवर्तन करता है जो न्यूरोप्रोटेक्शन और सिनैप्टिक प्लास्टिसिटी से संबंधित जीन एक्सप्रेशन में परिवर्तन से जुड़ा है।
डीएनए और मस्तिष्क के कार्य के बीच का संबंध जटिल और बहुमुखी है। जबकि डीएनए मस्तिष्क के विकास और कार्य के लिए ब्लूप्रिंट प्रदान करता है, मस्तिष्क का कार्य भी एपिजेनेटिक मॉडिफिकेशन्स, न्यूरोनल एक्टिविटीज़, न्यूरोनल प्लास्टिसिटी और न्यूरल स्टेम सेल के माध्यम से डीएनए को प्रभावित कर सकता है।
मस्तिष्क का कार्य डीएनए के अनुक्रम को नहीं बदलता है, लेकिन यह एपिजेनेटिक्स नामक प्रक्रिया के माध्यम से जीन अभिव्यक्ति को प्रभावित कर सकता है। एपिजेनेटिक परिवर्तनों में डीएनए अणु या संबंधित प्रोटीन में संशोधन शामिल होते हैं, जो कोशिकाओं द्वारा जीन को पढ़ने के तरीके को प्रभावित करते हैं, और बाद में वे व्यक्त होते हैं या नहीं।
एपिजेनेटिक्स जीन अभिव्यक्ति में परिवर्तन को संदर्भित करता है जिसमें अंतर्निहित डीएनए अनुक्रम में परिवर्तन शामिल नहीं होता है। ये परिवर्तन पर्यावरण और व्यवहार सहित विभिन्न कारकों के कारण हो सकते हैं, और ये संभावित रूप से पीढ़ियों तक चले आ सकते हैं।
मस्तिष्क की गतिविधि, जैसे सीखना, स्मृति निर्माण, या तनाव प्रतिक्रिया, एपिजेनेटिक परिवर्तन का कारण बन सकती है। यह जैव रासायनिक प्रक्रियाओं को प्रभावित करके होता है जो डीएनए पर रासायनिक टैग जोड़ते या हटाते हैं, जीन अभिव्यक्ति को बदलते हैं और परिणामस्वरूप न्यूरोनल फ़ंक्शन और व्यवहार को प्रभावित करते हैं।
हाँ, मस्तिष्क में तनाव-प्रेरित परिवर्तन एपिजेनेटिक तंत्र के माध्यम से डीएनए को प्रभावित कर सकते हैं। उच्च तनाव के स्तर से जैव रासायनिक परिवर्तन हो सकते हैं, जैसे डीएनए में मिथाइल समूहों का जुड़ना, जो जीन के व्यक्त होने के तरीके को बदल सकता है और संभावित रूप से मानसिक स्वास्थ्य विकारों में योगदान कर सकता है।
एपिजेनेटिक परिवर्तन तंत्रिका प्लास्टिसिटी में शामिल जीन की अभिव्यक्ति को विनियमित करके और सिनैप्स को मजबूत करके स्मृति निर्माण को प्रभावित करते हैं, जो सीखने और स्मृति के लिए महत्वपूर्ण प्रक्रियाएं हैं।
विवादास्पद होते हुए भी, कुछ अध्ययनों से पता चलता है कि कुछ एपिजेनेटिक परिवर्तन, जिनमें मस्तिष्क के कार्य से जुड़े परिवर्तन भी शामिल हैं, विरासत में मिल सकते हैं। ट्रांसजेनरेशनल एपिजेनेटिक्स के रूप में जाना जाने वाला यह क्षेत्र अभी भी गहन जांच के अधीन है।
हाँ, आहार संबंधी कारक मस्तिष्क की कार्यप्रणाली और डीएनए पर प्रभाव डाल सकते हैं। कुछ पोषक तत्व एपिजेनेटिक प्रक्रियाओं को प्रभावित कर सकते हैं, जीन अभिव्यक्ति को प्रभावित कर सकते हैं, और बाद में अनुभूति और मनोदशा जैसे मस्तिष्क कार्यों को नियंत्रित कर सकते हैं।
नए कौशल सीखने से आपके डीएनए का क्रम नहीं बदलता है, लेकिन यह कुछ जीनों की अभिव्यक्ति को प्रभावित कर सकता है। यह मस्तिष्क की प्लास्टिसिटी का हिस्सा है, जो इसे नए अनुभवों या सीखने के जवाब में अनुकूलित करने की अनुमति देता है।
न्यूरोट्रांसमीटर एपिजेनेटिक प्रक्रियाओं को प्रभावित कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, न्यूरोट्रांसमीटर गतिविधि जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं के एक समूह को जन्म दे सकती है जिसके परिणामस्वरूप डीएनए या हिस्टोन प्रोटीन पर रासायनिक टैग जुड़ते या हटते हैं, जिससे जीन अभिव्यक्ति प्रभावित होती है।
हां, पर्यावरणीय कारक एपिजेनेटिक तंत्र के माध्यम से मस्तिष्क के कार्य और डीएनए दोनों को प्रभावित कर सकते हैं। ऐसे कारकों के उदाहरणों में आहार, विषाक्त पदार्थों के संपर्क में आना, तनाव और शारीरिक गतिविधि शामिल हैं।
उम्र बढ़ने से मस्तिष्क की कार्यक्षमता प्रभावित होती है और एपिजेनेटिक्स की प्रक्रिया के माध्यम से डीएनए में भी बदलाव हो सकता है। ये परिवर्तन जीन अभिव्यक्ति को प्रभावित कर सकते हैं, संभावित रूप से संज्ञानात्मक गिरावट और न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों में योगदान कर सकते हैं।
मस्तिष्क के कार्य में परिवर्तन, एपिजेनेटिक्स के माध्यम से जीन अभिव्यक्ति को प्रभावित करना, संभावित रूप से मानसिक स्वास्थ्य विकारों में योगदान कर सकता है। उदाहरण के लिए, तनाव-प्रेरित एपिजेनेटिक परिवर्तनों को अवसाद और चिंता जैसी स्थितियों में शामिल किया गया है।
न्यूरोएपिजेनेटिक्स एपिजेनेटिक्स का एक उपक्षेत्र है जो इस बात पर ध्यान केंद्रित करता है कि एपिजेनेटिक तंत्र मस्तिष्क के विकास, सीखने, स्मृति और तंत्रिका संबंधी विकारों की संभावित शुरुआत सहित तंत्रिका तंत्र के कार्यों को कैसे प्रभावित करते हैं।
ध्यान मस्तिष्क के कार्य को प्रभावित कर सकता है, और कुछ शोध से पता चलता है कि यह एपिजेनेटिक परिवर्तनों के माध्यम से डीएनए को भी प्रभावित कर सकता है। नियमित ध्यान तनाव और सूजन से संबंधित जीन अभिव्यक्ति में परिवर्तन से जुड़ा हुआ है।
आघात मस्तिष्क में डीएनए अनुक्रम को नहीं बदलता है, लेकिन इससे एपिजेनेटिक परिवर्तन हो सकते हैं जो जीन अभिव्यक्ति को बदल देते हैं, जो संभावित रूप से पोस्ट-ट्रॉमेटिक स्ट्रेस डिसऑर्डर (पीटीएसडी) जैसी स्थितियों में योगदान देता है।
हाँ, व्यायाम मस्तिष्क की कार्यप्रणाली पर प्रभाव डालता है और एपिजेनेटिक संशोधनों के माध्यम से डीएनए को प्रभावित कर सकता है। नियमित शारीरिक गतिविधि मस्तिष्क स्वास्थ्य में शामिल जीन की अभिव्यक्ति में परिवर्तन से जुड़ी हुई है, जिसमें न्यूरोप्लास्टिकिटी और अनुभूति से संबंधित जीन भी शामिल हैं।
मस्तिष्क में कुछ एपिजेनेटिक परिवर्तन प्रतिवर्ती हो सकते हैं। जीवनशैली में बदलाव, औषधीय हस्तक्षेप और अन्य चिकित्सीय रणनीतियाँ संभावित रूप से इनमें से कुछ संशोधनों को उलट सकती हैं, लेकिन यह क्षेत्र अभी भी सक्रिय अनुसंधान के अधीन है।
नींद मस्तिष्क के कार्य को प्रभावित करती है और एपिजेनेटिक परिवर्तनों के माध्यम से डीएनए को प्रभावित कर सकती है। नींद की गुणवत्ता और अवधि दोनों को जीन अभिव्यक्ति में संशोधन से जोड़ा गया है जो अनुभूति और मनोदशा सहित मस्तिष्क के कार्य के विभिन्न पहलुओं को प्रभावित कर सकता है।
एपिजेनेटिक मार्कर डीएनए या संबंधित प्रोटीन में जोड़े गए रासायनिक टैग हैं जो जीन अभिव्यक्ति को प्रभावित करते हैं। सीखने या तनाव प्रतिक्रिया जैसी मस्तिष्क गतिविधि, जैव रासायनिक प्रक्रियाओं को जन्म दे सकती है जिसके परिणामस्वरूप इन मार्करों को जोड़ा या हटाया जा सकता है, जिससे जीन अभिव्यक्ति प्रभावित होती है।
हां, जीवनशैली में बदलाव मस्तिष्क की कार्यप्रणाली और डीएनए को प्रभावित कर सकता है। आहार, व्यायाम, नींद और तनाव प्रबंधन जैसे कारक एपिजेनेटिक प्रक्रियाओं को प्रभावित कर सकते हैं, जिससे जीन अभिव्यक्ति और मस्तिष्क समारोह के विभिन्न पहलुओं पर असर पड़ता है।
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