एंजाइम कैस्केड और प्रवर्धन

एक एंजाइम कैस्केड एंजाइमों का एक क्रम है जिसे इस प्रकार व्यवस्थित किया जाता है कि एक एंजाइम का सक्रियण अगले एंजाइम की कई प्रतियों के सक्रियण को उत्प्रेरित करता है। चूंकि प्रत्येक चरण कई सबस्ट्रेट अणुओं पर कार्य कर सकता है, एक छोटा प्रारंभिक संकेत प्रत्येक स्तर पर गुणा होता है, जिससे एक बड़ी और तीव्र जैव रासायनिक प्रतिक्रिया उत्पन्न होती है।

Definition

एक एंजाइम कैस्केड एक बहु-चरणीय मार्ग है जिसमें एक एंजाइम का सक्रिय रूप अगले एंजाइम का सक्रिय रूप उत्पन्न करता है, ताकि प्रत्येक चरण की उत्प्रेरक प्रकृति क्रमिक स्तरों पर प्रारंभिक उत्तेजना को बढ़ाती है।

Scope

यह विषय कैस्केड प्रवर्धन के तर्क, प्रोटियोलिटिक-सक्रियण कैस्केड और प्रतिवर्ती सहसंयोजक-संशोधन कैस्केड के बीच के अंतर, संस्थापक उदाहरण के रूप में विहित रक्त-स्कंदन कैस्केड, और गति, प्रवर्धन और नियंत्रण के व्यापार-बंदों को शामिल करता है। यह एक संदर्भ-शैक्षणिक विषय है और नैदानिक मार्गदर्शन नहीं है।

Core questions

• प्रत्येक चरण की उत्प्रेरक प्रकृति एक कैस्केड में प्रवर्धन कैसे उत्पन्न करती है?
• प्रोटियोलिटिक-सक्रियण कैस्केड प्रतिवर्ती सहसंयोजक-संशोधन कैस्केड से कैसे भिन्न होते हैं?
• कौन से तंत्र एक कैस्केड को सीमित करते हैं, स्थानीयकृत करते हैं, या बंद कर देते हैं ताकि वह अनियंत्रित न हो?
• प्रवर्धन की लागतें क्या हैं, जैसे नकली सक्रियण के प्रति संवेदनशीलता?

Key concepts

• प्रति चरण उत्प्रेरक प्रवर्धन
• ज़ाइमोजेन (प्रोएंजाइम) सक्रियण
• प्रतिवर्ती सहसंयोजक-संशोधन कैस्केड
• दीक्षा, प्रसार और समाप्ति
• थ्रेशोल्ड और स्विच-जैसा प्रतिक्रिया
• कैस्केड का प्रतिक्रिया नियंत्रण

Mechanisms

एक कैस्केड में, प्रत्येक सक्रिय एंजाइम एक उत्प्रेरक होता है जो अगले ज़ाइमोजेन के कई अणुओं को उसके सक्रिय रूप में परिवर्तित करता है, इसलिए सक्रिय अणुओं की संख्या प्रत्येक क्रमिक स्तर पर बढ़ती है। मैकफर्लेन ने रक्त के थक्के के अपने 1964 के विश्लेषण में इसे एक जैव रासायनिक एम्पलीफायर के रूप में औपचारिक रूप दिया, और डेवी और रैटनॉफ ने स्वतंत्र रूप से उसी तर्क को अनुक्रमिक ज़ाइमोजेन सक्रियण के एक झरने के अनुक्रम के रूप में वर्णित किया। कैस्केड दो व्यापक रूप लेते हैं: अपरिवर्तनीय प्रोटियोलिटिक कैस्केड, जैसे कि जमावट और पूरक में, जहां प्रोएंजाइम सक्रिय प्रोटीज में क्लीव किए जाते हैं; और प्रतिवर्ती सहसंयोजक-संशोधन कैस्केड, जहां एंजाइमों को फॉस्फोराइलेशन या अन्य संशोधनों द्वारा चालू और बंद किया जाता है, जिससे तीव्र प्रतिक्रिया और रीसेट की अनुमति मिलती है। चूंकि प्रवर्धन वास्तविक और नकली दोनों संकेतों को बढ़ा सकता है, कैस्केड को थ्रेशोल्ड, स्थानीयकरण, अवरोधकों और प्रतिक्रिया द्वारा कसकर नियंत्रित किया जाता है।

Clinical relevance

एंजाइम कैस्केड रक्त जमावट और पूरक सक्रियण जैसी प्रक्रियाओं को नियंत्रित करते हैं जिनके विनियमन का अध्ययन चिकित्सा में किया जाता है। यह प्रविष्टि संदर्भ और शिक्षा के लिए प्रवर्धन सिद्धांत की व्याख्या करती है और नैदानिक मानदंड या उपचार सिफारिशें प्रदान नहीं करती है।

History

कैस्केड अवधारणा 1964 में क्रिस्टलीकृत हुई, जब मैकफर्लेन ने प्रस्तावित किया कि रक्त का थक्का एक एंजाइम कैस्केड और जैव रासायनिक एम्पलीफायर के रूप में काम करता है, और डेवी और रैटनॉफ ने आंतरिक थक्के मार्ग को ज़ाइमोजेन सक्रियण के एक झरने के अनुक्रम के रूप में वर्णित किया। इन लगभग-एक साथ पत्रों ने कैस्केड को एक सामान्य डिजाइन सिद्धांत के रूप में स्थापित किया, जिसे बाद में पूरक सक्रियण और सेलुलर सिग्नलिंग के प्रतिवर्ती सहसंयोजक-संशोधन कैस्केड में मान्यता मिली।

Key figures

• Robert G. Macfarlane
• Earl W. Davie
• Oscar D. Ratnoff

Seminal works

• macfarlane-1964
• davie-ratnoff-1964

Frequently asked questions

एंजाइम कैस्केड को एम्पलीफायर के रूप में क्यों वर्णित किया जाता है?

क्योंकि प्रत्येक एंजाइम एक उत्प्रेरक है जो अगले एंजाइम की कई प्रतियों को सक्रिय करता है, एक एकल प्रारंभिक घटना प्रत्येक चरण में गुणा होती है, इसलिए एक छोटा ट्रिगर एक बड़ी, तीव्र प्रतिक्रिया उत्पन्न कर सकता है।

एंजाइम कैस्केड का उत्कृष्ट उदाहरण क्या है?

रक्त-स्कंदन कैस्केड, जिसे 1964 में मैकफर्लेन द्वारा एक जैव रासायनिक एम्पलीफायर के रूप में और डेवी और रैटनॉफ द्वारा एक झरने के अनुक्रम के रूप में वर्णित किया गया था, संस्थापक उदाहरण है: ज़ाइमोजेन की एक श्रृंखला बारी-बारी से सक्रिय होती है, जो एक थक्के में परिणत होती है।