एंजाइम अवरोधन
एंजाइम अवरोधन एक अणु द्वारा एंजाइम की उत्प्रेरक गतिविधि में कमी है जो एंजाइम या उसके परिसरों से जुड़ता है। यह उन केंद्रीय तंत्रों में से एक है जिसके द्वारा कोशिकाएं चयापचय को नियंत्रित करती हैं और जिसके द्वारा बड़ी संख्या में दवाएं और विषाक्त पदार्थ कार्य करते हैं। यह क्षेत्र पाठक को यह समझने में मदद करता है कि अवरोधकों को कैसे वर्गीकृत किया जाता है, उनके प्रभाव को गतिज रूप से कैसे मापा जाता है, और शरीर विज्ञान और चिकित्सा विज्ञान में अवरोधन क्यों महत्वपूर्ण है।
Definition
एंजाइम अवरोधन एक एंजाइम-उत्प्रेरित प्रतिक्रिया की दर में कमी है जो एक अवरोधक के कारण होती है जो मुक्त एंजाइम, एंजाइम-सब्सट्रेट कॉम्प्लेक्स, या दोनों से जुड़ता है, जिससे स्पष्ट उत्प्रेरक दक्षता कम हो जाती है।
Scope
यह क्षेत्र प्रतिवर्ती अवरोधन (प्रतिस्पर्धी, गैर-प्रतिस्पर्धी, अप्रतिस्पर्धी और मिश्रित प्रकार), अपरिवर्तनीय और तंत्र-आधारित निष्क्रियता, फीडबैक अवरोधन द्वारा मार्गों का शारीरिक नियंत्रण, और एंजाइम निष्क्रियता और क्षरण की व्यापक प्रक्रियाओं को शामिल करता है। यह इन्हें जैव रासायनिक और पद्धतिगत विषयों के रूप में मानता है, न कि निर्देशात्मक नैदानिक सलाह के रूप में।
Sub-topics
Core questions
- क्या एक अवरोधक प्रतिवर्ती रूप से जुड़ता है या एक सहसंयोजक, अनिवार्य रूप से स्थायी बंधन बनाता है?
- अवरोधक कौन से गतिज स्थिरांक (Km, Vmax) को बदलता है, और यह उसके बंधन स्थल के बारे में क्या बताता है?
- अवरोधक शक्ति को कैसे मापा जाता है (Ki, IC50, kinact/Ki) और यौगिकों में इसकी तुलना कैसे की जाती है?
- कोशिकाएं चयापचय प्रवाह को विनियमित करने के लिए अवरोधन, विशेष रूप से फीडबैक अवरोधन का उपयोग कैसे करती हैं?
Key concepts
- प्रतिवर्ती बनाम अपरिवर्तनीय अवरोधन
- प्रतिस्पर्धी, गैर-प्रतिस्पर्धी, अप्रतिस्पर्धी और मिश्रित अवरोधन
- अवरोधन स्थिरांक (Ki) और IC50
- एलोस्टेरिक और सक्रिय-साइट अवरोधन
- फीडबैक (अंतिम-उत्पाद) अवरोधन
- तंत्र-आधारित (आत्मघाती) निष्क्रियता
- एंजाइम टर्नओवर और क्षरण
Key theories
- अवरोधन का स्थिर-अवस्था गतिज मॉडल
- प्रतिवर्ती अवरोधकों को इस बात से वर्गीकृत किया जाता है कि वे माइकलिस-मेंटेन मापदंडों को कैसे बदलते हैं: प्रतिस्पर्धी अवरोधक Vmax को बदले बिना स्पष्ट Km को बढ़ाते हैं, गैर-प्रतिस्पर्धी अवरोधक Km को बदले बिना Vmax को कम करते हैं, और अप्रतिस्पर्धी और मिश्रित प्रकार दोनों को बदलते हैं। ग्राफिकल और रीप्लॉट विधियां अवरोधन स्थिरांक Ki का अनुमान लगाती हैं।
- विनियमन का एलोस्टेरिक (MWC) मॉडल
- मोनोड-वाइमैन-चेंजक्स मॉडल बताता है कि नियामक एंजाइम तनावपूर्ण और शिथिल संरूपणों के बीच कैसे बदलते हैं, जो सक्रिय साइट से अलग साइटों पर फीडबैक अवरोधन और सहकारी अवरोधन के लिए एक संरचनात्मक आधार प्रदान करता है।
Mechanisms
प्रतिवर्ती अवरोधक गैर-सहसंयोजक अंतःक्रियाओं के माध्यम से जुड़ते हैं और अलग हो सकते हैं; उनकी गतिज पहचान इस बात पर निर्भर करती है कि वे मुक्त एंजाइम (प्रतिस्पर्धी), एंजाइम-सब्सट्रेट कॉम्प्लेक्स (अप्रतिस्पर्धी), या दोनों (गैर-प्रतिस्पर्धी और मिश्रित) से जुड़ते हैं, जैसा कि स्थिर-अवस्था गतिज ढांचे (गोल्डस्टीन, 1944; कॉर्निश-बोडेन, 1974) द्वारा दर्शाया गया है। अपरिवर्तनीय अवरोधक स्थिर, अक्सर सहसंयोजक, बंधन बनाते हैं और धीरे-धीरे एंजाइम को निष्क्रिय करते हैं। नियामक एंजाइम एलोस्टेरिक साइटों पर अवरोधकों के प्रति भी प्रतिक्रिया करते हैं, और मोनोड-वाइमैन-चेंजक्स मॉडल इसे संरूपणात्मक संतुलन में बदलाव के रूप में प्रस्तुत करता है (मोनोड, 1965)। कोशिकाएं फीडबैक अवरोधन के माध्यम से ऐसे विनियमन का उपयोग करती हैं, जिसमें एक मार्ग का अंतिम उत्पाद एक प्रारंभिक प्रतिबद्ध चरण को रोकता है (अम्बार्गर, 1956)।
Clinical relevance
कई चिकित्सीय एजेंट और विषाक्त पदार्थ एंजाइम अवरोधकों के रूप में कार्य करते हैं, और अवरोधन प्रकारों का कार्यसाधक ज्ञान इस बात का आधार है कि उनकी शक्ति, चयनात्मकता और क्रिया की अवधि का वर्णन और तुलना कैसे की जाती है (कोपलैंड, 2013)। यह प्रविष्टि संदर्भ और शिक्षा के लिए ऐसे प्रभावों के जैव रासायनिक आधार की व्याख्या करती है; यह खुराक या व्यक्तिगत उपचार मार्गदर्शन प्रदान नहीं करती है।
History
अवरोधन का मात्रात्मक अध्ययन बीसवीं सदी के शुरुआती एंजाइम कैनेटीक्स से विकसित हुआ, जिसमें अवरोधक-सब्सट्रेट प्रतिस्पर्धा का स्थिर-अवस्था उपचार 1940 के दशक तक औपचारिक रूप दिया गया था (गोल्डस्टीन, 1944)। जैवसंश्लेषक मार्गों पर मध्य-शताब्दी के काम ने फीडबैक अवरोधन को एक नियामक सिद्धांत के रूप में प्रकट किया (अम्बार्गर, 1956), और 1965 के एलोस्टेरिक मॉडल ने सक्रिय साइट से दूर विनियमन का एक संरचनात्मक विवरण दिया (मोनोड, 1965)। बाद में ग्राफिकल और कम्प्यूटेशनल तरीकों ने अवरोधन स्थिरांक के अनुमान को परिष्कृत किया (कॉर्निश-बोडेन, 1974)।
Key figures
- Jacques Monod
- Jean-Pierre Changeux
- H. Edwin Umbarger
- Athel Cornish-Bowden
- Avram Goldstein
Related topics
Seminal works
- goldstein-1944
- monod-1965
- umbarger-1956
- cornish-bowden-1974
Frequently asked questions
- प्रतिवर्ती और अपरिवर्तनीय अवरोधन में क्या अंतर है?
- एक प्रतिवर्ती अवरोधक गैर-सहसंयोजक रूप से जुड़ता है और अलग हो सकता है, इसलिए इसे हटाने पर गतिविधि वापस आ जाती है; एक अपरिवर्तनीय अवरोधक एक स्थिर, आमतौर पर सहसंयोजक, बंधन बनाता है और नए एंजाइम बनने तक एंजाइम को स्थायी रूप से निष्क्रिय कर देता है।
- एक अवरोधक की शक्ति को कैसे मापा जाता है?
- प्रतिवर्ती अवरोधकों को एक अवरोधन स्थिरांक (Ki) या एक IC50 द्वारा दर्शाया जाता है, जो 50 प्रतिशत अवरोधन देने वाली सांद्रता है; अपरिवर्तनीय अवरोधकों को बंधन के सापेक्ष निष्क्रियता की दर (kinact/Ki) द्वारा दर्शाया जाता है।