एंजाइम निष्क्रियकरण और निम्नीकरण

एंजाइम निष्क्रियकरण और निम्नीकरण वे प्रक्रियाएँ हैं जिनके द्वारा एक कोशिका एंजाइम की गतिविधि को समाप्त करती है, या तो उसकी कार्यात्मक स्थिति के नुकसान से या उसके भौतिक विनाश से। संश्लेषण के साथ, विनियमित निम्नीकरण प्रत्येक एंजाइम की स्थिर-अवस्था मात्रा निर्धारित करता है और प्रतिवर्ती अवरोधन से परे नियंत्रण की एक धीमी लेकिन निर्णायक परत प्रदान करता है।

Definition

एंजाइम निष्क्रियकरण विकृतीकरण, सहसंयोजक संशोधन, या क्षति के माध्यम से एंजाइम के उत्प्रेरक कार्य का नुकसान है; एंजाइम निम्नीकरण एंजाइम प्रोटीन का विनियमित प्रोटीयोलाइटिक विनाश है, जो इसकी कोशिकीय सांद्रता को कम करता है।

Scope

यह प्रविष्टि विकृतीकरण और सहसंयोजक संशोधन के माध्यम से गतिविधि के नुकसान, और अंतःकोशिकीय प्रोटीयोलाइटिक प्रणालियों, मुख्य रूप से यूबिक्विटिन-प्रोटीसोम मार्ग द्वारा एंजाइमों के विनियमित टर्नओवर को शामिल करती है। यह एक जैव रासायनिक संदर्भ है, न कि नैदानिक मार्गदर्शन।

Core questions

• गतिविधि के नुकसान (निष्क्रियकरण) को भौतिक विनाश (निम्नीकरण) से क्या अलग करता है?
• कोशिका चयनात्मक रूप से विशिष्ट एंजाइमों को निम्नीकरण के लिए कैसे चिह्नित करती है?
• विनियमित टर्नओवर स्थिर अवस्था में मौजूद एंजाइम की मात्रा को कैसे निर्धारित करता है?

Key concepts

• निष्क्रियकरण बनाम निम्नीकरण
• विकृतीकरण और सहसंयोजक क्षति
• यूबिक्विटिन टैगिंग
• 26S प्रोटीसोम
• एंजाइम अर्ध-जीवन और टर्नओवर
• स्थिर-अवस्था एंजाइम सांद्रता

Key theories

चयनात्मक निम्नीकरण की यूबिक्विटिन-प्रोटीसोम प्रणाली

विनाश के लिए नियत प्रोटीन को सक्रियण, संयुग्मन और लाइगेज एंजाइमों के एक झरने द्वारा यूबिक्विटिन की श्रृंखलाओं के साथ सहसंयोजक रूप से टैग किया जाता है, फिर 26S प्रोटीसोम द्वारा पहचाना और निम्नीकृत किया जाता है; यह कोशिकीय एंजाइम स्तरों का चयनात्मक, विनियमित नियंत्रण प्रदान करता है।

Mechanisms

एक एंजाइम नष्ट हुए बिना अपनी गतिविधि खो सकता है, उदाहरण के लिए विकृतीकरण, ऑक्सीकरण, या सक्रिय स्थल पर सहसंयोजक संशोधन के माध्यम से, अंतिम अपरिवर्तनीय अवरोधन (Kitz & Wilson, 1962) के साथ ओवरलैप करता है। इससे अलग, विनियमित निम्नीकरण एंजाइम प्रोटीन को ही हटा देता है: यूकेरियोट्स में मुख्य मार्ग यूबिक्विटिन-प्रोटीसोम प्रणाली है, जिसमें E1 सक्रियण, E2 संयुग्मन, और E3 लाइगेज एंजाइमों का एक झरना एक लक्ष्य से यूबिक्विटिन की श्रृंखलाओं को जोड़ता है, इसे 26S प्रोटीसोम (Hershko & Ciechanover, 1998; Glickman & Ciechanover, 2002) द्वारा पहचान और हाइड्रोलिसिस के लिए चिह्नित करता है। क्योंकि एक एंजाइम का स्थिर-अवस्था स्तर संश्लेषण और निम्नीकरण के संतुलन को दर्शाता है, इसके अर्ध-जीवन को नियंत्रित करना मिनटों से घंटों तक गतिविधि को विनियमित करने का एक शक्तिशाली साधन है (Cornish-Bowden, 2012)।

Clinical relevance

विनियमित प्रोटीन निम्नीकरण कई एंजाइमों और नियामक प्रोटीनों की प्रचुरता को नियंत्रित करता है, और यूबिक्विटिन-प्रोटीसोम मार्ग स्थापित और उभरती हुई चिकित्सीय रणनीतियों का लक्ष्य है; टर्नओवर को समझना यह स्पष्ट करता है कि एंजाइम की मात्रा, न केवल गतिविधि, एक नियंत्रण बिंदु क्यों हो सकती है (Glickman & Ciechanover, 2002)। यह प्रविष्टि संदर्भ और शिक्षा के लिए जीव विज्ञान का वर्णन करती है और उपचार सलाह प्रदान नहीं करती है।

History

जबकि विकृतीकरण और सहसंयोजक क्षति के माध्यम से एंजाइम गतिविधि के नुकसान को लंबे समय से पहचाना गया था, विनियमित, चयनात्मक प्रोटीन निम्नीकरण का आणविक आधार बीसवीं शताब्दी के अंत में यूबिक्विटिन प्रणाली पर काम से उभरा, जिसकी व्यापक समीक्षा हर्श्को और सिएचानोवर ने 1998 में (Hershko & Ciechanover, 1998) और ग्लिकमैन और सिएचानोवर ने 2002 में (Glickman & Ciechanover, 2002) की थी। इसने निम्नीकरण को केवल निपटान के बजाय एक जानबूझकर नियामक प्रक्रिया के रूप में स्थापित किया।

Key figures

• Avram Hershko
• Aaron Ciechanover
• Michael H. Glickman
• Irwin B. Wilson

Seminal works

• hershko-ciechanover-1998
• glickman-ciechanover-2002

Frequently asked questions

एंजाइम निष्क्रियकरण और एंजाइम निम्नीकरण में क्या अंतर है?

निष्क्रियकरण उत्प्रेरक कार्य का नुकसान है जबकि प्रोटीन अभी भी मौजूद हो सकता है (उदाहरण के लिए विकृतीकरण या सहसंयोजक संशोधन के माध्यम से); निम्नीकरण एंजाइम प्रोटीन का वास्तविक टूटना है, जो कोशिका में इसकी मात्रा को कम करता है।

कोशिका यह कैसे चुनती है कि किन एंजाइमों को निम्नीकृत करना है?

लक्ष्य प्रोटीन को विशिष्ट लाइगेज एंजाइमों द्वारा यूबिक्विटिन की श्रृंखलाओं के साथ चयनात्मक रूप से टैग किया जाता है, और इस टैग को 26S प्रोटीसोम द्वारा पहचाना जाता है, जो तब चिह्नित प्रोटीन को निम्नीकृत करता है।