मायोजेनेसिस

मायोजेनेसिस कंकाल की मांसपेशियों का निर्माण है, विशेषकर भ्रूण के विकास के समय। मांसपेशी फाइबर सामान्यतः पूर्ववर्ती मायोब्लास्ट के संलयन के माध्यम से बहुकेन्द्रीय फाइबर में बनते हैं जिन्हें मायोट्यूब कहा जाता है। भ्रूण के प्रारम्भिक विकास में, मायोब्लास्ट या तो कोशिका प्रसार कर सकते हैं, या कोशिकीय विभेदन मायोट्यूब में कर सकते हैं। विवो में इस चयन को क्या नियंत्रित करता है यह सामान्यतः अस्पष्ट है। यदि कोशिका संवर्धन में रखा जाता है, तो अधिकांश मायोब्लास्ट फैलेंगे यदि पर्याप्त फाइब्रोब्लास्ट वृद्धि कारक (एफजीएफ) या अन्य वृद्धि कारक कोशिकाओं के निकट के माध्यम में स्थित हो। जब विकास कारक समाप्त हो जाता है, मायोब्लास्ट विभाजन संवृत कर देते हैं और मायोट्यूब में टर्मिनल विभेदन से गुजरते हैं। मायोब्लास्ट विभेदन चरणों में आगे बढ़ता है। पहले चरण में, कोशिका चक्र से बाहर निकलना और कुछ जीनों की अभिव्यक्ति के प्रारम्भ सम्मिलित है।

इस प्रकार से विभेदन के दूसरे चरण में मायोब्लास्ट का दूसरे के साथ संरेखण सम्मिलित है। अध्ययनों से पता चला है कि चूहे और चूजे के मायोब्लास्ट भी सम्मिलित तंत्र के विकासवादी संरक्षण का सुझाव देते हुए दूसरे के साथ पहचान और संरेखित कर सकते हैं।

इस प्रकार से तीसरा चरण वास्तविक कोशिका संलयन ही है। इस अवस्था में, कैल्शियम आयनों की उपस्थिति महत्वपूर्ण होती है। मनुष्यों में संलयन एडम12 जीन और कई अन्य प्रोटीनों द्वारा कोडित मेटेलोप्रोटीनेज के समूह द्वारा सहायता प्राप्त है। संलयन में सरकोलेममा में एक्टिन की भर्ती सम्मिलित होती है, इसके बाद निकट स्थितिक और छिद्र का निर्माण होता है जो बाद में तीव्रता से चौड़ा होता है।

प्रक्रिया के समय अभिव्यक्त होने वाले नवीन जीन और उनके प्रोटीन उत्पाद कई प्रयोगशालाओं में सक्रिय जांच के अधीन हैं। इस प्रकार से वे सम्मिलित करते हैं:
 * 1) एमईएफ2, जो मायोजेनेसिस को बढ़ावा देते हैं।
 * 2) सीरम प्रतिक्रिया कारक (एसआरएफ) रेखित अल्फा-एक्टिन जीन की अभिव्यक्ति के लिए आवश्यक होने के कारण मायोजेनेसिस के समय केंद्रीय भूमिका निभाता है। कंकाल अल्फा-एक्टिन की अभिव्यक्ति को एण्ड्रोजन संग्राहक द्वारा भी नियंत्रित किया जाता है; स्टेरॉयड इस प्रकार मायोजेनेसिस को नियंत्रित कर सकते हैं।
 * 3) मायोजेनिक नियामक कारक (एमईएफ): मयोडी, मायिफ5, मायिफ6 और मायोजेनिन।

अवलोकन
मांसपेशियों के विकास, या मायोजेनेसिस के कई चरण (नीचे सूचीबद्ध) हैं। इस प्रकार से प्रत्येक चरण में विभिन्न संबंधित अनुवांशिक कारक होते हैं जिनकी कमी के परिणामस्वरूप मांसपेशियों के दोष होंगे।

परिसीमन
संबद्ध आनुवंशिक कारक: पैक्स3 और सी-मेट

पैक्स3 में उत्परिवर्तन सी मेट अभिव्यक्ति में विफलता का कारण बन सकता है। इस प्रकार के उत्परिवर्तन के परिणामस्वरूप पार्श्व प्रवासन की कमी होगी।

पैक्स3 सी-मेट के प्रतिलेखन की मध्यस्थता करता है और मयोडी अभिव्यक्ति की सक्रियता के लिए उत्तरदायी है- मयोडी के फलनों में से उपग्रह कोशिकाओं की पुनर्योजी क्षमता को बढ़ावा देना है (नीचे वर्णित)। पैक्स3 सामान्यतः भ्रूण के विकास के समय अपने उच्चतम स्तर पर व्यक्त किया जाता है और भ्रूण के चरणों के समय कुछ मात्रा में व्यक्त किया जाता है; यह अभिगामी निम्नाक्ष कोशिकाओं और आदिचर्मपेशी खंड कोशिकाओं में व्यक्त किया जाता है, परन्तु मुख की मांसपेशियों के विकास के समय निश्चित व्यक्त नहीं किया जाता है। पैक्स3 में उत्परिवर्तन वार्डनबर्ग सिंड्रोम I और III के साथ-साथ क्रानियोफेशियल-डेफनेस-हैंड सिंड्रोम सहित कई प्रकार की जटिलताएं उत्पन्न कर सकता है। वॉर्डनबर्ग सिंड्रोम प्रायः जन्मजात विकारों से जुड़ा होता है जिसमें आंतों के मार्ग और रीढ़ की हड्डी, स्कैपुला की ऊंचाई, अन्य लक्षणों के बीच सम्मिलित होती है। प्रत्येक चरण में विभिन्न संबद्ध अनुवांशिक कारक होते हैं जिनके बिना मांसपेशियों के दोष होते हैं।

प्रवासन
एसोसिएटेड जेनेटिक कारक: हेपेटोसाइट विकास कारक और एलबीएक्स1 इस प्रकार से इन अनुवांशिक कारकों में उत्परिवर्तन प्रवासन की कमी का कारण बनता है।

एलबीएक्स1 पृष्ठीय अग्रपाद में मांसपेशियों के विकास और संनिर्माण के साथ-साथ विसंक्रमण के बाद अंग में पृष्ठीय मांसपेशियों के संचलन के लिए उत्तरदायी है। एलबीएक्स1 के बिना, अंग की मांसपेशियां ठीक से बनने में विफल रहेंगी; अध्ययनों से पता चला है कि इस विलोपन से पश्च अंग की मांसपेशियां गंभीर रूप से प्रभावित होती हैं, जबकि उदर मांसपेशी प्रवासन के परिणामस्वरूप मात्र आकुंचक मांसपेशियां अग्रपाद की मांसपेशियों में बनती हैं।

सी-मेट संग्राहक टाइरोसिन किनसे है जो माइग्रेट मायोब्लास्ट के अस्तित्व और प्रसार के लिए आवश्यक है। सी-मेट की कमी द्वितीयक मायोजेनेसिस को बाधित करती है और जैसा कि एलबीएक्स1 में होता है- अंग मांसलता के निर्माण को रोकता है। यह स्पष्ट है कि सी-मेट प्रवासन के अतिरिक्त प्रदूषण और प्रसार में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। सी-मेट के अनुलेख के लिए पैक्स3 की आवश्यकता है।

प्रसार
एसोसिएटेड जेनेटिक कारक: पैक्स3, सी-मेट, मोक्स2, एमएसएक्स1, सिक्स, मायिफ5 और मयोडी

इस प्रकार से मोक्स2 (जिसे मेओक्स-2 भी कहा जाता है) मेसोडर्म और क्षेत्रीय विशिष्टता को सम्मिलित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। मोक्स2 के कार्य के ह्रासन से मायोजेनिक अग्रदूतों के प्रसार को रोका जा सकेगा और अंग की मांसपेशियों के असामान्य आकृति का कारण होगा। विशेष रूप से, अध्ययनों से पता चला है कि हिंद अंग गंभीर रूप से आकार में कम हो जाते हैं जबकि विशिष्ट अग्रपाद मांसपेशियां बनने में विफल हो जाएंगी।

अतः उचितमायोब्लास्ट प्रसार के लिए मायिफ5 आवश्यक है। अध्ययनों से पता चला है कि अंतरापर्शुक और पैरास्पाइनल क्षेत्रों में चूहों की मांसपेशियों के विकास को मायिफ-5 को निष्क्रिय करके विलंबित किया जा सकता है। मायिफ5 को मायोजेनेसिस में शीघ्र से शीघ्र व्यक्त नियामक कारक जीन माना जाता है। यदि मायिफ-5 और मयोडी दोनों निष्क्रिय हैं, तो कंकाल की मांसपेशी का पूर्ण अभाव होगा। ये परिणाम मायोजेनेसिस की जटिलता और उचित मांसपेशियों के विकास में प्रत्येक आनुवंशिक कारक के महत्व को प्रकट करते हैं।



निर्धारण
संबद्ध आनुवंशिक कारक: मायिफ5 और मयोडी मायोजेनेसिस निर्धारण में सबसे महत्वपूर्ण चरणों में से को मायोजेनिक कोशिकाओं को सामान्य रूप से प्रगति करने के लिए मायिफ5 और मयोडी दोनों को ठीक से कार्य करने की आवश्यकता होती है। किसी भी संबद्ध आनुवंशिक कारक में उत्परिवर्तन कोशिकाओं को गैर-पेशी फ़िनोटाइप अपनाने का कारण बनेगा।

जैसा कि पहले कहा गया है, मायिफ5 और मयोडी का संयोजन मायोजेनेसिस की सफलता के लिए महत्वपूर्ण है। मयोडी और मायिफ5 दोनों मायोजेनिक बीएचएलएच (बेसिक हेलिक्स-लूप-हेलिक्स) प्रोटीन अनुलेख वर्ग के सदस्य हैं। इस प्रकार से कोशिकाएँ जो मायोजेनिक बीएचएलएच प्रतिलेखन कारक (मयोडी या मायिफ5 सहित) बनाती हैं, मांसपेशी कोशिका के रूप में विकास के लिए प्रतिबद्ध हैं। फलस्वरूप, मायिफ5 और मयोडी के साथ विलोपन के परिणामस्वरूप कंकाल की मांसपेशियों के निर्माण का पूर्ण अभाव होता है। शोध से पता चला है कि मयोडी प्रत्यक्षतः अपने जीन को सक्रिय करता है; इसका अर्थ यह है कि बनाया गया प्रोटीन मयोडी जीन को बांधता है और मयोडी प्रोटीन उत्पादन का चक्र जारी रखता है। इस बीच, मायिफ5 अभिव्यक्ति को ध्वनिक जाहक, डब्ल्यूएनt1 और मयोडी द्वारा ही नियंत्रित किया जाता है। मायिफ5 को विनियमित करने में मयोडी की भूमिका को ध्यान में रखते हुए, दो आनुवंशिक कारकों की महत्वपूर्ण परस्परता स्पष्ट हो जाती है।

भेद
एसोसिएटेड जेनेटिक कारक: मायोजेनिन, एमसीएफ2, सिक्स, मयोडी, और मायिफ6 इन संबद्ध आनुवंशिक कारकों में उत्परिवर्तन मायोसाइट को आगे बढ़ने और परिपक्व होने से रोकेगा।

अतः मायोजेनिन (मायिफ4 के रूप में भी जाना जाता है) मायोजेनिक अग्रदूत कोशिकाओं के संलयन के लिए या तो नवीन या पहले से स्थित फाइबर के लिए आवश्यक है। सामान्यतः, मायोजेनिन जीन की प्रवर्धित अभिव्यक्ति से जुड़ा होता है जो पहले से ही जीव में व्यक्त किया जा रहा है। मायोजेनिन को हटाने से विभेदित मांसपेशी फाइबर का लगभग पूर्ण हानि होती है और पार्श्व / उदर शरीर की दीवार में कंकाल की मांसपेशियों का गंभीर हानि होता है।

मायिफ-6 (एमआरएफ4 या हरक्यूलिन के रूप में भी जाना जाता है) मायोट्यूब विभेदन के लिए महत्वपूर्ण है और कंकाल की मांसपेशी के लिए विशिष्ट है। मायिफ-6 में उत्परिवर्तन सेंट्रोन्यूक्लियर पेशीविकृति और बेकर मांसपेशीय दुर्विकास सहित विकारों को प्रकुपित सकता है।

विशिष्ट मांसपेशी निर्माण
संबद्ध आनुवंशिक कारक: एलबीएक्स1 और मोक्स2 इस प्रकार से विशिष्ट मांसपेशियों के निर्माण में, संबद्ध आनुवंशिक कारकों में उत्परिवर्तन विशिष्ट मांसपेशियों के क्षेत्रों को प्रभावित करना प्रारंभ कर देते हैं। विस्तारण के बाद अंग में पृष्ठीय मांसपेशियों के संचलन में इसकी बड़ी उत्तरदायित्व के कारण, एलबीएक्स1 के उत्परिवर्तन या विलोपन के परिणामस्वरूप प्रसारण पेशी और पश्च अंग की मांसपेशियों में दोष होते हैं। जैसा कि प्रसार खंड में कहा गया है, मोक्स2 विलोपन या उत्परिवर्तन अंग की मांसपेशियों के असामान्य संरूपण का कारण बनता है। इस असामान्य संरूपण के परिणामों में हिंद अंगों के आकार में गंभीर कमी और सामने की मांसपेशियों की पूर्ण अनुपस्थिति सम्मिलित है।

अनुषंगी कोशिका
संबद्ध आनुवंशिक कारक: पैक्स7 इस प्रकार से पैक्स7 में उत्परिवर्तन उपग्रह कोशिकाओं के निर्माण को रोकेंगे और इसके स्थान पर, प्रसवोत्तर मांसपेशियों की वृद्धि को रोकेंगे।

अतः अनुषंगी कोशिकाओं को निश्चल मायोब्लास्ट और निकटवर्ती मांसपेशी फाइबर सरकोलेममा के रूप में वर्णित किया गया है। वे मांसपेशियों की पुनर्निर्माण के लिए महत्वपूर्ण हैं, परन्तु दोहराने की क्षमता बहुत सीमित है। चोट या उच्च यांत्रिक भार जैसे उत्तेजनाओं द्वारा सक्रिय, वयस्क जीवों में मांसपेशियों के उत्थान के लिए उपग्रह कोशिकाओं की आवश्यकता होती है। इसके अतिरिक्त, उपग्रह कोशिकाओं में हड्डी या वसा में भी अंतर करने की क्षमता होती है। इस प्रकार, न मात्र मांसपेशियों के विकास में, यद्यपि वयस्कता के माध्यम से मांसपेशियों के रखरखाव में उपग्रह कोशिकाओं की महत्वपूर्ण भूमिका होती है।

कंकाल की मांसपेशी
भ्रूणजनन के समय, कायखंड में डर्मायो स्टॉप और/या मायोटोम में मायोजेनिक पूर्वज कोशिकाएं होती हैं जो भावी कंकाल की मांसपेशी में विकसित होंगी। डर्मोमायोटोम और मायोटोम का निर्धारण जीन नियामक नेटवर्क द्वारा नियंत्रित किया जाता है जिसमें टी कोष वर्ग, टीबीएक्स 6, रिप्ली 1 और मेस्प-बीए का सदस्य सम्मिलित होता है। मायोफाइबर में मायोजेनिक पूर्वजों को अलग करने के लिए कंकाल मायोजेनेसिस विभिन्न जीन सब समूह के स्पष्ट नियमन पर निर्भर करता है। बेसिक हेलिक्स-लूप-हेलिक्स (बीएचएलएच) अनुलेख कारक, मयोडी, मायिफ5, मायोजेनिन, और एमआरएफ4 इसके निर्माण के लिए महत्वपूर्ण हैं। मयोडी और मायिफ5 मायोजेनिक पूर्वजों केमायोब्लास्ट में विभेदन को सक्षम करते हैं, इसके बाद मायोजेनिन, जोमायोब्लास्ट को मायोट्यूब में अलग करता है। एमआरएफ4 मांसपेशी-विशिष्ट संवर्धकों के प्रतिलेखन को अवरुद्ध करने के लिए महत्वपूर्ण है, कंकाल की मांसपेशी के पूर्वजों को बढ़ने और विभेद करने से पहले प्रसार करने में सक्षम बनाता है।

ऐसी कई घटनाएं होती हैं जो सोमाइट में मांसपेशियों की कोशिकाओं के विनिर्देशों को आगे बढ़ाने के लिए होती हैं। सोमाइट के पार्श्व और औसत रूप के दोनों क्षेत्रों के लिए, पेराक्रिन कारक मयोडी प्रोटीन का उत्पादन करने के लिए मायोटोम कोशिकाओं को प्रेरित करते हैं - जिससे वे मांसपेशियों की कोशिकाओं के रूप में विकसित होते हैं। संयोजी ऊतक तंतुकोशिका का प्रतिलेखन कारक (टीसीएफ4) मायोजेनेसिस के नियमन में सम्मिलित है। विशेष रूप से, यह विकसित मांसपेशी फाइबर के प्रकार और इसकी परिपक्वता को नियंत्रित करता है। टीसीएफ4 का निम्न स्तर मंद और तीव्र मायोजेनेसिस दोनों को बढ़ावा देता है, समग्र रूप से मांसपेशी फाइबर प्रकार की परिपक्वता को बढ़ावा देता है। जिससे यह भ्रूण के विकास के समय संयोजी ऊतक के साथ मांसपेशियों के घनिष्ठ संबंध को दर्शाता है। इस प्रकार से मायोजेनिक विभेदन का विनियमन दो मार्गों द्वारा नियंत्रित किया जाता है: फॉस्फेटिडाइलिनोजिटोल 3-किनासे मार्ग और नोच संकेतन मार्ग/हेस मार्ग, जो मयोडी प्रतिलेखन को शमन करने के लिए सहयोगी विधि से कार्य करते हैं। फोर्कहेड प्रोटीन (फ़ॉक्सो) का O की उपप्रजाति मायोजेनिक विभेदन के नियमन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है क्योंकि वे नॉच/हेस बंधन को स्थिर करते हैं। शोध से पता चला है कि चूहों में फ़ॉक्सो1 के निरसन से मयोडी एक्सप्रेशन बढ़ जाता है, जिससे तीव्र चिकोटी पेशी और मंद-ट्विच फाइबर का वितरण बदल जाता है।

स्नायु संलयन
अतः प्राथमिक मांसपेशी फाइबर प्राथमिक मायोब्लास्ट से उत्पन्न होते हैं और मंद मांसपेशी फाइबर में विकसित होते हैं। द्वितीयक पेशी तंतु तब प्राथमिक तंतुओं के चारों ओर बनते हैं जो कि संक्रमण के समय के निकट होते हैं। ये मांसपेशी फाइबर माध्यमिक मायोब्लास्ट से बनते हैं और सामान्यतः तीव्रता से मांसपेशी फाइबर के रूप में विकसित होते हैं। अंत में, बाद में बनने वाले मांसपेशी फाइबर उपग्रह कोशिकाओं से उत्पन्न होते हैं।

मांसपेशी संलयन में महत्वपूर्ण दो जीन एमईएफ2 और मोड़ प्रतिलेखन कारक हैं। अध्ययनों से पता चला है कि चूहों में एमईएफ2C के लिए निरसन हृदय और समतल मांसपेशियों के विकास में मांसपेशियों के दोषों का कारण बनता है, विशेष रूप से संलयन में। वलयित जीन मांसपेशियों के विभेदन में भूमिका निभाता है।

इस प्रकार से सिक्स1 जीन मायोजेनेसिस में निम्नाक्ष और निम्नाक्ष मांसपेशियों के विभेदन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इस जीन की कमी वाले चूहों में, गंभीर मांसपेशी हाइपोप्लेसिया ने शरीर की अधिकांश मांसपेशियों को प्रभावित किया, विशेष रूप से निम्नाक्ष मांसपेशियां।

प्रोटीन संश्लेषण और एक्टिन विषमता
मायोजेनेसिस के समय 3 प्रकार के प्रोटीन का उत्पादन होता है। श्रेणी ए प्रोटीन सबसे प्रचुर मात्रा में हैं और पूर्ण मायोजेनेसिस में निरंतर संश्लेषित होते हैं। श्रेणी बी प्रोटीन वे प्रोटीन होते हैं जो मायोजेनेसिस के समय प्रारंभ होते हैं और पूर्ण विकास के समय जारी रहते हैं। इस प्रकार से श्रेणी सी प्रोटीन वे होते हैं जो विकास के समय विशिष्ट समय पर संश्लेषित होते हैं। साथ ही मायोजेनेसिस के समय एक्टिन के 3 अलग-अलग रूपों की पहचान की गई है।

सिम2, बीएचएलएच-पास प्रतिलेखन कारक, सक्रिय दमन द्वारा प्रतिलेखन को रोकता है और चूजा और चूहा भ्रूण के विकास के समय उदर अंग की मांसपेशियों में बढ़ी हुई अभिव्यक्ति को प्रदर्शित करता है। यह संवृद्धिकर क्षेत्र से जुड़कर मयोडी प्रतिलेखन को दबाकर इसे पूर्ण करता है, और समय से पहले मायोजेनेसिस को रोकता है।

इस प्रकार से नॉच संकेतन मार्ग के माध्यम से, सोमाइट की मांसपेशियों के विभेदन के लिए न्यूरल क्रेस्ट कोशिकाओं में डेल्टा1 अभिव्यक्ति आवश्यक है। तंत्रिका शिखा कोशिकाओं में इस लिगैंड के लाभ और हानि के परिणामस्वरूप विलंबित या समय से पहले मायोजेनेसिस होता है।

तकनीक
अतः विभेदित C2C12 मायोब्लास्ट के माइक्रोएरेरी विश्लेषण का उपयोग करके वैकल्पिक संयोजन के महत्व को स्पष्ट किया गया था। मायोजेनेसिस में C2C12 विभेदन के समय 95 वैकल्पिक संयोजन घटनाएं होती हैं। इसलिए, मायोजेनेसिस में वैकल्पिक विभाजन आवश्यक है।

प्रणाली दृष्टिकोण
प्रणाली दृष्टिकोण मायोजेनेसिस का अध्ययन करने के लिए उपयोग की जाने वाली विधि है, जो प्रणाली के विभिन्न कारकों की पहचान करने के लिए उच्च परिणाम स्क्रीनिंग तकनीकों, जीनोम वाइड कोशिका-आधारित परख और जैव सूचना विज्ञान जैसी कई विभिन्न तकनीकों में परिवर्तन करती है। यह विशेष रूप से कंकाल की मांसपेशियों के विकास की जांच और इसके नियामक नेटवर्क की पहचान में उपयोग किया गया है।

उच्च-साद्यांत अनुक्रमण और चिप चिप विश्लेषण का उपयोग करने वाला प्रणाली दृष्टिकोण मयोडी और मायोजेनिन जैसे मायोजेनिक नियामक कारकों के लक्ष्यों, उनके अंतर-संबंधित लक्ष्यों को स्पष्ट करने में आवश्यक रहा है, और मायोडी मायोब्लास्ट और मायोट्यूब में एपिजेनोम को बदलने के लिए कैसे कार्य करता है। इसने मायोजेनेसिस में पैक्स3 के महत्व को भी प्रकट किया है, और यह मायोजेनिक पूर्वजों के अस्तित्व को सुनिश्चित करता है।

इस प्रकार से कोशिका आधारित उच्च-साद्यांत अभिकर्मक जांच और स्वस्थानी संकरण में पूर्ण-माउंट का उपयोग करते हुए इस दृष्टिकोण का उपयोग मायोजेनेटिक रेगुलेटर आरपी58 और कण्डरा विभेदन जीन, मोहॉक होमोबॉक्स की पहचान करने में किया गया था।

बाहरी संबंध

 * Gilbert, Scott F. Developmental Biology, सिक्सth Edition -Myogenesis -The Development of Muscle