एंजाइम कॉम्प्लेक्स और पाथवे
एंजाइम शायद ही कभी अकेले कार्य करते हैं। कोशिका के भीतर वे भौतिक कॉम्प्लेक्स, चैनलों, कैस्केड और पारस्परिक रूप से विनियमित पाथवे में व्यवस्थित होते हैं जो मिलकर चयापचय रसायन विज्ञान को एक नियंत्रित, एकीकृत प्रणाली में परिवर्तित करते हैं। यह क्षेत्र बताता है कि एंजाइमों का स्थानिक संगठन और नियामक वायरिंग चयापचय पाथवे के माध्यम से प्रवाह को कैसे आकार देती है।
Definition
एंजाइम कॉम्प्लेक्स और पाथवे एंजाइमों के सुप्रामोलेक्यूलर संगठन और नियामक एकीकरण का वर्णन करते हैं — कि कैसे अनुक्रमिक या संबंधित उत्प्रेरक गतिविधियां शारीरिक रूप से जुड़ी होती हैं, कैसे उनके बीच मध्यवर्ती पदार्थ चलते हैं, और चयापचय प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए उनकी गतिविधियों का समन्वय कैसे किया जाता है।
Scope
यह क्षेत्र पाठक को पाँच जुड़े हुए विषयों से परिचित कराता है: सक्रिय स्थलों के बीच मध्यवर्ती पदार्थों का सीधा स्थानांतरण (सब्सट्रेट चैनलिंग), कई उत्प्रेरक गतिविधियों का एक मल्टी-एंजाइम कॉम्प्लेक्स में संयोजन, एंजाइम कैस्केड का संकेत-प्रवर्धक तर्क, विरोधी पाथवे का समन्वित अप- और डाउन-रेगुलेशन, और चयापचय क्रॉस-टॉक जिसके द्वारा एक पाथवे के मध्यवर्ती और संकेत दूसरे को प्रभावित करते हैं। यह एक संदर्भ-शैक्षणिक अवलोकन है, न कि नैदानिक मार्गदर्शन।
Sub-topics
Core questions
- एंजाइमों का भौतिक संगठन मुक्त रूप से फैलने वाले एंजाइमों की तुलना में एक पाथवे की गतिज और नियंत्रण को कैसे बदलता है?
- मध्यवर्ती कब सीधे सक्रिय स्थलों के बीच चैनल किए जाते हैं बजाय इसके कि वे थोक विलायक में छोड़े जाएं?
- कैस्केड एक छोटे संकेत को एक बड़ी, तीव्र उत्प्रेरक प्रतिक्रिया में कैसे परिवर्तित करते हैं?
- विरोधी उपचय और अपचय पाथवे को एक साथ चलने से कैसे रोका जाता है?
- अलग-अलग पाथवे साझा मध्यवर्ती और नियामक संकेतों के माध्यम से कैसे संवाद करते हैं?
Key concepts
- सब्सट्रेट चैनलिंग
- मल्टी-एंजाइम कॉम्प्लेक्स
- मेटाबॉलोन
- एंजाइम कैस्केड और प्रवर्धन
- पारस्परिक विनियमन
- मेटाबॉलिक क्रॉस-टॉक
- मेटाबॉलिक फ्लक्स
Mechanisms
संगठन कई स्तरों पर संचालित होता है। अनुक्रमिक एंजाइमों का भौतिक जुड़ाव एक मध्यवर्ती को एक सक्रिय स्थल से अगले तक पारित कर सकता है, जिससे इसके प्रसार और हानि को सीमित किया जा सकता है (सब्सट्रेट चैनलिंग), जैसा कि हुआंग और सहयोगियों द्वारा समीक्षा की गई है। स्थिर असेंबली जैसे कि सरे द्वारा वर्णित बड़े मल्टी-एंजाइम कॉम्प्लेक्स कई गतिविधियों को एक ही कण में जोड़ते हैं। मैकफर्लेन के रक्त के थक्के के जैव रासायनिक प्रवर्धक के रूप में विश्लेषण द्वारा उदाहरणित स्तरित एंजाइम कैस्केड, प्रत्येक चरण में एक संकेत को गुणा करते हैं। विरोधी पाथवे को उनके प्रतिबद्ध एंजाइमों के पारस्परिक विनियमन द्वारा व्यर्थ चक्रण से रोका जाता है, और पाथवे साझा मध्यवर्ती और सिग्नलिंग अणुओं (मेटाबॉलिक क्रॉस-टॉक) के माध्यम से संवाद करते हैं। स्वीटलोव और फर्नी इस बात पर जोर देते हैं कि इनमें से कई असेंबली गतिशील होती हैं, जो सेलुलर स्थितियों के जवाब में बनती और घुलती हैं।
Clinical relevance
एंजाइमों का कॉम्प्लेक्स और विनियमित पाथवे में संगठन कई शारीरिक प्रक्रियाओं को रेखांकित करता है जिनकी गड़बड़ी का अध्ययन रोग में किया जाता है, जमावट कैस्केड से लेकर ऊर्जा चयापचय तक। यह क्षेत्र बताता है कि ऐसी प्रणालियों की अवधारणा कैसे की जाती है और इसका उद्देश्य संदर्भ और शिक्षा के लिए है; यह नैदानिक या उपचार संबंधी सिफारिशें प्रदान नहीं करता है।
History
यह विचार कि चयापचय एंजाइम यादृच्छिक रूप से बिखरे होने के बजाय व्यवस्थित होते हैं, बीसवीं शताब्दी में विकसित हुआ। मैकफर्लेन की 1964 की कैस्केड परिकल्पना ने दिखाया कि कैसे स्तरित प्रोटियोलिटिक सक्रियण एक संकेत को बढ़ाता है, और सरे के 1987 के संश्लेषण ने अनुक्रमिक चयापचय एंजाइमों के कॉम्प्लेक्स — और बाद में मेटाबॉलोन — की अवधारणा को मुख्यधारा में लाया। सब्सट्रेट चैनलिंग पर काम, हुआंग और सहयोगियों की 2001 की समीक्षा में समेकित, ने स्थापित किया कि मध्यवर्ती सीधे सक्रिय स्थलों के बीच जा सकते हैं, और हाल के काम ने इन असेंबली की गतिशील, स्थिति-निर्भर प्रकृति पर जोर दिया है।
Debates
- इन विवो में सब्सट्रेट चैनलिंग कितनी व्यापक और शारीरिक रूप से महत्वपूर्ण है?
- जबकि विशिष्ट सुरंग-युक्त एंजाइमों में चैनलिंग दृढ़ता से स्थापित है, शारीरिक स्थितियों के तहत ढीली, क्षणिक एंजाइम असेंबली किस हद तक मध्यवर्ती को चैनल करती हैं, इसकी सक्रिय रूप से जांच और बहस जारी है।
Key figures
- Paul A. Srere
- Frank M. Raushel
- Robert G. Macfarlane
- Lee J. Sweetlove
- Alisdair R. Fernie
Related topics
Seminal works
- srere-1987
- huang-2001
- macfarlane-1964
Frequently asked questions
- एक मल्टी-एंजाइम कॉम्प्लेक्स और सब्सट्रेट चैनलिंग में क्या अंतर है?
- एक मल्टी-एंजाइम कॉम्प्लेक्स कई उत्प्रेरक गतिविधियों का एक भौतिक संयोजन है; सब्सट्रेट चैनलिंग कार्यात्मक परिणाम है जिसमें एक मध्यवर्ती को थोक विलायक में भागने के बजाय सीधे सक्रिय स्थलों के बीच पारित किया जाता है। एक कॉम्प्लेक्स चैनलिंग का समर्थन कर सकता है, लेकिन चैनलिंग आंतरिक सुरंगों वाले एकल प्रोटीन में भी हो सकती है।
- कोशिका एंजाइमों को कैस्केड में क्यों व्यवस्थित करती है?
- कैस्केड एंजाइमों को इस तरह से व्यवस्थित करते हैं कि प्रत्येक सक्रिय चरण अगले के कई अणुओं को सक्रिय करता है, जिससे एक छोटे प्रारंभिक संकेत को एक बड़ी, तीव्र प्रतिक्रिया में प्रवर्धित किया जाता है, जैसा कि रक्त-थक्के प्रणाली में होता है।