एंजाइम कंपार्टमेंटलाइज़ेशन

एंजाइम कंपार्टमेंटलाइज़ेशन उपापचय का नियंत्रण है जिसके माध्यम से एंजाइम कोशिका में स्थित होते हैं। विशिष्ट एंजाइमों को ऑर्गेनेल, झिल्ली, या बहु-एंजाइम असेंबली तक सीमित करके, कोशिकाएं सब्सट्रेट को केंद्रित करती हैं, असंगत प्रतिक्रियाओं को अलग रखती हैं, और यह नियंत्रित करती हैं कि प्रतिक्रिया कब और कहाँ हो सकती है। इस प्रकार स्थान विनियमन के एक रूप के रूप में कार्य करता है जो एंजाइम गतिविधि या मात्रा में परिवर्तनों का पूरक है।

Definition

एंजाइम कंपार्टमेंटलाइज़ेशन विशिष्ट कोशिकीय कंपार्टमेंट, झिल्ली, या बहु-एंजाइम असेंबली के भीतर एंजाइमों के स्थानिक स्थानीयकरण द्वारा उपापचयी गतिविधि का विनियमन है, जो सब्सट्रेट तक उनकी पहुंच को नियंत्रित करता है और प्रतिस्पर्धी या असंगत प्रतिक्रियाओं को अलग करता है।

Scope

यह प्रविष्टि एंजाइमों के स्थानिक संगठन के सिद्धांत, मार्गों को अलग करने में ऑर्गेनेल और झिल्ली की भूमिकाओं, एंजाइम परिसरों के भीतर सब्सट्रेट चैनलिंग, और स्थानीयकृत स्थितियां गतिविधि को कैसे नियंत्रित करती हैं, को शामिल करती है। यह एंजाइम विनियमन में एक संदर्भ विषय है और कोई नैदानिक या चिकित्सीय मार्गदर्शन प्रदान नहीं करता है।

Core questions

• एंजाइम का स्थान अपनी आंतरिक गतिविधि से परे उपापचय को कैसे नियंत्रित करता है?
• कुछ प्रतिक्रिया अनुक्रमों को कोशिका के भीतर शारीरिक रूप से अलग क्यों किया जाना चाहिए?
• एंजाइमों को एक साथ सीमित करने से सब्सट्रेट चैनलिंग के माध्यम से एक मार्ग को कैसे गति मिलती है?
• एक कंपार्टमेंट के भीतर स्थानीय स्थितियां एंजाइम कार्य को कैसे नियंत्रित करती हैं?

Key concepts

• एंजाइमों का उपकोशिकीय स्थानीयकरण
• मार्गों का ऑर्गेनेल-आधारित अलगाव
• एंजाइमों का झिल्ली संघ
• बहु-एंजाइम परिसरों में सब्सट्रेट चैनलिंग
• स्थानीय सूक्ष्म वातावरण (पीएच, आयन, रेडॉक्स)
• विरोधी प्रतिक्रियाओं का स्थानिक अलगाव

Mechanisms

कोशिकाएं स्थानिक संगठन को एक नियामक उपकरण के रूप में उपयोग करती हैं। माइटोकॉन्ड्रिया, लाइसोसोम, पेरोक्सिसोम, या एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम जैसे ऑर्गेनेल के भीतर एंजाइमों को बंद करने से प्रतिक्रियाएं एक नियंत्रित स्थानीय वातावरण में रहती हैं और उन्हें कहीं और प्रक्रियाओं में हस्तक्षेप करने से रोकती हैं; उदाहरण के लिए, विरोधी सिंथेटिक और अवक्रमणकारी मार्ग विभिन्न कंपार्टमेंट में रखे जाने पर एक साथ चल सकते हैं। एक कंपार्टमेंट का स्थानीय सूक्ष्म वातावरण, जिसमें उसका पीएच, आयन सांद्रता और रेडॉक्स स्थिति शामिल है, निवासी एंजाइमों की गतिविधि को और अधिक नियंत्रित करता है, जैसा कि एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम की उच्च कैल्शियम और चैपरोन सामग्री और साइटोसोल और माइटोकॉन्ड्रिया के बीच सुपरऑक्साइड डिसम्यूटेस जैसे प्रतिक्रियाशील-ऑक्सीजन-हैंडलिंग एंजाइमों के अलगाव में देखा जाता है। एक महीन पैमाने पर, अनुक्रमिक एंजाइमों को एक परिसर में इकट्ठा करना सब्सट्रेट चैनलिंग की अनुमति देता है, जिसमें एक प्रतिक्रिया का उत्पाद सीधे अगले सक्रिय स्थल पर सौंप दिया जाता है, जिससे स्थानीय सांद्रता बढ़ जाती है और थोक समाधान में नुकसान सीमित हो जाता है। लक्ष्यीकरण अनुक्रम और झिल्ली एंकर यह निर्धारित करते हैं कि प्रत्येक एंजाइम कहाँ समाप्त होता है।

Clinical relevance

एंजाइमों का गलत स्थानीयकरण और ऑर्गेनेल कार्य की विफलता कई उपापचयी और भंडारण विकारों को रेखांकित करती है, इसलिए कंपार्टमेंटलाइज़ेशन को समझना चिकित्सा में जैव रसायन के लिए मूलभूत है। यह प्रविष्टि संदर्भ के लिए तंत्र की व्याख्या करती है और निदान या उपचार निर्णयों का आधार नहीं है।

History

यह पहचान कि एंजाइम विशिष्ट कोशिकीय कंपार्टमेंट के बीच वितरित होते हैं, बीसवीं सदी के मध्य के कोशिका विभाजन से बढ़ी, जिसके माध्यम से डी डुवे ने लाइसोसोम और पेरोक्सिसोम की पहचान की और पालेड ने ऑर्गेनेल संरचना की विशेषता बताई। ब्लोबेल द्वारा लक्ष्यीकरण संकेतों की बाद की खोज ने समझाया कि एंजाइमों को विशिष्ट स्थानों पर कैसे निर्देशित किया जाता है। एंडोप्लाज्मिक-रेटिकुलम कैल्शियम हैंडलिंग और सुपरऑक्साइड डिसम्यूटेस की कंपार्टमेंट-विशिष्ट भूमिकाओं के अध्ययनों सहित बाद के काम ने दिखाया है कि स्थानीयकरण एंजाइम कार्य को कैसे आकार देता है।

Key figures

• Christian de Duve
• George Palade
• Gunter Blobel

Seminal works

• michalak-2009
• wang-2018

Frequently asked questions

स्थान एक एंजाइम को कैसे विनियमित कर सकता है जो अन्यथा अपरिवर्तित है?

यह नियंत्रित करके कि एंजाइम को अपने सब्सट्रेट तक पहुंच है या नहीं और वह किन स्थानीय स्थितियों का अनुभव करता है, कोशिका एंजाइम अणु को बदले बिना एक प्रतिक्रिया को चालू या बंद कर सकती है।

सब्सट्रेट चैनलिंग क्या है?

यह एक एंजाइम परिसर के भीतर एक सक्रिय स्थल से अगले तक एक प्रतिक्रिया मध्यवर्ती का सीधा गुजरना है, जो मार्ग को गति देता है और आसपास के समाधान में मध्यवर्ती के नुकसान को सीमित करता है।