मेटाबॉलिक क्रॉस-टॉक

मेटाबॉलिक मार्ग स्वतंत्र रूप से कार्य नहीं करते हैं। मेटाबॉलिक क्रॉस-टॉक उन तरीकों को संदर्भित करता है जिनसे एक मार्ग द्वारा उत्पन्न मध्यवर्ती, सहकारक और संकेत दूसरों की गतिविधि को प्रभावित करते हैं - साझा मेटाबोलाइट पूल, सिग्नलिंग अणुओं के रूप में कार्य करने वाले मेटाबोलाइट्स, और पोषक तत्व- और ऊर्जा-संवेदी नेटवर्क जो चयापचय को कोशिका व्यवहार के साथ समन्वित करते हैं।

Definition

मेटाबॉलिक क्रॉस-टॉक विशिष्ट मेटाबॉलिक मार्गों के बीच पारस्परिक प्रभाव है, जो साझा मध्यवर्ती और सहकारकों के माध्यम से, सिग्नलिंग अणुओं के रूप में कार्य करने वाले मेटाबोलाइट्स के माध्यम से, और पोषक तत्व- और ऊर्जा-संवेदी नियामकों के माध्यम से होता है जो मार्ग गतिविधियों का समन्वय करते हैं।

Scope

यह विषय उन तंत्रों को शामिल करता है जिनके द्वारा मार्ग संचार करते हैं: साझा मध्यवर्ती और सहकारक पूल, द्वितीयक संदेशवाहक के रूप में कार्य करने वाले मेटाबोलाइट्स, और एएमपीके (AMPK) और एमटॉर (mTOR) जैसे एकीकृत सेंसर। यह क्रेब्स-चक्र मध्यवर्ती जैसे उदाहरणों के साथ इन्हें स्पष्ट करता है जो सिग्नलिंग को प्रभावित करते हैं। यह एंजाइमोलॉजी में एक संदर्भ-शैक्षिक विषय है और नैदानिक ​​मार्गदर्शन नहीं है।

Core questions

• मार्ग साझा मध्यवर्ती और सहकारक पूलों के माध्यम से कैसे संचार करते हैं?
• कौन से मेटाबोलाइट्स सिग्नलिंग अणुओं के रूप में कार्य करते हैं, और वे एंजाइम या जीन गतिविधि को कैसे संशोधित करते हैं?
• एएमपीके (AMPK) और एमटॉर (mTOR) जैसे एकीकृत सेंसर चयापचय को वृद्धि और ऊर्जा स्थिति के साथ कैसे समन्वित करते हैं?
• एकल मार्ग के भीतर प्रत्यक्ष विनियमन से क्रॉस-टॉक को कैसे अलग किया जाता है?

Key concepts

• साझा मध्यवर्ती और सहकारक पूल
• सिग्नलिंग मेटाबोलाइट्स (जैसे, क्रेब्स-चक्र मध्यवर्ती)
• पोषक तत्व और ऊर्जा संवेदन (एएमपीके, एमटॉर)
• मार्गों के बीच एलोस्टेरिक और पोस्ट-ट्रांसलेशनल युग्मन
• मेटाबॉलिक नोड और ब्रांच पॉइंट
• कोशिका स्थिति के साथ चयापचय का एकीकरण

Mechanisms

मार्ग कई चैनलों के माध्यम से एक-दूसरे को प्रभावित करते हैं। साझा मध्यवर्ती और रेडॉक्स या ऊर्जा सहकारक (जैसे एटीपी/एडीपी और एनएडी(एच)) उन मार्गों की दरों को जोड़ते हैं जो समान पूलों पर निर्भर करते हैं। कुछ मेटाबोलाइट्स सीधे संकेतों के रूप में कार्य करते हैं: रयान और ओ'नील बताते हैं कि कैसे क्रेब्स-चक्र मध्यवर्ती जैसे सक्सिनेट और इटैकोनेट जमा होते हैं और प्रतिरक्षा और कैंसर में सिग्नलिंग को संशोधित करते हैं, केंद्रीय चयापचय को कोशिका व्यवहार से जोड़ते हैं। एकीकृत सेंसर समग्र मेटाबॉलिक स्थिति को समन्वित नियंत्रण में अनुवादित करते हैं: हार्डी द्वारा समीक्षा की गई एएमपीके (AMPK), कम ऊर्जा चार्ज पर प्रतिक्रिया करता है और कोशिकाओं को अपचय की ओर स्थानांतरित करता है, जबकि सैक्सटन और सबाटिनी द्वारा समीक्षा की गई एमटॉर (mTOR), पोषक तत्व और वृद्धि-कारक उपलब्धता को महसूस करता है और उपचय को बढ़ावा देता है। स्वीटलोव और फर्नी बताते हैं कि एंजाइमों का भौतिक संगठन स्वयं यह निर्धारित कर सकता है कि कौन से मार्ग मध्यवर्ती साझा करते हैं, क्रॉस-टॉक को एंजाइम असेंबली से जोड़ते हैं।

Clinical relevance

एएमपीके (AMPK) और एमटॉर (mTOR) जैसे सेंसर और सिग्नलिंग मेटाबोलाइट्स के माध्यम से मेटाबॉलिक क्रॉस-टॉक इस बात के लिए केंद्रीय है कि कोशिकाएं वृद्धि, प्रतिरक्षा और ऊर्जा संतुलन का समन्वय कैसे करती हैं, कैंसर, इम्यूनोलॉजी और मेटाबॉलिक रोग में अध्ययन की जाने वाली प्रक्रियाएं। यह प्रविष्टि संदर्भ और शिक्षा के लिए अवधारणाओं को प्रस्तुत करती है और नैदानिक ​​या उपचार संबंधी सिफारिशें प्रदान नहीं करती है।

History

चयापचय को एक एकीकृत नेटवर्क के रूप में देखने का दृष्टिकोण, न कि अलग-अलग मार्गों के एक सेट के रूप में, गहरी जड़ें रखता है, लेकिन पोषक तत्व- और ऊर्जा-संवेदी नेटवर्क के लक्षण वर्णन के साथ आणविक विवरण जमा हुआ। हार्डी द्वारा समीक्षा की गई ऊर्जा सेंसर के रूप में एएमपीके (AMPK) पर और सैक्सटन और सबाटिनी द्वारा समीक्षा की गई पोषक तत्व और वृद्धि सेंसर के रूप में एमटॉर (mTOR) पर काम ने क्रॉस-टॉक के लिए ठोस तंत्र दिए, जबकि बाद के काम, रयान और ओ'नील द्वारा उदाहरण, ने स्थापित किया कि केंद्रीय-चयापचय मध्यवर्ती स्वयं संकेतों के रूप में कार्य कर सकते हैं।

Key figures

• Luke A. J. O'Neill
• Dylan G. Ryan
• David M. Sabatini
• D. Grahame Hardie

Seminal works

• ryan-2018
• saxton-2017
• hardie-2015

Frequently asked questions

एक मेटाबोलाइट एक मार्ग मध्यवर्ती और एक संकेत दोनों कैसे हो सकता है?

कुछ मध्यवर्ती, जैसे क्रेब्स-चक्र मेटाबोलाइट सक्सिनेट, कुछ शर्तों के तहत जमा होते हैं और नियामक लक्ष्यों को बांधते हैं या प्रोटीन को संशोधित करते हैं, इसलिए वे प्रतिक्रिया मध्यवर्ती के रूप में अपनी भूमिका के अतिरिक्त मेटाबॉलिक स्थिति के बारे में जानकारी देते हैं।

एएमपीके (AMPK) और एमटॉर (mTOR) का मेटाबॉलिक क्रॉस-टॉक से क्या संबंध है?

एएमपीके (AMPK) और एमटॉर (mTOR) एकीकृत सेंसर हैं: एएमपीके (AMPK) कम सेलुलर ऊर्जा पर प्रतिक्रिया करता है और अपचयी मार्गों का पक्षधर है, जबकि एमटॉर (mTOR) प्रचुर पोषक तत्वों और वृद्धि संकेतों पर प्रतिक्रिया करता है और उपचयी मार्गों का पक्षधर है, इसलिए वे मिलकर कोशिका की समग्र स्थिति के साथ चयापचय की विरोधी शाखाओं का समन्वय करते हैं।