Cellular noise
সেলুলার নয়েজ হল সেলুলার বায়োলজিতে উদ্ভূত পরিমাণে এলোমেলো পরিবর্তনশীলতা। উদাহরণস্বরূপ, যে কোষগুলি জিনগতভাবে অভিন্ন, এমনকি একই টিস্যুর মধ্যেও, প্রায়শই প্রোটিনের বিভিন্ন অভিব্যক্তি স্তর, বিভিন্ন আকার এবং কাঠামো দেখা যায়। আপাতদৃষ্টিতে এই এলোমেলো পার্থক্যগুলির গুরুত্বপূর্ণ জৈবিক এবং চিকিৎসা সংক্রান্ত পরিণতি হতে পারে। কোষীয় গোলমাল মূলত ছিল, এবং এখনও প্রায়শই, জিন অভিব্যক্তি স্তরের প্রেক্ষাপটে পরীক্ষা করা হয়-কোষের মধ্যে এবং মধ্যে জিনের পণ্যগুলির ঘনত্ব বা অনুলিপি সংখ্যা। যেহেতু জিন অভিব্যক্তির মাত্রা কোষের শারীরিক চেহারা, উদ্দীপনার প্রতিক্রিয়ায় আচরণ এবং তথ্য প্রক্রিয়াকরণ এবং অভ্যন্তরীণ প্রক্রিয়াগুলি নিয়ন্ত্রণ করার ক্ষমতা সহ কোষীয় জীববিজ্ঞানের অনেক মৌলিক বৈশিষ্ট্যের জন্য দায়ী, তাই জিন অভিব্যক্তিতে শব্দের উপস্থিতি কোষীয় জীববিজ্ঞানের অনেক প্রক্রিয়ার জন্য গভীর প্রভাব ফেলে। সংজ্ঞা শব্দের সর্বাধিক ঘন ঘন পরিমাণগত সংজ্ঞা হল বৈচিত্র্যের সহগঃ যেখানে একটি পরিমাণে শব্দ, এর গড় মান এবং এর আদর্শ বিচ্যুতি। এই পরিমাপটি মাত্রাহীন, যা পরম গড়ের জ্ঞানের প্রয়োজন ছাড়াই শব্দের গুরুত্বের আপেক্ষিক তুলনা করার অনুমতি দেয়। গাণিতিক সুবিধার জন্য প্রায়শই ব্যবহৃত অন্যান্য পরিমাণগুলি হল ফ্যানো ফ্যাক্টরঃ এবং স্বাভাবিক বৈচিত্র্যঃ পরীক্ষামূলক পরিমাপ প্রোক্যারিওটগুলিতে জিন অভিব্যক্তি শব্দের প্রথম পরীক্ষামূলক বিবরণ এবং বিশ্লেষণ বেস্কি এবং সেরানো এবং আলেকজান্ডার ভ্যান ওউডেনার্ডনের ল্যাব থেকে। ইউক্যারিওটসে জিন অভিব্যক্তি শব্দের প্রথম পরীক্ষামূলক বিবরণ এবং বিশ্লেষণ জেমস জে কলিন্সের গবেষণাগার থেকে পাওয়া গেছে। অভ্যন্তরীণ এবং বাহ্যিক গোলমাল প্রায়শই অভ্যন্তরীণ এবং বাহ্যিক গোলমালের কাঠামোর মধ্যে তদন্ত করা হয়। অভ্যন্তরীণ গোলমাল একটি একক কোষের মধ্যে অভিন্নভাবে নিয়ন্ত্রিত পরিমাণে বৈচিত্র্যকে বোঝায়ঃ উদাহরণস্বরূপ, দুটি অভিন্নভাবে নিয়ন্ত্রিত জিনের অভিব্যক্তি স্তরে আন্তঃকোষের বৈচিত্র্য। বাহ্যিক শব্দ বিভিন্ন কোষের মধ্যে অভিন্নভাবে নিয়ন্ত্রিত পরিমাণের বৈচিত্র্যকে বোঝায়ঃ উদাহরণস্বরূপ, একটি প্রদত্ত জিনের অভিব্যক্তিতে কোষ-থেকে-কোষের বৈচিত্র্য। অভ্যন্তরীণ এবং বাহ্যিক শব্দের মাত্রা প্রায়শই দ্বৈত রিপোর্টার গবেষণায় তুলনা করা হয়, যেখানে দুটি অভিন্নভাবে নিয়ন্ত্রিত জিনের (প্রায়শই জি. এফ. পি এবং ওয়াই. এফ. পি-এর মতো ফ্লুরোসেন্ট রিপোর্টার) অভিব্যক্তি স্তর একটি জনসংখ্যার প্রতিটি কোষের জন্য প্লট করা হয়। দ্বৈত-রিপোর্টার গবেষণায় মূল তির্যক বরাবর বিস্তার হিসাবে বাহ্যিক শব্দের সাধারণ চিত্রের একটি সমস্যা হল এই ধারণা যে বাহ্যিক কারণগুলি দুই সাংবাদিকের মধ্যে ইতিবাচক অভিব্যক্তি সম্পর্ক সৃষ্টি করে। প্রকৃতপক্ষে, যখন দুই সাংবাদিক একটি নিম্ন-অনুলিপি নিয়ন্ত্রকের বাঁধাইয়ের জন্য প্রতিদ্বন্দ্বিতা করেন, তখন দুই সাংবাদিক ব্যতিক্রমীভাবে অ্যান্টিকোরিলেটেড হয়ে যান এবং স্প্রেডটি মূল তির্যকের লম্ব হয়। প্রকৃতপক্ষে, বৃত্তাকার প্রতিসাম্য থেকে দ্বৈত-রিপোর্টার বিচ্ছুরণ প্লটের যে কোনও বিচ্যুতি বাহ্যিক শব্দকে নির্দেশ করে। তথ্য তত্ত্ব এই অসঙ্গতি এড়ানোর একটি উপায় প্রদান করে। সূত্র দ্রষ্টব্যঃ এই তালিকাগুলি দৃষ্টান্তমূলক, সম্পূর্ণ নয় এবং শব্দের উৎসগুলির সনাক্তকরণ গবেষণার একটি সক্রিয় এবং প্রসারিত ক্ষেত্র। অভ্যন্তরীণ গোলমাল কম প্রতিলিপি-সংখ্যার প্রভাব (বিচ্ছিন্ন জন্ম এবং মৃত্যুর ঘটনা সহ): কোষীয় উপাদানগুলির উৎপাদন এবং অবক্ষয়ের এলোমেলো (অপ্রচলিত) প্রকৃতির অর্থ হল যে কম প্রতিলিপি সংখ্যায় উপাদানগুলির জন্য শব্দ বেশি (কারণ এই এলোমেলো ওঠানামার মাত্রা অনুলিপি সংখ্যার ক্ষেত্রে নগণ্য নয়); বিচ্ছুরিত কোষীয় গতিবিদ্যাঃ অনেক গুরুত্বপূর্ণ কোষীয় প্রক্রিয়া প্রতিক্রিয়াশীল (উদাহরণস্বরূপ, আরএনএ পলিমারেজ এবং ডিএনএ) এবং অন্যান্য শারীরিক মানদণ্ডের মধ্যে সংঘর্ষের উপর নির্ভর করে যা কোষের বিচ্ছুরিত গতিশীল প্রকৃতির কারণে, যাদৃচ্ছিকভাবে ঘটে। শব্দের বিস্তারঃ কম অনুলিপি-সংখ্যার প্রভাব এবং বিচ্ছুরিত গতিশীলতার ফলে একটি কোষে প্রতিটি জৈব রাসায়নিক প্রতিক্রিয়া এলোমেলোভাবে ঘটে। প্রতিক্রিয়াগুলির স্থিতিস্থাপকতা ক্ষীণ বা প্রশস্ত করা যেতে পারে। প্রতিলিপি সংখ্যার অভ্যন্তরীণ পরিবর্তনশীলতায় প্রতিটি বিক্রিয়ার অবদান ভ্যান কাম্পেন-এর সিস্টেমের আকার সম্প্রসারণের মাধ্যমে পরিমাপ করা যেতে পারে। বাহ্যিক গোলমাল কোষীয় বয়স/কোষ চক্র পর্যায়ঃ একটি বিভাজক জনসংখ্যার কোষগুলি যা সমন্বিত নয়, একটি নির্দিষ্ট সময়ে, সংশ্লিষ্ট জৈব রাসায়নিক এবং শারীরিক পার্থক্য সহ বিভিন্ন কোষ চক্র পর্যায়ে থাকবে; কোষের বৃদ্ধিঃ বৃদ্ধির হারে বৈচিত্র্য যা কোষের মধ্যে ঘনত্বের বৈচিত্র্যের দিকে পরিচালিত করে; শারীরিক পরিবেশ (তাপমাত্রা, চাপ,): শারীরিক পরিমাণ এবং রাসায়নিক ঘনত্ব (বিশেষত কোষ-থেকে-কোষ সংকেতের ক্ষেত্রে) কোষের জনসংখ্যার মধ্যে স্থানিকভাবে পরিবর্তিত হতে পারে, অবস্থানের একটি ফাংশন হিসাবে বাহ্যিক পার্থক্যকে উস্কে দেয়; অর্গানেল বিতরণঃ অর্গানেলের পরিমাণ এবং মানের এলোমেলো কারণগুলি (উদাহরণস্বরূপ, মাইটোকন্ড্রিয়ার সংখ্যা এবং কার্যকারিতা) একটি পরিসরে উল্লেখযোগ্য কোষ-থেকে-কোষের পার্থক্যের দিকে পরিচালিত করে। নিয়ন্ত্রক প্রতিযোগিতাঃ নিয়ন্ত্রকরা ডাউনস্ট্রিম প্রোমোটারদের আবদ্ধ করার জন্য প্রতিযোগিতা করলে নেতিবাচক সম্পর্ক তৈরি করতে পারেঃ যখন একজন প্রোমোটার আবদ্ধ থাকে তখন অন্যটি হয় না এবং তদ্বিপরীত। লক্ষ্য করুন যে বাহ্যিক শব্দ স্তর এবং অভ্যন্তরীণ শব্দের প্রকারকে প্রভাবিত করতে পারেঃ উদাহরণস্বরূপ, কোষের মাইটোকন্ড্রিয়াল উপাদানের বাহ্যিক পার্থক্য, এটিপি স্তরের পার্থক্যের মাধ্যমে, কিছু কোষে অন্যদের তুলনায় দ্রুত প্রতিলিপি তৈরি করে, যা জিন প্রকাশের হার এবং জনসংখ্যা জুড়ে অভ্যন্তরীণ শব্দের মাত্রাকে প্রভাবিত করে। প্রভাবের দ্রষ্টব্যঃ এই তালিকাগুলি দৃষ্টান্তমূলক, সম্পূর্ণ নয়, এবং শব্দের প্রভাবগুলির সনাক্তকরণ গবেষণার একটি সক্রিয় এবং প্রসারিত ক্ষেত্র। জিন অভিব্যক্তি স্তরঃ জিন প্রকাশের শব্দ কোষের মৌলিক বৈশিষ্ট্যগুলিতে পার্থক্য সৃষ্টি করে, কোষের গতিবিদ্যা জৈব রাসায়নিকভাবে নিয়ন্ত্রণ করার ক্ষমতাকে সীমাবদ্ধ করে এবং প্রত্যক্ষ বা পরোক্ষভাবে নীচের অনেকগুলি নির্দিষ্ট প্রভাবকে প্ররোচিত করে; শক্তির স্তর এবং প্রতিলিপির হারঃ প্রতিলিপির বিস্ফোরন সহ উৎস থেকে উদ্ভূত প্রতিলিপির হারে শব্দ, জিনের অভিব্যক্তি স্তরে শব্দের একটি উল্লেখযোগ্য উৎস। মাইটোকন্ড্রিয়াল সামগ্রীতে বাহ্যিক শব্দ কোষের এটিপি ঘনত্ব এবং প্রতিলিপির হারের পার্থক্য (এই তিনটি পরিমাণের মধ্যে কার্যকরী সম্পর্ক সহ) ছড়িয়ে দেওয়ার পরামর্শ দেওয়া হয়েছে, যা কোষের শক্তিশালী দক্ষতা এবং জিন প্রকাশের ক্ষমতাকে প্রভাবিত করে; ফেনোটাইপ নির্বাচনঃ ব্যাকটেরিয়ার জনসংখ্যা একটি শান্ত অবস্থায় প্রবেশের জন্য জনসংখ্যার উপসেট বেছে নেওয়ার জন্য বাহ্যিক শব্দকে কাজে লাগায়। উদাহরণস্বরূপ, একটি ব্যাকটেরিয়া সংক্রমণে, এই উপসেটটি দ্রুত প্রসারিত হবে না তবে অ্যান্টিবায়োটিক চিকিত্সার দ্বারা জনসংখ্যা হুমকির মুখে পড়লে আরও শক্তিশালী হবেঃ দ্রুত প্রতিলিপি করা, সংক্রামক ব্যাকটেরিয়া শান্ত উপসেটের চেয়ে আরও দ্রুত মারা যাবে, যা সংক্রমণ পুনরায় শুরু করতে সক্ষম হতে পারে। এই কারণেই অ্যান্টিবায়োটিকের কোর্সগুলি শেষ করা উচিত এমনকি যখন লক্ষণগুলি অদৃশ্য হয়ে গেছে বলে মনে হয়; বিকাশ এবং স্টেম সেল পার্থক্যঃ জৈব রাসায়নিক প্রক্রিয়াগুলিতে বিকাশমূলক গোলমাল যা জীবের বিকাশের সময় কঠোরভাবে নিয়ন্ত্রণ করা দরকার (উদাহরণস্বরূপ, জিন অভিব্যক্তি স্তরগুলির প্যাটার্ন যা শরীরের বিভিন্ন অংশে বিকশিত হয়) নাটকীয় পরিণতি ঘটাতে পারে, যা শক্তিশালী সেলুলার যন্ত্রপাতির বিবর্তনের প্রয়োজনীয়তা তৈরি করে। বিভিন্ন বৈশিষ্ট্যযুক্ত জিনের অভিব্যক্তি স্তরের উপর নির্ভর করে স্টেম কোষগুলি বিভিন্ন ধরনের কোষে বিভক্ত হয়ঃ জিন প্রকাশের শব্দ স্পষ্টভাবে এই প্রক্রিয়াকে বিঘ্নিত ও প্রভাবিত করতে পারে এবং প্রতিলিপির হারে শব্দ গতিশীল প্রাকৃতিক দৃশ্যের কাঠামোকে প্রভাবিত করতে পারে যার উপর পার্থক্য ঘটে। ব্যাকটেরিয়া থেকে স্তন্যপায়ী কোষে এই প্রভাবগুলির সংক্ষিপ্তসার নিয়ে পর্যালোচনা নিবন্ধ রয়েছে; ড্রাগ প্রতিরোধঃ শব্দ স্বল্পমেয়াদী বেঁচে থাকা এবং উচ্চ স্তরের ড্রাগ চিকিৎসায় ড্রাগ প্রতিরোধের দীর্ঘমেয়াদী বিবর্তনকে উন্নত করে। নিম্ন স্তরের ওষুধের চিকিৎসায় শব্দের বিপরীত প্রভাব রয়েছে; ক্যান্সারের চিকিৎসাঃ সাম্প্রতিক গবেষণায় ক্যান্সার-বিরোধী চিকিৎসায় ক্যান্সার কোষের প্রতিক্রিয়ায় জিন অভিব্যক্তির মাত্রার সঙ্গে যুক্ত বাহ্যিক পার্থক্য পাওয়া গেছে, যা জিন প্রকাশের শব্দের সাথে ভগ্নাংশ হত্যার ঘটনাকে (যার মাধ্যমে প্রতিটি চিকিৎসা কিছু লোককে হত্যা করে তবে সমস্ত টিউমারকে নয়) সম্ভাব্যভাবে যুক্ত করে। কারণ পৃথক কোষগুলি একটি থেরাপিউটিক পদ্ধতির (কেমোথেরাপি, টার্গেটেড এজেন্ট, রেডিয়েশন ইত্যাদি) প্রতিক্রিয়াশীলতার পার্থক্যের সাথে যুক্ত অবস্থার মধ্যে বারবার এবং স্থিরভাবে রূপান্তর সম্পাদন করতে পারে। ), থেরাপি ঘন ঘন দেওয়ার প্রয়োজন হতে পারে (থেরাপি-প্রতিক্রিয়াশীল অবস্থায় প্রবেশের পরে কোষগুলি চিকিত্সা করা হয় তা নিশ্চিত করার জন্য, থেরাপি-প্রতিরোধী উপ-জনসংখ্যায় পুনরায় যোগদান এবং প্রসারিত হওয়ার আগে) এবং দীর্ঘ সময়ের জন্য (এমনকি থেরাপি-প্রতিরোধী উপ-জনসংখ্যার চূড়ান্ত অবশিষ্টাংশ থেকে দেরিতে উদ্ভূত কোষগুলিরও চিকিত্সা করার জন্য)। জিনোমের বিবর্তনঃ জিনোম ক্রোমাটিন দ্বারা আচ্ছাদিত যা মোটামুটিভাবে "ওপেন" (ইউক্রোমাটিন নামেও পরিচিত) বা "ক্লোজড" (হেটেরোক্রোমাটিন নামেও পরিচিত)-এ শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে। ওপেন ক্রোমাটিন হেটেরোক্রোমাটিনের তুলনায় প্রতিলিপিতে কম শব্দ ঘটায়। প্রায়শই "হাউসকিপিং" প্রোটিনগুলি (যা প্রোটিন যা কোষের বেঁচে থাকার জন্য প্রয়োজনীয় কাজগুলি সম্পাদন করে) বড় মাল্টিপ্রোটিন কমপ্লেক্সগুলিতে কাজ করে। যদি এই ধরনের কমপ্লেক্সের প্রোটিনের শব্দ সমন্বয়হীন হয়, তবে এটি সম্ভাব্য ক্ষতিকারক প্রভাব সহ মাল্টিপ্রোটিন কমপ্লেক্সের উৎপাদন হ্রাস করতে পারে। গোলমাল হ্রাস উন্মুক্ত ক্রোমাটিনে প্রয়োজনীয় জিনের বিবর্তনীয় নির্বাচন আন্দোলন প্রদান করতে পারে। তথ্য প্রক্রিয়াকরণঃ যেহেতু কোষীয় নিয়ন্ত্রণ এমন উপাদানগুলির সাথে সম্পাদিত হয় যা নিজেই গোলমালের সাপেক্ষে, তাই তথ্য প্রক্রিয়াকরণ এবং নিয়ন্ত্রণ সম্পাদনের জন্য কোষের ক্ষমতা মৌলিকভাবে অভ্যন্তরীণ গোলমাল বিশ্লেষণ দ্বারা সীমাবদ্ধ যেহেতু কোষের মধ্যে বিচ্ছিন্ন অনুলিপি সংখ্যায় অনেক পরিমাণে কোষের জৈবিক আগ্রহ উপস্থিত থাকে (একক ডিএনএ, কয়েক ডজন এমআরএনএ, শত শত প্রোটিন), বিচ্ছিন্ন স্টোকাস্টিক গণিতের সরঞ্জামগুলি প্রায়শই সেলুলার গোলমাল বিশ্লেষণ এবং মডেল করতে ব্যবহৃত হয়। বিশেষত, প্রধান সমীকরণের চিকিৎসা-যেখানে কোনও সময়ে কোনও অবস্থায় কোনও ব্যবস্থা পর্যবেক্ষণের সম্ভাবনা ও. ডি. ই-র মাধ্যমে সংযুক্ত থাকে-বিশেষভাবে ফলপ্রসূ প্রমাণিত হয়েছে। নয়েজ জিন এক্সপ্রেশনের জন্য একটি ক্যানোনিকাল মডেল, যেখানে ডিএনএ অ্যাক্টিভেশন, ট্রান্সক্রিপশন এবং অনুবাদের প্রক্রিয়াগুলি প্রদত্ত হারের সাথে পয়সন প্রক্রিয়া হিসাবে প্রতিনিধিত্ব করা হয়, একটি মাস্টার সমীকরণ দেয় যা বিভিন্ন অনুমানের অধীনে ঠিক (ফাংশন তৈরির সাথে) সমাধান করা যেতে পারে বা ভ্যান ক্যাম্পেনের সিস্টেমের আকার সম্প্রসারণের মতো স্টোকাস্টিক সরঞ্জামগুলির সাথে আনুমানিক। সংখ্যাসূচকভাবে, গিলেস্পি অ্যালগরিদম বা স্টোকাস্টিক সিমুলেশন অ্যালগরিদম প্রায়শই স্টোকাস্টিক সেলুলার প্রক্রিয়াগুলির উপলব্ধি তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়, যা থেকে পরিসংখ্যান গণনা করা যেতে পারে। জৈবিক প্রক্রিয়াগুলির জন্য স্টোকাস্টিক মডেলগুলিতে (প্যারামেট্রিক অনুমান) পরামিতিগুলির মান অনুমান করার সমস্যা, যা সাধারণত বিরল এবং কোলাহলপূর্ণ পরীক্ষামূলক তথ্য দ্বারা চিহ্নিত করা হয়, গবেষণার একটি সক্রিয় ক্ষেত্র, যার মধ্যে বায়েসিয়ান এমসিএমসি এবং আনুমানিক বায়েসিয়ান গণনা সহ পদ্ধতিগুলি অভিযোজিত এবং শক্তিশালী প্রমাণিত হয়। দ্বি-অবস্থা মডেল সম্পর্কে, এমআরএনএ বিতরণ থেকে প্যারামিটার অনুমানের জন্য একটি মুহূর্ত-ভিত্তিক পদ্ধতি বর্ণনা করা হয়েছিল। তথ্যসূত্র কোষ জীববিজ্ঞান জৈব পদার্থবিজ্ঞান আণবিক জীববিজ্ঞান জৈব পরিসংখ্যান এলোমেলোতা