परजीवियों में ऊर्जा उपापचय

परजीवियों में ऊर्जा उपापचय जैव रासायनिक मार्गों का वह समूह है जिसके माध्यम से परजीवी प्रोटोजोआ और कृमि ATP उत्पन्न करते हैं, अक्सर मेजबान के अंदर कम ऑक्सीजन की स्थिति में। कार्बोहाइड्रेट को पूरी तरह से कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में ऑक्सीकृत करने के बजाय, कई वयस्क परजीवी इसे कार्बनिक अम्लों में किण्वित करते हैं, एक अनुकूलन जो उनके उपापचय को उनके मेजबानों से स्पष्ट रूप से अलग करता है।

Definition

परजीवियों में ऊर्जा उपापचय परजीवी जीवों द्वारा ATP के जैव रासायनिक उत्पादन को संदर्भित करता है, अक्सर कार्बोहाइड्रेट के अवायवीय या आंशिक रूप से अवायवीय अपचय के माध्यम से, जो उनके मेजबान वातावरण के ऑक्सीजन तनाव और पोषक तत्व आपूर्ति के अनुकूल होता है।

Scope

यह विषय बताता है कि परजीवी रासायनिक ऊर्जा कैसे प्राप्त करते हैं, जिसमें कार्बोहाइड्रेट-आधारित मार्गों और कई कृमियों में पाए जाने वाले विशेष अवायवीय माइटोकॉन्ड्रिया पर जोर दिया गया है, और ऊर्जा उपापचय जीवन-चक्र चरणों के बीच कैसे बदलता है। यह इन मार्गों को संदर्भ जीव विज्ञान और चयनात्मक दवा लक्ष्यों के लिए वैचारिक आधार के रूप में मानता है, न कि नैदानिक मार्गदर्शन के रूप में।

Core questions

• जब मेजबान के स्थान में ऑक्सीजन की कमी होती है तो वयस्क परजीवी ATP कैसे उत्पन्न करते हैं?
• मैलेट डिसम्यूटेशन क्या है और यह कृमि ऊर्जा उपापचय के लिए केंद्रीय क्यों है?
• मुक्त-जीवित, संक्रामक और वयस्क चरणों के बीच ऊर्जा उपापचय कैसे बदलता है?
• परजीवी ऊर्जा उपापचय के कौन से चरण मेजबान से इतने भिन्न हैं कि वे दवा के लक्ष्य बन सकें?

Key concepts

• अवायवीय (मैलेट-डिसम्यूटेशन) माइटोकॉन्ड्रिया
• कार्बनिक अम्लों (एसीटेट, सक्सिनेट, प्रोपियोनेट) में कार्बोहाइड्रेट किण्वन
• रोडोक्विनोन-मध्यस्थता फ्यूमरेट कमी
• एसीटेट:सक्सिनेट CoA-ट्रांसफरेज़
• जीवन-चक्र चरणों में वायवीय-से-अवायवीय उपापचयी संक्रमण
• सब्सट्रेट-स्तर और इलेक्ट्रॉन-परिवहन-संबंधित ATP संश्लेषण
• दवा-लक्ष्य सिद्धांत के रूप में मेजबान-परजीवी उपापचयी विचलन

Mechanisms

कई वयस्क कृमि कम ऑक्सीजन वाले वातावरण में रहते हैं, और उनके माइटोकॉन्ड्रिया मैलेट डिसम्यूटेशन नामक एक किण्वन मार्ग चलाते हैं: फॉस्फोएनोलपाइरुवेट को मैलेट की ओर निर्देशित किया जाता है, जिसका एक हिस्सा ऑक्सीकृत होता है जबकि दूसरा हिस्सा फ्यूमरेट के माध्यम से सक्सिनेट में कम हो जाता है, जिसमें वायवीय माइटोकॉन्ड्रिया के यूबिक्विनोन के बजाय रोडोक्विनोन का उपयोग किया जाता है, जिसमें सक्सिनेट और एसीटेट या प्रोपियोनेट अंतिम उत्पादों के रूप में उत्सर्जित होते हैं (Tielens & van Hellemond, 2007; Bryant, 1978)। इस अवायवीय जैव रसायन की विशेषता वाले एंजाइम, जैसे एसीटेट:सक्सिनेट CoA-ट्रांसफरेज़, अंतिम-उत्पाद निर्माण को ATP संश्लेषण से जोड़ते हैं और यकृत कृमियों में इनकी विशेषता बताई गई है (van Grinsven et al., 2009)। परजीवी नेमाटोड एस्केरिस सुअम एक क्लासिक मॉडल है जो दर्शाता है कि कैसे एक ही जीव अपने मुक्त-जीवित या लार्वा चरण में वायवीय उपापचय से वयस्क आंत-निवासी चरण में अवायवीय माइटोकॉन्ड्रियल उपापचय में बदल जाता है (Komuniecki & Komuniecki, 1989)। क्योंकि ये मार्ग और उनके एंजाइम मेजबान उपापचय से भिन्न होते हैं, उन्हें चयनात्मक कीमोथेरेपी के लिए उम्मीदवार स्थलों के रूप में बार-बार उजागर किया जाता है (Barrett, 1981)।

Clinical relevance

परजीवियों का किण्वनशील, अक्सर रोडोक्विनोन-निर्भर ऊर्जा उपापचय मेजबान के वायवीय श्वसन से भिन्न होता है, और यह अंतर परजीवी-रोधी दवा की खोज के लिए एक लंबे समय से चला आ रहा वैचारिक आधार है। यह प्रविष्टि समझ में सहायता के लिए उस जीव विज्ञान का वर्णन करती है; यह दवाओं, खुराक या उपचार के निर्णयों को निर्दिष्ट नहीं करती है।

History

बीसवीं सदी के मध्य से किए गए अध्ययनों ने स्थापित किया कि परजीवी कृमि अक्सर कार्बोहाइड्रेट को पूरी तरह से श्वसन करने के बजाय किण्वित करते हैं, और ब्रायंट की समीक्षाओं और बैरेट की पाठ्यपुस्तक ने इसे विनियमित, बड़े पैमाने पर अवायवीय उपापचय की एक सुसंगत तस्वीर में एक साथ लाया। अवायवीय माइटोकॉन्ड्रिया, रोडोक्विनोन, और एसीटेट:सक्सिनेट CoA-ट्रांसफरेज़ जैसे एंजाइमों पर बाद के आणविक कार्य ने इन अनुकूलनों को एक जैव रासायनिक और विकासवादी ढांचे में रखा (Bryant, 1978; Barrett, 1981; Tielens & van Hellemond, 2007; van Grinsven et al., 2009)।

Key figures

• Aloysius Tielens
• Jaap van Hellemond
• Clive Bryant
• Richard Komuniecki
• John Barrett

Seminal works

• bryant-1978
• barrett-1981
• tielens-2007

Frequently asked questions

क्या परजीवी ऊर्जा बनाने के लिए ऑक्सीजन का उपयोग करते हैं?

कुछ चरण करते हैं, लेकिन कई वयस्क परजीवी ऐसे स्थानों पर रहते हैं जहाँ ऑक्सीजन की कमी होती है और इसके बजाय अवायवीय माइटोकॉन्ड्रियल मार्गों जैसे मैलेट डिसम्यूटेशन के माध्यम से कार्बोहाइड्रेट को कार्बनिक अम्लों में किण्वित करते हैं, जो मुक्त-जीवित या लार्वा चरणों में वायवीय उपापचय की ओर वापस जा सकता है।

दवा विकास के लिए परजीवी ऊर्जा उपापचय क्यों महत्वपूर्ण है?

इसके कई एंजाइम और इलेक्ट्रॉन वाहक, जैसे रोडोक्विनोन और एसीटेट:सक्सिनेट CoA-ट्रांसफरेज़, मेजबान से भिन्न होते हैं, जो सिद्धांत रूप में परजीवी की ऊर्जा आपूर्ति में चयनात्मक हस्तक्षेप की अनुमति देता है। यह वैचारिक जीव विज्ञान है, उपचार सलाह नहीं।