सहसंयोजक एंजाइम संशोधन

सहसंयोजक एंजाइम संशोधन एंजाइम पर सहसंयोजक बंधों के निर्माण या टूटने से एंजाइम गतिविधि का विनियमन है, जैसे रासायनिक समूहों को जोड़ना या पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला को तोड़ना। एलोस्टेरिक प्रभावकों के गैर-सहसंयोजक बंधन के विपरीत, ये परिवर्तन अन्य एंजाइमों द्वारा किए और उलटे जाते हैं और जब तक उन्हें सक्रिय रूप से पूर्ववत नहीं किया जाता तब तक बने रह सकते हैं, जिससे नियंत्रण की एक टिकाऊ परत मिलती है।

Definition

सहसंयोजक एंजाइम संशोधन एंजाइम पर सहसंयोजक बंधों के एंजाइम-उत्प्रेरित निर्माण या विखंडन के माध्यम से एक एंजाइम का विनियमन है, जिसमें रासायनिक समूहों का प्रतिवर्ती जोड़, यूबिक्विटिन जैसे पॉलीपेप्टाइड संशोधकों का संयुग्मन, और निष्क्रिय अग्रदूतों का अपरिवर्तनीय प्रोटीयोलाइटिक विखंडन शामिल है।

Scope

यह प्रविष्टि सहसंयोजक नियंत्रण के मुख्य रूपों को शामिल करती है: प्रतिवर्ती समूह स्थानान्तरण जैसे फॉस्फोराइलेशन, यूबिक्विटिन जैसे बड़े संशोधकों का जुड़ाव, और ज़ाइमोजेन का अपरिवर्तनीय प्रोटीयोलाइटिक सक्रियण। यह इन्हें एंजाइमोलॉजी में नियामक तंत्र के रूप में प्रस्तुत करता है और कोई नैदानिक या औषधीय मार्गदर्शन प्रदान नहीं करता है।

Core questions

• सहसंयोजक संशोधन गैर-सहसंयोजक एलोस्टेरिक नियंत्रण से कैसे भिन्न है?
• कौन से संशोधन प्रतिवर्ती हैं और कौन से अनिवार्य रूप से एकतरफा हैं?
• प्रोटीयोलाइटिक विखंडन एक निष्क्रिय ज़ाइमोजेन को एक सक्रिय एंजाइम में कैसे परिवर्तित करता है?
• यूबिक्विटिन के साथ एक एंजाइम को टैग करना इसकी गतिविधि और जीवनकाल को कैसे नियंत्रित करता है?

Key concepts

• प्रतिवर्ती समूह स्थानान्तरण (जैसे, फॉस्फोराइलेशन, एसिटाइलेशन)
• अंतर-परिवर्तनीय एंजाइम रूप
• यूबिक्विटिनेशन और अन्य पॉलीपेप्टाइड संशोधक
• ज़ाइमोजेन का प्रोटीयोलाइटिक सक्रियण
• अपरिवर्तनीय बनाम प्रतिवर्ती संशोधन
• विनियमित प्रोटीन क्षरण

Mechanisms

सहसंयोजक नियंत्रण कई विशिष्ट रसायनों के माध्यम से संचालित होता है। प्रतिवर्ती समूह स्थानान्तरण, जिनमें से फॉस्फोराइलेशन प्रोटोटाइप है, छोटे रासायनिक समूह जोड़ते हैं जिन्हें एक विरोधी एंजाइम द्वारा हटाया जा सकता है, जिससे एक ही प्रोटीन सक्रिय और निष्क्रिय रूपों के बीच चक्रित हो सकता है। बड़े संशोधकों को भी संयुग्मित किया जा सकता है: यूबिक्विटिन को सक्रिय करने वाले, संयुग्मित करने वाले और लाइगेटिंग एंजाइमों के एक कैस्केड के माध्यम से लक्ष्य प्रोटीन से जोड़ा जाता है, जो लक्ष्य को परिवर्तित गतिविधि, स्थानीयकरण, या प्रोटीसोम द्वारा क्षरण के लिए चिह्नित करता है। एक अलग, अनिवार्य रूप से अपरिवर्तनीय मोड प्रोटीयोलाइटिक सक्रियण है, जिसमें एक निष्क्रिय अग्रदूत (एक ज़ाइमोजेन) को सक्रिय एंजाइम का उत्पादन करने के लिए विशिष्ट साइटों पर तोड़ा जाता है; क्योंकि बंधन टूट जाता है, यह स्विच एकतरफा होता है और इसका उपयोग वहां किया जाता है जहां निर्णायक, प्रतिबद्ध सक्रियण की आवश्यकता होती है, जैसे पाचन एंजाइमों और रक्त के थक्के में। साथ में ये सहसंयोजक तंत्र कोशिकाओं को ऐसे नियंत्रण प्रदान करते हैं जो तेजी से प्रतिवर्ती से स्थायी तक होते हैं।

Clinical relevance

यूबिक्विटिनेशन और ज़ाइमोजेन सक्रियण जैसे सहसंयोजक संशोधन प्रोटीन टर्नओवर, पाचन और जमावट सहित प्रक्रियाओं के लिए केंद्रीय हैं, जिससे यह विषय चिकित्सा में जैव रसायन के लिए मूलभूत बन जाता है। यह प्रविष्टि संदर्भ के लिए इन तंत्रों का वर्णन करती है और निदान या उपचार निर्णयों का आधार नहीं है।

History

यह विचार कि एंजाइम अंतर-परिवर्तनीय सहसंयोजक रूप से संशोधित रूपों में मौजूद होते हैं, क्रेब्स और फिशर द्वारा प्रतिवर्ती फॉस्फोराइलेशन की खोज से विकसित हुआ और क्रेब्स और बीवो की 1979 की समीक्षा में सामान्यीकृत किया गया। समानांतर में, बीसवीं शताब्दी के अंत में यूबिक्विटिन-प्रोटीसोम प्रणाली के स्पष्टीकरण ने एक विशिष्ट सहसंयोजक टैगिंग तंत्र का खुलासा किया, जिसकी समीक्षा पिकार्ट और बाद में झेंग और शाबेक ने की, जो विनियमित क्षरण के माध्यम से एंजाइम की प्रचुरता को नियंत्रित करता है। ज़ाइमोजेन का प्रोटीयोलाइटिक सक्रियण पाचन और थक्के वाले एंजाइमों के अध्ययन में पहले ही पहचाना जा चुका था, जिससे सहसंयोजक नियंत्रण की पूरी तस्वीर बन गई।

Key figures

• Edwin Krebs
• Edmond Fischer
• Cecile Pickart
• Aaron Ciechanover
• Avram Hershko

Seminal works

• krebs-beavo-1979
• pickart-2001
• zheng-shabek-2017

Frequently asked questions

क्या सहसंयोजक एंजाइम संशोधन हमेशा प्रतिवर्ती होता है?

नहीं। फॉस्फोराइलेशन जैसे समूह स्थानान्तरण प्रतिवर्ती होते हैं, लेकिन एक ज़ाइमोजेन का प्रोटीयोलाइटिक सक्रियण एक पेप्टाइड बंधन को तोड़ता है और अनिवार्य रूप से अपरिवर्तनीय होता है।

ज़ाइमोजेन क्या है?

एक ज़ाइमोजेन एक निष्क्रिय एंजाइम अग्रदूत है जो अपनी पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के हिस्से के विशिष्ट सहसंयोजक विखंडन के बाद ही सक्रिय होता है।