सोनिक हेजहोग प्रोटीन

सोनिक हेजहोग प्रोटीन (एसएचएच) एसएचएच जीन द्वारा एन्कोड किया गया है। प्रोटीन का नाम कैरेक्टर सोनिक द हेजहोग (कैरेक्टर) के नाम पर रखा गया है।

यह संकेतन अणु सभी पशुओ में भ्रूणीय मोर्फोजेनेसिस को विनियमित करने में महत्वपूर्ण है। इस प्रकार एसएचएच जीवजनन और केंद्रीय तंत्रिका तंत्र, अंगों, डिजिट और निकाय के विभिन्न अन्य भागो के संगठन को नियंत्रित करता है। सोनिक हेजहोग मोर्फोजेन है जो फ्रांसीसी फ्लैग मॉडल द्वारा विशेषता संकेन्द्रण ग्रेडियेंट का उपयोग करके विकासशील भ्रूण को प्रतिरूपण देता है। इस मॉडल में एसएचएच अणुओं का गैर-समान वितरण है जो संकेन्द्रण के अनुसार विभिन्न कोशिका फैट को नियंत्रित करता है। इस जीन में उत्परिवर्तन से होलोप्रोसेन्सेफली हो सकता है, जो मस्तिष्क गोलार्द्धों में विभाजन की विफलता है, जैसा कि एसएचएच नॉक-आउट एमआईसीई का उपयोग करके प्रयोग में प्रदर्शित किया गया था जिसमें अग्रमस्तिष्क की मध्य रेखा विकसित होने में विफल रही और इसके अतिरिक्त केवल जुड़े हुए टेलेंसफैलिक पुटिका का परिणाम हुआ था। सोनिक हेजहोग अभी भी वयस्क ऊतकों के विभेदन, प्रसार और रखरखाव में भूमिका निभाता है। इस प्रकार वयस्क ऊतकों में एसएचएच संकेतन की असामान्य सक्रियता को स्तन कैंसर, त्वचा कैंसर, मस्तिष्क कैंसर, यकृत कैंसर, पित्ताशय कैंसर और विभिन्न अन्य प्रकार के कैंसर में सम्मिलित किया गया है।

खोज और नामकरण
इस प्रकार हेजहोग जीन (हेजहोग (कोशिका संकेतन)) की पहचान पहली बार फ्रूट फ्लाई ड्रोसोफिला मेलानोगास्टर में क्रिस्टियन नुस्सलीन-वोल्हार्ड और एरिक विस्चौस की क्लासिक हीडलबर्ग स्क्रीन में की गई थी, जैसा कि 1980 में प्रकाशित हुआ था। इन आनुवंशिक स्क्रीन, जिसके कारण शोधकर्ताओं ने विकासात्मक आनुवंशिकीविद् एडवर्ड बी लुईस के साथ 1995 में फिजियोलॉजी या मेडिसिन में नोबेल पुरस्कार जीता था, जिन्होंने ऐसे जीन की पहचान की जो ड्रोसोफिला भ्रूण के विभाजन (जीव विज्ञान) प्रतिरूपण को नियंत्रित करते हैं। इस प्रकार कार्य उत्परिवर्ती फेनोटाइप के एचएच हानि के कारण भ्रूण दांतों से आवरण किया जाता है, अर्थात हेजहोग की स्पाइक्स जैसा दिखने वाला छोटा स्पाइक प्रक्षेपण का उपयोग किया जाता है। फिलिप इंघम, एंड्रयू पी. मैकमोहन और क्लिफोर्ड टैबिन द्वारा कशेरुकियों में हेजहोग के समकक्ष खोजने के उद्देश्य से की गई जांच से तीन होमोलॉजी (जीव विज्ञान) का पता चला था।

इस प्रकार इनमें से दो जीन, डेजर्ट हेजहोग (प्रोटीन) और इंडियन हेजहोग (प्रोटीन) का नाम हेजहोग की प्रजातियों के लिए रखा गया था, जबकि सोनिक हेजहोग का नाम वीडियो गेम के कैरेक्टर सोनिक द हेजहोग (कैरेक्टर) के नाम पर रखा गया था। जीन का नाम क्लिफोर्ड टैबिन में पोस्टडॉक्टरल फेलो रॉबर्ट रिडल द्वारा रखा गया था, जब उनकी वाइफ बेट्सी वाइल्डर गेम सोनिक द हेजहोग (1991 वीडियो गेम) के विज्ञापन वाली पत्रिका लेकर घर आई थीं।  इस प्रकार ज़ेबरा डेनमार्क में, तीन कशेरुकी एचएच जीनों में से दो की नकल की जाती है: एसएचएच ए और एसएचएच बी (पूर्व में टिग्गीविंकल हेजहोग के रूप में वर्णित, जिसका नाम द टेल ऑफ़ मिसेज टिग्गी-विंकल या मिसेज टिग्गी-विंकल, बच्चों के लिए बीट्रिक्स पॉटर की किताबों का केरैक्टर) और इहा और इहब के नाम पर रखा गया था। (पूर्व में इसे इकिडना हेजहोग के रूप में वर्णित किया गया था, जिसका नाम इकिडना के नाम पर रखा गया था, न कि सोनिक फ्रैंचाइज़ में नक्कल्स द इकिडना के केरैक्टर के लिए)।

कार्य
इस प्रकार एचएच होमोलॉग्स में से, एसएचएच की विकास में सबसे महत्वपूर्ण भूमिका पाई गई है, यह विभिन्न प्रणालियों को प्रतिरूपण देने में सम्मिलित मॉर्फोजेन के रूप में कार्य करता है - जिसमें पूर्वकाल पिट्यूटरी भी सम्मिलित है, मस्तिष्क का पैलियम (न्यूरोएनाटॉमी), मेरुदंड, फेफड़े, दाँत और इंट्राथैलेमिक सीमित क्षेत्र द्वारा चेतक कशेरुकियों में, अंग (निकाय रचना) और डिजिट (निकाय रचना) का विकास भ्रूणीय कशेरुकी के पीछे की ओर स्थित ध्रुवीकरण गतिविधि के क्षेत्र द्वारा ध्वनि हेजहोग के स्राव पर निर्भर करता है। मानव सोनिक हेजहोग जीन एसएचएच में उत्परिवर्तन, वेंट्रल मध्य रेखा के हानि के परिणामस्वरूप, होलोप्रोसेन्सेफली प्रकार 3 एचपीई 3 का कारण बनता है। सोनिक हेजहोग प्रतिलेखन मार्ग को भ्रूण सेरिबैलम ट्यूमर सहित विशिष्ट प्रकार के कैंसर ट्यूमर के गठन से भी जोड़ा गया है। और मेडुलोब्लास्टोमा, साथ ही प्रोस्टेट कैंसर ट्यूमर की प्रगति भी होती है। इस प्रकार विकासशील भ्रूण अंगों में एसएचएच को व्यक्त करने के लिए, फाइब्रोब्लास्ट वृद्धि कारक नामक मॉर्फोजेन को एपिकल एक्टोडर्मल रिज से स्रावित किया जाना चाहिए।

इस प्रकार सोनिक हेजहोग को एक्सॉन मार्गदर्शन के रूप में भी कार्य करते हुए दिखाया गया है। यह प्रदर्शित किया गया है कि एसएचएच विकासशील मेरुरज्जु की वेंट्रल मध्य रेखा पर कमिसुरल अक्षतंतु को आकर्षित करता है। विशेष रूप से, एसएचएच कम सांद्रता पर रेटिना नाड़ीग्रन्थि कोशिका (आरजीसी) अक्षतंतु को आकर्षित करता है और उच्च सांद्रता पर उन्हें पीछे हटा देता है। एसएचएच की अनुपस्थिति (गैर-अभिव्यक्ति) को सीतासियों में नवजात हिंद अंगों के विकास को नियंत्रित करने के लिए दिखाया गया है ।

इस प्रकार एसएचएच जीन डीएनए अनुक्रम परिवर्तन या स्प्लिस वेरिएंट के पांच रूपों के साथ हेजहोग जीन समूह का सदस्य है। एसएचएच गुणसूत्र सात पर स्थित है और सोनिक हेजहोग प्रोटीन का उत्पादन प्रारंभ करता है। यह प्रोटीन विकास को नियंत्रित करने के लिए भ्रूण के ऊतकों को छोटी और लंबी दूरी के संकेत भेजता है। यदि एसएचएच जीन उत्परिवर्तित या अनुपस्थित है, तो प्रोटीन सोनिक हेजहोग अपना कार्य ठीक से नहीं कर सकता है। सोनिक हेजहोग कोशिका वृद्धि, कोशिका विशिष्टता और निकाय योजना के गठन, संरचना और संगठन में योगदान देता है। इस प्रकार यह प्रोटीन महत्वपूर्ण मॉर्फोजेनिक संकेतन अणु के रूप में कार्य करता है और विकासशील भ्रूणों में विभिन्न भिन्न-भिन्न संरचनाओं के निर्माण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। एसएचएच जीन विभिन्न प्रमुख अंग प्रणालियों को प्रभावित करता है, जैसे तंत्रिका तंत्र, हृदय प्रणाली, श्वसन प्रणाली और मस्कुलोस्केलेटल प्रणाली एसएचएच जीन में उत्परिवर्तन इन प्रणालियों के अवयवो में विकृति का कारण बन सकता है, जिसके परिणामस्वरूप विकासशील भ्रूण में बड़ी समस्याएं हो सकती हैं। उदाहरण के लिए, मस्तिष्क और आंखें, इस जीन में उत्परिवर्तन से महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित हो सकते हैं और माइक्रोफथाल्मिया और होलोप्रोसेन्सफली जैसे विकारों का कारण बन सकते हैं। माइक्रोफथाल्मिया ऐसी स्थिति है जो आंखों को प्रभावित करती है, जिसके परिणामस्वरूप या दोनों आंखों में छोटे, अविकसित ऊतक बन जाते हैं। इससे कोलोबोमा से लेकर छोटी आंख और पूरी तरह से आंखों की अनुपस्थिति तक की समस्याएं हो सकती हैं। इस प्रकार होलोप्रोसेन्सेफली ऐसी स्थिति है जो सामान्यतः एसएचएच जीन के उत्परिवर्तन के कारण होती है जो अनुचित पृथक्करण बाएँ और दाएँ मस्तिष्क का घूमना और फेसिअल डाईस्मोर्फिया का कारण बनती है। विभिन्न प्रणालियाँ और संरचनाएँ एसएचएच जीन और उसके पश्चात् के सोनिक हेजहोग प्रोटीन की सही अभिव्यक्ति पर बहुत अधिक निर्भर करती हैं, जिससे इसे विकास के लिए आवश्यक जीन होने का गौरव प्राप्त होता है।

केंद्रीय तंत्रिका तंत्र का प्रतिरूपण
इस प्रकार सोनिक हेजहोग (एसएचएच) संकेतन अणु कशेरुक विकासात्मक जीवविज्ञान के समय केंद्रीय तंत्रिका तंत्र (सीएनएस) को प्रतिरूपण देने में विभिन्न भूमिका निभाता है। एसएचएच के सबसे विशिष्ट कार्यों में से तंत्रिका ट्यूब के अन्दर फ्लोर प्लेट और विविध वेंट्रल कोशिका प्रकारों को सम्मिलित करने में इसकी भूमिका है। नोटोकॉर्ड - अक्षीय मेसोडर्म से प्राप्त संरचना - एसएचएच का उत्पादन करती है, जो तंत्रिका ट्यूब के वेंट्रल क्षेत्र में बाह्य कोशिकीय रूप से यात्रा करती है और उन कोशिकाओं को फ़्लोर प्लेट बनाने का निर्देश देती है। फ्लोर प्लेट इंडक्शन का अन्य दृष्टिकोण परिकल्पना करता है कि नोटोकॉर्ड में स्थित कुछ पूर्ववर्ती कोशिकाएं इसके गठन से पहले तंत्रिका प्लेट में डाली जाती हैं, जो पश्चात् में फ्लोर प्लेट को जन्म देती हैं।

इस प्रकार तंत्रिका ट्यूब स्वयं केंद्रीय तंत्रिका तंत्र का प्रारंभिक आधार है, और फ़्लोर प्लेट विशेष संरचना है, जो तंत्रिका ट्यूब के वेंट्रल मध्य बिंदु पर स्थित है। संकेतन केंद्र के रूप में नॉटोकॉर्ड का समर्थन करने वाले साक्ष्य उन अध्ययनों से मिलते हैं जिनमें विवो में तंत्रिका ट्यूब के पास दूसरा नॉटोकॉर्ड प्रत्यारोपित किया जाता है, जिससे तंत्रिका ट्यूब के अन्दर एक्टोपिक फ़्लोर प्लेट का निर्माण होता है।

इस प्रकार सोनिक हेजहोग स्रावित प्रोटीन है जो नॉटोकॉर्ड और फ्लोर प्लेट की संकेतन गतिविधियों में मध्यस्थता करता है। इन विट्रो में एसएचएच की एक्टोपिक अभिव्यक्ति से जुड़े अध्ययन और विवो में फ्लोर प्लेट इंडक्शन और मोटर न्यूरॉन और वेंट्रल इंटिरियरनों के विभेदन (सेलुलर) में परिणाम होता है। दूसरी ओर, एसएचएच के लिए एमआईसीई के उत्परिवर्ती में वेंट्रल मेरुरज्जु की विशेषताओं का अभाव है। इस प्रकार इसके विरुद्ध एंटीबॉडी का उपयोग करके एसएचएच संकेतन को इन विट्रो में अवरुद्ध करना समान फेनोटाइप दिखाता है। एसएचएच संकेन्द्रण-निर्भर विधि से अपना प्रभाव डालता है, जिससे एसएचएच की उच्च सांद्रता के परिणामस्वरूप कोशिका प्रसार में स्थानीय एंजाइम अवरोध होता है। इस अवरोध के कारण तंत्रिका ट्यूब के पार्श्व क्षेत्रों की तुलना में फर्श की प्लेट पतली हो जाती है। एसएचएच की कम सांद्रता के परिणामस्वरूप सेलुलर प्रसार होता है और विभिन्न वेंट्रल तंत्रिका कोशिका प्रकार सम्मिलित होते हैं। एक बार फ़्लोर प्लेट स्थापित हो जाने पर, इस क्षेत्र में रहने वाली कोशिकाएँ पश्चात् में स्वयं एसएचएच व्यक्त करेंगी, तंत्रिका ट्यूब के अन्दर सांद्रता ग्रेडियेंट उत्पन्न करता है।

यद्यपि एसएचएच संकेन्द्रण ग्रेडिएंट का कोई प्रत्यक्ष प्रमाण नहीं है, किन्तु पैच्ड या पैच्ड (पीटीसी) जीन अभिव्यक्ति के दृश्य के माध्यम से अप्रत्यक्ष प्रमाण है, जो एसएचएच रिसेप्टर के लिगैंड बाइंडिंग डोमेन के लिए एन्कोड करता है। पूरे वेंट्रल तंत्रिका ट्यूब में इन विट्रो अध्ययनों से पता चलता है कि एसएचएच संकेन्द्रण में वृद्धिशील दो- और तीन गुना परिवर्तन मोटर न्यूरॉन और विभिन्न इंटिरियरोनल उपप्रकारों को जन्म देते हैं, जैसा कि वेंट्रल मेरुरज्जु में पाया जाता है। इन विट्रो में ये वृद्धिशील परिवर्तन संकेतन ऊतक (नोटोकॉर्ड और फ्लोर प्लेट) से प्रोटीन डोमेन की दूरी के अनुरूप होते हैं जो पश्चात् में विभिन्न तंत्रिका उपप्रकारों में विभेदित हो जाते हैं क्योंकि यह इन विट्रो में होता है। ग्रेडेड एसएचएच संकेतन को प्रोटीन के जीएलआई1 समूह के माध्यम से मध्यस्थ करने का सुझाव दिया गया है, जो ड्रोसोफिला जिंक फिंगर प्रतिलेखन कारक क्यूबिटस इंटरप्टस युक्त (सीआई) के कशेरुक समरूप हैं। ड्रोसोफिला में सीआई हेजहोग (एचएच) संकेतन का महत्वपूर्ण मध्यस्थ है। इस प्रकार कशेरुकियों में, तीन भिन्न-भिन्न ग्लि प्रोटीन उपस्थित होते हैं, अर्थात जीएलआई1, जीएलआई2 और जीएलआई3, जो तंत्रिका ट्यूब में व्यक्त होते हैं। इस प्रकार जीएलआई1 के लिए माइस के उत्परिवर्ती सामान्य मेरुरज्जु के विकास को दर्शाते हैं, यह सुझाव देते हैं कि यह एसएचएच गतिविधि में मध्यस्थता के लिए अपरिहार्य है। चूंकि, जीएलआई2 उत्परिवर्ती एमआईसीई में वेंट्रल मेरुरज्जु में असामान्यताएं दिखाई देती हैं, जिसमें फ़्लोर प्लेट और वेंट्रल-मोस्ट इंटिरियरॉन (वी3) में गंभीर दोष होते हैं। जीएलआई3 रिसेप्टर प्रतिपक्षी एसएचएच खुराक (जैव रसायन)-निर्भर विधि से कार्य करता है, पृष्ठीय तंत्रिका उपप्रकारों को बढ़ावा देता है। एसएचएच उत्परिवर्ती फेनोटाइप को एसएचएच/जीएलआई3 डबल म्यूटेंट में बचाया जा सकता है। ग्लि प्रोटीन में सी-टर्मिनल सक्रियण डोमेन और एन-टर्मिनल रेप्रेस्सिव डोमेन होता है।

इस प्रकार एसएचएच को जीएलआई2 के सक्रियण कार्य को बढ़ावा देने और जीएलआई3 की रेप्रेस्सिव गतिविधि को रोकने का सुझाव दिया गया है। एसएचएच भी जीएलआई3 के सक्रियण कार्य को बढ़ावा देता प्रतीत होता है, किन्तु यह गतिविधि पर्याप्त सशक्त नहीं है। एसएचएच की श्रेणीबद्ध सांद्रता जीएलआई 2 और जीएलआई3 की श्रेणीबद्ध गतिविधि को जन्म देती है, जो वेंट्रल मेरुरज्जु में वेंट्रल और पृष्ठीय तंत्रिका उपप्रकारों को बढ़ावा देती है। इस प्रकार जीएलआई3 और एसएचएच/जीएलआई3 म्यूटेंट के साक्ष्य से पता चलता है कि एसएचएच मुख्य रूप से आगमनात्मक होने के अतिरिक्त पूर्वज कोशिका डोमेन के स्थानिक प्रतिबंध को नियंत्रित करता है, क्योंकि एसएचएच/जीएलआई3 म्यूटेंट कोशिका प्रकारों के इंटरमिक्सिंग को दर्शाते हैं।

इस प्रकार एसएचएच अन्य प्रोटीनों को भी प्रेरित करता है जिनके साथ यह परस्पर क्रिया करता है, और यह अंतःक्रियाएं एसएचएच के प्रति कोशिका की संवेदनशीलता को प्रभावित कर सकती हैं। हेजहोग-इंटरैक्टिंग प्रोटीन (एचएचआईपी) एसएचएच से प्रेरित होता है, जो स्थान में इसकी संकेतन गतिविधि को कमजोर कर देता है। इस प्रकार विट्रोनेक्टिन अन्य प्रोटीन है जो एसएचएच से प्रेरित होता है; यह तंत्रिका ट्यूब में एसएचएच संकेतन के लिए बाध्यकारी सह-कारक के रूप में कार्य करता है।

वेंट्रल तंत्रिका ट्यूब में पांच भिन्न-भिन्न पूर्वज डोमेन होते हैं: मैंडिबुलर तंत्रिका इंटिरियरॉन, मोटर न्यूरॉन्स (एमएन), मैक्सिलरी तंत्रिका, नेत्र तंत्रिका, और वी0 इंटिरियरन (वेंट्रल से पृष्ठीय प्रतिरूपण में)। यह विभिन्न पूर्वज डोमेन होमोबॉक्स प्रतिलेखन कारकों के विभिन्न वर्गों के मध्य संचार द्वारा स्थापित किए जाते हैं। (त्रिधारा तंत्रिका देखें।) यह प्रतिलेखन कारक एसएचएच ग्रेडिएंट संकेन्द्रण पर प्रतिक्रिया करते हैं। एसएचएच के साथ उनकी इंटरेक्शन की प्रकृति के आधार पर, उन्हें दो समूहों में वर्गीकृत किया जाता है - वर्ग I और वर्ग II - और पैक्स जीन, एनकेएक्स-होमोडोमेन कारक, डीबीएक्स1 1 और इरोक्वाइस होमोबॉक्स फ़ैक्टर समूहों के सदस्यों से बने होते हैं। इस प्रकार कक्षा I प्रोटीन को पूर्वज कोशिका की वेंट्रल सीमाओं को चित्रित करते हुए एसएचएच की विभिन्न सीमाओं पर दबाया जाता है, जबकि कक्षा II प्रोटीन डोमेन की पृष्ठीय सीमा को चित्रित करते हुए एसएचएच की विभिन्न सीमाओं पर सक्रिय होते हैं। वर्ग I और वर्ग II प्रोटीन के मध्य चयनात्मक क्रॉस- रेप्रेस्सिव इंटरैक्शन पांच कार्डिनल वेंट्रल तंत्रिका उपप्रकारों को जन्म देता है।

यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि एसएचएच विकासशील तंत्रिका ट्यूब पर प्रभाव डालने वाला एकमात्र संकेतन अणु नहीं है। विभिन्न अन्य अणु, आनुवंशिक मार्ग और तंत्र सक्रिय हैं (उदाहरण के लिए, रेटिनोइक अम्ल, फ़ाइब्रोब्लास्ट वृद्धि कारक, अस्थि मोर्फोजेनेटिक प्रोटीन), और एसएचएच और अन्य अणुओं के मध्य सम्मिश्र इंटरेक्शन संभव है। बीएमपी को एसएचएच संकेतन के प्रति तंत्रिका कोशिका की संवेदनशीलता निर्धारित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने का सुझाव दिया गया है। इसका समर्थन करने वाले साक्ष्य बीएमपी अवरोधकों का उपयोग करने वाले अध्ययनों से मिलते हैं जो किसी दिए गए एसएचएच संकेन्द्रण के लिए तंत्रिका प्लेट कोशिका के फैट को नियंत्रित करते हैं। इस प्रकार दूसरी ओर, बीएमपी प्रतिपक्षी (उदाहरण के लिए, नोगिन (प्रोटीन)) में उत्परिवर्तन मेरुरज्जु की वेंट्रल-अधिकांश विशेषताओं में गंभीर दोष उत्पन्न करता है, इसके पश्चात् वेंट्रल तंत्रिका ट्यूब में बीएमपी की एक्टोपिक अभिव्यक्ति होती है। इस प्रकार एफजीएफ और आरए के साथ एसएचएच की इंटरेक्शन का अभी तक आणविक विस्तार से अध्ययन नहीं किया गया है।

मोर्फोजेनेटिक गतिविधि
इस प्रकार वेंट्रल तंत्रिका ट्यूब में एसएचएच की संकेन्द्रण- और समय-निर्भर, कोशिका-फैट-निर्धारण गतिविधि इसे मॉर्फोजेन का प्रमुख उदाहरण बनाती है। कशेरुकियों में, तंत्रिका ट्यूब के वेंट्रल भाग में एसएचएच संकेतन फ़्लोर प्लेट कोशिकाओं और मोटर न्यूरॉन्स के प्रेरण के लिए विशेष रूप से उत्तरदायी है। एसएचएच विकासशील तंत्रिका ट्यूब के नॉटोकॉर्ड और वेंट्रल फ्लोर प्लेट से निकलता है, जिससे संकेन्द्रण ग्रेडिएंट बनता है जो डोरसो-वेंट्रल अक्ष तक फैलता है और व्युत्क्रम डब्ल्यूएनटी संकेतन पाथवे ग्रेडिएंट द्वारा विरोधी होता है, जो पृष्ठीय मेरुरज्जु को निर्दिष्ट करता है। एसएचएच लिगैंड की उच्च सांद्रता तंत्रिका ट्यूब और नोटोकॉर्ड के सबसे वेंट्रल तथ्यों में पाई जाती है, जबकि कम सांद्रता तंत्रिका ट्यूब के अधिक पृष्ठीय क्षेत्रों में पाई जाती है। वेंट्रल तंत्रिका ट्यूब क्रमिंग के समय एसएचएच के इस वर्गीकृत वितरण को दिखाने के लिए एसएचएच जीएफपी संलयन प्रोटीन को व्यक्त करने के लिए इंजीनियर किए गए एमआईसीई की तंत्रिका ट्यूब में एसएचएच संकेन्द्रण ग्रेडियेंट की कल्पना की गई है।

ऐसा माना जाता है कि एसएचएच ग्रेडिएंट संकेन्द्रण- और समय-निर्भर तंत्र द्वारा विभिन्न भिन्न-भिन्न कोशिका फैट को प्राप्त करने के लिए कार्य करता है जो वेंट्रल पूर्वज कोशिकाओं में विभिन्न प्रकार के प्रतिलेखन कारकों को प्रेरित करता है। प्रत्येक वेंट्रल पूर्वज डोमेन प्रतिलेखन कारकों-एनकेएक्स2.2, ओलिग2, एनकेएक्स6.1, एनकेएक्स6.2, डीबीएक्स1, डीबीएक्स2, आईआरएक्स3, पीएएक्स6, और पीएएक्स7- का अत्यधिक व्यक्तिगत संयोजन व्यक्त करता है जो एसएचएच ग्रेडिएंट द्वारा नियंत्रित होता है। ये प्रतिलेखन कारक एसएचएच लिगैंड के संपर्क की मात्रा और समय के संबंध में एसएचएच संकेन्द्रण ग्रेडियेंट के साथ क्रमिक रूप से प्रेरित होते हैं। चूंकि पूर्वज कोशिकाओं की प्रत्येक आपश्चात् एसएचएच प्रोटीन के विभिन्न स्तरों पर प्रतिक्रिया करती है, वह प्रतिलेखन कारकों का अद्वितीय संयोजन व्यक्त करना प्रारंभ कर देते हैं जो तंत्रिका कोशिका फैट परिवर्तन की ओर ले जाता है। यह एसएचएच-प्रेरित विभेदक जीन अभिव्यक्ति प्रतिलेखन कारक अभिव्यक्ति के असतत प्रोटीन डोमेन के मध्य तीव्र सीमाएं बनाती है, जो अंततः वेंट्रल तंत्रिका ट्यूब को प्रतिरूपण देती है।

इस प्रकार वेंट्रल तंत्रिका ट्यूब में जीन और कोशिका फैट के प्रगतिशील प्रेरण के स्थानिक और लौकिक तथ्य को दो सबसे अच्छी तरह से चित्रित प्रतिलेखन कारकों, ओलिग 2 और एनकेएक्स 2.2 के अभिव्यक्ति डोमेन द्वारा चित्रित किया गया है। विकास के आरंभ में, वेंट्रल मध्य रेखा पर कोशिकाएं अपेक्षाकृत कम समय के लिए केवल एसएचएच की कम सांद्रता के संपर्क में आती हैं और प्रतिलेखन कारक ओलिग 2 को व्यक्त करती हैं। समय के साथ एसएचएच ग्रेडिएंट के निरंतर पृष्ठीय विस्तार के साथ-साथ ओलिग2 की अभिव्यक्ति तेजी से पृष्ठीय दिशा में विस्तारित होती है। चूंकि, जैसे-जैसे एसएचएच लिगैंड का मॉर्फोजेनेटिक फ्रंट आगे बढ़ता है और अधिक संकेंद्रित होने लगता है, लिगैंड के उच्च स्तर के संपर्क में आने वाली कोशिकाएं ओलिग2 को बंद करके और एनकेएक्स2.2 को चालू करके प्रतिक्रिया करती हैं, प्रतिलेखन कारक एनकेएक्स2.2 वेंट्रल को व्यक्त करने वाली कोशिकाओं से लेकर ओलिग2 को व्यक्त करने वाली कोशिकाओं के मध्य तीव्र सीमा बनाता है। यह इस तरह से है कि छह पूर्वज कोशिका आपश्चात् के प्रत्येक डोमेन को एसएचएच संकेन्द्रण ग्रेडियेंट द्वारा तंत्रिका ट्यूब में क्रमिक रूप से क्रमित माना जाता है। निकट डोमेन में व्यक्त प्रतिलेखन कारकों के जोड़े के मध्य पारस्परिक निषेध तेज सीमाओं के विकास में योगदान देता है; चूंकि, कुछ स्थितियों में, अधिक दूर के डोमेन से प्रतिलेखन कारकों के जोड़े के मध्य भी निरोधात्मक संबंध पाया गया है। विशेष रूप से, वी3 डोमेन में व्यक्त एनकेएक्स2-2 को वी2 और अधिक पृष्ठीय डोमेन में व्यक्त आईआरएक्स3 को बाधित करने की सूचना दी गई है, चूंकि वी3 और वी2 को एमएन नामक और डोमेन द्वारा भिन्न किया गया है।

इस प्रकार फ्रंटोनसल एक्टोडर्मल जोन (एफईजेड) में एसएचएच अभिव्यक्ति, जो संकेतन केंद्र है जो ऊपरी जबड़े के प्रतिरूपण वाले विकास के लिए उत्तरदायी है, एफईजेड में एमआईआर-199 समूह के माध्यम से मध्यस्थता करते हुए क्रैनियोफेशियल विकास को नियंत्रित करता है। विशेष रूप से, मस्तिष्क से एसएचएच-निर्भर संकेत एमआईआर-199 समूह के जीन को नियंत्रित करते हैं, एमआईआर-199 जीन के डाउनरेगुलेशन से एसएचएच अभिव्यक्ति बढ़ती है और परिणामस्वरूप व्यापक चेहरे होते हैं, जबकि एमआईआर-199 जीन के अपग्रेडेशन से एसएचएच अभिव्यक्ति कम हो जाती है जिसके परिणामस्वरूप संकीर्ण चेहरे होते हैं।

दांतों का विकास
एसएचएच ऑर्गोजेनेसिस और, सबसे महत्वपूर्ण, क्रैनियोफेशियल विकास में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। चूंकि एसएचएच संकेतन अणु है, यह मुख्य रूप से संकेन्द्रण ग्रेडियेंट के साथ प्रसार द्वारा कार्य करता है, विभिन्न विधियों से कोशिकाओं को प्रभावित करता है। दाँत के प्रारंभिक विकास में, एसएचएच को प्राथमिक इनेमल गाँठ संकेतन केंद्र से जारी किया जाता है, जो दाँत के विकास और दाँत के सामान्य विकास के नियमन में पार्श्व और तलीय संकेतन प्रतिरूपण दोनों में स्थिति संबंधी जानकारी प्रदान करता है। एसएचएच विशेष रूप से उपकला ग्रीवा लूप के विकास के लिए आवश्यक है, जहां बाहरी और आंतरिक उपकला जुड़ते हैं और दंत स्टेम कोशिकाओं के लिए संग्रह बनाते हैं। इस प्रकार प्राथमिक इनेमल लम्प के अपोप्टोज़ होने के पश्चात्, द्वितीयक इनेमल लम्प बनती हैं। द्वितीयक इनेमल लम्प मौखिक एक्टोडर्म को मोटा करने के लिए अन्य संकेतन अणुओं के साथ संयोजन में एसएचएच का स्राव करती हैं और विभेदन और खनिजकरण के समय दांत के शीर्ष के सम्मिश्र आकार को प्रतिरूपण देना प्रारंभ करती हैं। इस प्रकार नॉकआउट जीन मॉडल में, एसएचएच की अनुपस्थिति होलोप्रोसेन्सेफली का संकेत है। चूंकि, एसएचएच जीएलआई2 और जीएलआई3 के डाउनस्ट्रीम अणुओं को सक्रिय करता है। उत्परिवर्ती जीएलआई2 और जीएलआई3 भ्रूणों में कृन्तकों का असामान्य विकास होता है जो दांतों के प्रारंभिक विकास के साथ-साथ छोटे दाढ़ों के विकास में भी रुक जाते हैं।

फेफड़ों का विकास
चूंकि एसएचएच सामान्यतः मस्तिष्क और अंग डिजिट विकास से जुड़ा होता है, यह फेफड़ों के विकास में भी महत्वपूर्ण है।  क्यूपीसीआर और नॉकआउट का उपयोग करने वाले अध्ययनों से पता चला है कि एसएचएच भ्रूण के फेफड़ों के विकास में योगदान देता है। स्तनधारी फेफड़े की शाखाएँ विकासशील श्वसनी और फेफड़ों के उपकला में होती हैं। एसएचएच डिस्टल एपिथेलियम में अग्रगुट एण्डोडर्म (तीन रोगाणु परतों के अन्दरी भाग) में व्यक्त होता है, जहां भ्रूण के फेफड़े विकसित हो रहे होते हैं।  इससे पता चलता है कि एसएचएच फेफड़ों की शाखाओं के लिए आंशिक रूप से उत्तरदायी है। फेफड़ों की शाखाओं में बंटने में एसएचएच की भूमिका के और प्रमाण क्यूपीसीआर के साथ देखे गए हैं। एसएचएच अभिव्यक्ति भ्रूण के 11वें दिन के निकट विकासशील फेफड़ों में होती है और भ्रूण के फेफड़ों की कलियों में दृढ़ता से व्यक्त होती है किन्तु विकासशील ब्रांकाई में कम होती है।  जिन एमआईसीई में एसएचएच की कमी होती है उनमें ट्रेकिओसोफेगल फिस्टुला (ग्रासनली और श्वासनली का असामान्य संबंध) विकसित हो सकता है। इसके अतिरिक्त, डबल (एसएचएच-/-) नॉकआउट माउस मॉडल ने व्यर्थ फेफड़ों के विकास को प्रदर्शित किया था। एसएचएच डबल नॉकआउट के फेफड़े लोबेशन और ब्रांचिंग से निकलने में विफल रहे (अर्थात, वाइल्डटाइप के व्यापक रूप से शाखाओं वाले फेनोटाइप की तुलना में असामान्य फेफड़ों ने केवल शाखा विकसित की)।

संभावित पुनर्योजी कार्य
सोनिक हेजहोग स्तनधारी कोशिका पुनर्जनन (जीव विज्ञान) में भूमिका निभा सकता है। माइस के कोक्लीअ में रेटिनोब्लास्टोमा प्रोटीन गतिविधि को संशोधित करके, सोनिक हेजहोग परिपक्व बाल कोशिकाओं को विभाजित और विभेदित करने की अनुमति देता है जो सामान्यतः प्रजननशील स्थिति में वापस नहीं आ सकते हैं। रेटिनोब्लास्टोमा प्रोटीन कोशिकाओं को कोशिका चक्र में लौटने से रोककर कोशिका वृद्धि को दबा देता है, जिससे प्रसार को रोका जा सकता है। आरबी की गतिविधि को रोकना कोशिकाओं को विभाजित करने की अनुमति देता प्रतीत होता है। इसलिए, सोनिक हेजहोग - जिसे आरबी के महत्वपूर्ण नियामक के रूप में पहचाना जाता है - क्षति के पश्चात् बाल कोशिकाओं को फिर से उगाने में भी महत्वपूर्ण विशेषता सिद्ध हो सकता है।

एसएचएच बाल कूप पारगमन-प्रवर्धक कोशिकाओं (एचएफ-टीएसी) द्वारा त्वचीय वसाजनन को विनियमित करने के लिए महत्वपूर्ण है। विशेष रूप से, एसएचएच एडिपोसाइट अग्रदूतों पर सीधे कार्य करके और पेरोक्सीसोम प्रोलिफ़रेटर-सक्रिय रिसेप्टर γ (पपर्ग) जीन की अभिव्यक्ति के माध्यम से उनके प्रसार को बढ़ावा देकर त्वचीय एंजियोजेनेसिस को प्रेरित करता है।

प्रसंस्करण
एसएचएच कोशिका से स्रावित होने से पहले प्रसंस्करण चरणों की श्रृंखला से निकलता है। नए संश्लेषित एसएचएच का भार 45 परमाणु द्रव्यमान इकाई है और इसे प्रीप्रोप्रोटीन कहा जाता है। स्रावित प्रोटीन के रूप में, इसके एन-टर्मिनस पर छोटा सिग्नल पेप्टिडेज़ होता है, जिसे एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम (ईआर) में स्थानांतरण के समय सिग्नल पहचान कण द्वारा पहचाना जाता है, जो प्रोटीन स्राव का पहला चरण है। एक बार ट्रांसलोकेशन पूरा हो जाने पर, सिग्नल अनुक्रम को ईआर में सिग्नल पेप्टाइड द्वारा हटा दिया जाता है। वहां, एसएचएच बिना किसी ज्ञात संकेतन भूमिका के 20 केडीए एन-टर्मिनल संकेतन डोमेन (एसएचएच-N) और 25 केडीए C-टर्मिनल डोमेन उत्पन्न करने के लिए ऑटोप्रोसेसिंग से निकलता है। छिद्र सी-टर्मिनल डोमेन के अन्दर प्रोटीज द्वारा उत्प्रेरित होती है। प्रतिक्रिया के समय, एसएचएच-एन के सी-टर्मिनस में कोलेस्ट्रॉल अणु जोड़ा जाता है। इस प्रकार, सी-टर्मिनल डोमेन इंटीइन और कोलेस्ट्रॉल ट्रांसफ़ेज़ के रूप में कार्य करता है। अन्य जल विरोधी अंश (रसायन), पामिटिक अम्ल, एसएचएच-एन के एन-टर्मिनल सिस्टीन के अल्फा-एमाइन में जोड़ा जाता है। कुशल संकेतन के लिए यह संशोधन आवश्यक है, जिसके परिणामस्वरूप गैर-पामिटिलेटेड फॉर्म की तुलना में क्षमता में 30 गुना वृद्धि होती है और इसे एमबीओएटी या मेम्ब्रेन-बाउंड ओ-एसिलट्रांसफेरेज़ समूह एचएचएटी या प्रोटीन-सिस्टीन एन-पामिटॉयलट्रांसफेरेज़ एचएचएटी के सदस्य द्वारा किया जाता है।.

रोबोटिकिनिन
इस प्रकार हेजहोग संकेतन मार्ग का एक संभावित अवरोधक पाया गया है और इसे सोनिक द हेजहोग के नेमेसिस डॉ. इवो "एगमैन" रोबोटनिक के सम्मान में "रोबोटनिकिनिन" नाम दिया गया है।

नाम को लेकर पूर्व विवाद
जीन को होलोप्रोसेन्सेफली नामक स्थिति से जोड़ा गया है, जिसके परिणामस्वरूप मस्तिष्क, खोपड़ी और चेहरे में गंभीर दोष हो सकते हैं, जिसके कारण कुछ चिकित्सक और वैज्ञानिक इस आधार पर नाम की आलोचना करते हैं कि यह बहुत सामान्य लगता है। यह देखा गया है कि किसी मरीज या उनके समूह के साथ किसी गंभीर विकार के विचार में सोनिक हेजहोग जीन में उत्परिवर्तन का उल्लेख अच्छी तरह से नहीं किया जा सकता है। यह विवाद अधिक सीमा तक समाप्त हो गया है, और नाम अब सामान्यतः तेज़, सस्ते पूर्ण जीनोम अनुक्रमण और मानकीकृत नामकरण के निर्माण से पहले के समय के विनोदी अवशेष के रूप में देखा जाता है। इस प्रकार मरीजों और उनके समूहों के साथ बात करते समय मानकीकृत संक्षिप्ताक्षरों का उपयोग करके डिकैपेंटाप्लेजिक, एलएफएनजी और सोनिक हेजहोग जैसे जीनों के नामों की अनुपयुक्तता की समस्या से अधिक सीमा तक बचा जा सकता है।

यह भी देखें

 * पिकाचुरिन, रेटिनल प्रोटीन जिसका नाम पिकाचु के नाम पर रखा गया है
 * ज़ेडबीटीबी7, ऑन्कोजीन जिसे मूल रूप से पोकेमॉन नाम दिया गया था

बाहरी संबंध

 * An introductory article on एसएचएच at Davidson College
 * Rediscovering biology: Unit 7 Genetics of development .. Expert interview transcripts interview with John Incardona PhD .. explanation of the discovery and naming of the sonic hedgehog gene
 * ‘Sonic Hedgehog’ sounded funny at first .. New York Times November 12, 2006 ..
 * GeneReviews/NCBI/NIH/UW entry on Anophthalmia / माइक्रोफथाल्मिया Overview
 * एसएचएच – sonic hedgehog US National Library of Medicine