वृद्धि कारक और रिसेप्टर सिग्नलिंग पाथवे

वृद्धि कारक स्रावित सिग्नलिंग प्रोटीन होते हैं जो कोशिका-सतह रिसेप्टर्स से बंधते हैं और कोशिकाओं को प्रोलिफेरेट करने, जीवित रहने, प्रवास करने या विभेदित होने का निर्देश देते हैं। विकास में, संरक्षित पाथवे का एक छोटा समूह — जिसमें फाइब्रोब्लास्ट और अन्य वृद्धि कारकों द्वारा सक्रिय रिसेप्टर टायरोसिन किनेज पाथवे, साथ ही Wnt, हेजहोग, नॉच, और TGF-बीटा/BMP सुपरफैमिली शामिल हैं — कोशिकाओं और ऊतकों के बीच जानकारी प्रसारित करता है। बाह्यकोशिकीय संकेतों को जीन अभिव्यक्ति में परिवर्तनों के साथ जोड़कर, वृद्धि कारक और रिसेप्टर सिग्नलिंग पाथवे भ्रूण के निर्माण का समन्वय करते हैं।

Definition

वृद्धि कारक स्रावित पॉलीपेप्टाइड होते हैं जो कोशिका प्रसार, अस्तित्व, प्रवास और विभेदन को विनियमित करने के लिए विशिष्ट कोशिका-सतह रिसेप्टर्स से बंधते हैं; रिसेप्टर सिग्नलिंग पाथवे आणविक रिले होते हैं जो परिणामी संकेत को रिसेप्टर से अंतःकोशिकीय प्रभावकों और जीन-अभिव्यक्ति परिवर्तनों तक ले जाते हैं।

Scope

यह प्रविष्टि बताती है कि वृद्धि कारक अपने रिसेप्टर्स को कैसे संलग्न करते हैं, मुख्य विकासात्मक सिग्नलिंग पाथवे और वे संकेतों को नाभिक तक कैसे पहुंचाते हैं, और पाथवे के पुन: उपयोग, एकीकरण और संदर्भ-निर्भर प्रतिक्रिया के आवर्ती सिद्धांत। यह विकासात्मक सिग्नलिंग को एक आणविक विषय के रूप में मानता है और संदर्भ और शैक्षिक है, नैदानिक मार्गदर्शन नहीं।

Core questions

• वृद्धि कारक अपने कोशिका-सतह रिसेप्टर्स को कैसे सक्रिय करते हैं?
• विकास के दौरान उपयोग किए जाने वाले प्रमुख सिग्नलिंग पाथवे कौन से हैं?
• एक बाह्यकोशिकीय संकेत जीन अभिव्यक्ति में परिवर्तनों में कैसे परिवर्तित होता है?
• एक ही पाथवे का कई ऊतकों में पुन: उपयोग क्यों किया जाता है, और विशिष्टता कैसे प्राप्त की जाती है?

Key concepts

• लिगैंड-रिसेप्टर बाइंडिंग और रिसेप्टर सक्रियण
• रिसेप्टर टायरोसिन किनेज और RAS-MAPK कैस्केड
• Wnt/बीटा-कैटनिन सिग्नलिंग
• हेजहोग सिग्नलिंग
• नॉच और प्रत्यक्ष कोशिका-कोशिका सिग्नलिंग
• TGF-बीटा/BMP सुपरफैमिली सिग्नलिंग
• सिग्नल एकीकरण और संदर्भ-निर्भर प्रतिक्रिया

Key theories

रिसेप्टर टायरोसिन किनेज सिग्नल ट्रांसडक्शन

कई वृद्धि कारक रिसेप्टर टायरोसिन किनेज के माध्यम से कार्य करते हैं, जिनके लिगैंड-प्रेरित डिमराइजेशन से ऑटोफॉस्फोराइलेशन और अंतःकोशिकीय प्रभावकों की भर्ती होती है, जिससे RAS-MAPK पाथवे जैसे कैस्केड के माध्यम से संकेत को जीन अभिव्यक्ति और कोशिका व्यवहार को नियंत्रित करने के लिए रिले किया जाता है।

विकासात्मक पाथवे का एक संरक्षित टूलकिट

विकास सिग्नलिंग पाथवे के एक छोटे, संरक्षित समूह — रिसेप्टर टायरोसिन किनेज/FGF, Wnt, हेजहोग, नॉच, और TGF-बीटा/BMP — पर निर्भर करता है जो ऊतकों और चरणों में पुन: उपयोग किए जाते हैं, जिसमें सेलुलर संदर्भ प्रतिक्रिया निर्धारित करता है।

Mechanisms

वृद्धि-कारक सिग्नलिंग तब शुरू होती है जब एक स्रावित लिगैंड एक विशिष्ट कोशिका-सतह रिसेप्टर से बंधता है, जिससे रिसेप्टर के अनुरूपण या ओलिगोमेराइजेशन स्थिति में परिवर्तन होता है। रिसेप्टर टायरोसिन किनेज के लिए, लिगैंड बाइंडिंग रिसेप्टर डिमराइजेशन और ऑटोफॉस्फोराइलेशन को बढ़ावा देता है, जिससे डॉकिंग साइट्स बनती हैं जो एडाप्टर और प्रभावक प्रोटीन को भर्ती करती हैं और RAS-MAPK पाथवे जैसे अंतःकोशिकीय कैस्केड को लॉन्च करती हैं, जो जीन अभिव्यक्ति को बदलते हैं। अन्य विकासात्मक पाथवे अलग तर्क द्वारा संकेतों को रिले करते हैं: Wnt लिगैंड्स बीटा-कैटनिन को स्थिर करते हैं ताकि यह नाभिक में प्रवेश कर सके और प्रतिलेखन को विनियमित कर सके; हेजहोग सिग्नलिंग GLI प्रतिलेखन कारकों के प्रसंस्करण और गतिविधि को नियंत्रित करता है; नॉच एक पड़ोसी कोशिका पर लिगैंड के साथ सीधे संपर्क से सक्रिय होता है, जिससे एक अंतःकोशिकीय खंड निकलता है जो प्रतिलेखन को विनियमित करता है; और TGF-बीटा/BMP सुपरफैमिली रिसेप्टर सेरीन/थ्रेओनिन किनेज के माध्यम से संकेत देता है जो SMAD प्रतिलेखन कारकों को सक्रिय करते हैं। इन पाथवे में, एक ही आणविक टूलकिट का विभिन्न ऊतकों में पुन: उपयोग किया जाता है, और विशिष्टता सेलुलर संदर्भ, संकेतों के संयोजन और प्रतिक्रिया को एकीकृत और समयबद्ध करने वाले फीडबैक से उत्पन्न होती है।

Clinical relevance

भ्रूण का निर्माण करने वाले वृद्धि-कारक पाथवे उत्परिवर्तित होने पर जन्मजात विकारों में और अनियंत्रित होने पर कैंसर में भी शामिल होते हैं, और वे गहन बायोमेडिकल रुचि के लक्ष्य हैं। यह प्रविष्टि संदर्भ और शिक्षा के लिए सिग्नलिंग तंत्र का वर्णन करती है और निदान या उपचार का आधार नहीं है।

Evidence & guidelines

साक्ष्य जैव रसायन, संरचनात्मक जीव विज्ञान, आनुवंशिकी और मॉडल प्रणालियों में कोशिका जीव विज्ञान से आते हैं जिन्होंने लिगैंड्स, रिसेप्टर्स और डाउनस्ट्रीम कैस्केड को परिभाषित किया, जो नैदानिक दिशानिर्देशों के बजाय समीक्षा साहित्य और पाठ्यपुस्तकों में संश्लेषित किए गए।

History

बीसवीं शताब्दी के उत्तरार्ध में वृद्धि कारकों और उनके रिसेप्टर्स की पहचान ने यह स्थापित किया कि कोशिकाएं सतह रिसेप्टर्स पर कार्य करने वाले स्रावित प्रोटीन के माध्यम से संचार करती हैं। यह खोज कि ऐसे कई रिसेप्टर्स टायरोसिन किनेज हैं, ने बाह्यकोशिकीय संकेतों को परिभाषित अंतःकोशिकीय कैस्केड से जोड़ा, और मक्खियों, कीड़े और कशेरुकियों में विकास के आनुवंशिक विच्छेदन से पता चला कि पाथवे का एक छोटा संरक्षित समूह — Wnt, हेजहोग, नॉच, TGF-बीटा/BMP, और रिसेप्टर टायरोसिन किनेज सिग्नलिंग — भ्रूणजनन के दौरान पुन: उपयोग किया जाता है।

Key figures

• Joseph Schlessinger
• Mark Lemmon
• Roel Nusse
• Spyros Artavanis-Tsakonas
• Norbert Perrimon

Seminal works

• lemmon-schlessinger-2010
• perrimon-2012
• artavanis-tsakonas-1999

Frequently asked questions

कोशिका के बाहर एक वृद्धि कारक कोशिका द्वारा व्यक्त किए जाने वाले जीनों को कैसे बदलता है?

वृद्धि कारक एक सतह रिसेप्टर से बंधता है, जो एक अंतःकोशिकीय सिग्नलिंग कैस्केड को सक्रिय करता है जो प्रतिलेखन कारकों को संशोधित करके समाप्त होता है, इस प्रकार बाह्यकोशिकीय संकेत को चरण-दर-चरण जीन अभिव्यक्ति में परिवर्तनों में परिवर्तित किया जाता है।

इतने कम सिग्नलिंग पाथवे इतने सारे विकासात्मक घटनाओं को क्यों नियंत्रित करते हैं?

संरक्षित पाथवे का एक छोटा समूह विभिन्न ऊतकों और चरणों में पुन: उपयोग किया जाता है, और एक ही संकेत कोशिका के संदर्भ, पिछले इतिहास और उसे प्राप्त होने वाले संकेतों के संयोजन के आधार पर विभिन्न परिणाम उत्पन्न कर सकता है।