क्या प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियाँ हमेशा हानिकारक होती हैं?

नहीं। कम, विनियमित स्तरों पर हाइड्रोजन पेरोक्साइड जैसी ROS विशिष्ट प्रोटीन सिस्टीन को प्रतिवर्ती रूप से ऑक्सीकृत करके संकेतन अणुओं के रूप में कार्य करती हैं; क्षति मुख्य रूप से तब होती है जब ROS उत्पादन एंटीऑक्सीडेंट सुरक्षा को अभिभूत कर देता है।

कोशिकाएँ ऑक्सीडेटिव तनाव से कैसे बचाव करती हैं?

एक प्रमुख प्रेरक रक्षा KEAP1-Nrf2 मार्ग है: ऑक्सीडेंट KEAP1 को संशोधित करते हैं, जिससे प्रतिलेखन कारक Nrf2 एंटीऑक्सीडेंट और विषहरण एंजाइमों को एन्कोड करने वाले जीनों को चालू करने के लिए मुक्त होता है।

ऑक्सीडेटिव तनाव संकेतन

ऑक्सीडेटिव तनाव संकेतन बताता है कि कोशिकाएं प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों (ROS) को कैसे महसूस करती हैं और उन पर प्रतिक्रिया करती हैं। कम, नियंत्रित स्तरों पर ROS संकेतन संदेशवाहकों के रूप में कार्य करते हैं जो विशिष्ट प्रोटीन सिस्टीन को प्रतिवर्ती रूप से ऑक्सीकृत करते हैं; जब ROS उत्पादन एंटीऑक्सीडेंट सुरक्षा से अधिक हो जाता है, तो परिणामी ऑक्सीडेटिव तनाव लिपिड, प्रोटीन और डीएनए को नुकसान पहुंचाता है और सुरक्षात्मक प्रतिलेखन कार्यक्रमों को सक्रिय करता है, जिनमें सबसे प्रमुख KEAP1-Nrf2 एंटीऑक्सीडेंट प्रतिक्रिया है।

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Definition

ऑक्सीडेटिव तनाव संकेतन रेडॉक्स-आधारित संकेत पारगमन है जिसमें प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियां संकेतों को प्रसारित करने के लिए संवेदक सिस्टीन को प्रतिवर्ती रूप से ऑक्सीकृत करती हैं, और जिसमें एंटीऑक्सीडेंट पर ऑक्सीडेंट के पक्ष में असंतुलन सुरक्षात्मक कार्यक्रमों को सक्रिय करता है — मुख्य रूप से KEAP1-Nrf2 मार्ग — रेडॉक्स समस्थिति को बहाल करने के लिए या, यदि अभिभूत हो जाए, तो मैक्रोमोलेक्यूलर क्षति में योगदान देता है।

Scope

यह प्रविष्टि ROS की दोहरी भूमिका को शामिल करती है, जो संकेतन अणुओं और हानिकारक एजेंटों दोनों के रूप में कार्य करती है, रेडॉक्स-संवेदनशील सिस्टीन रसायन विज्ञान जो रेडॉक्स संकेतन को रेखांकित करता है, और KEAP1-Nrf2 एंटीऑक्सीडेंट प्रतिक्रिया जो ऑक्सीडेटिव तनाव से बचाव करती है। यह कोशिकीय तनाव प्रतिक्रिया संकेतन के भीतर एक यांत्रिक संदर्भ है और नैदानिक मार्गदर्शन प्रदान नहीं करता है।

Core questions

प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियाँ केवल अंधाधुंध क्षति के बजाय विशिष्ट संकेतों के रूप में कैसे कार्य कर सकती हैं?
शारीरिक रेडॉक्स संकेतन को रोग संबंधी ऑक्सीडेटिव तनाव से क्या अलग करता है?
KEAP1-Nrf2 प्रणाली ऑक्सीडेंट को कैसे महसूस करती है और एक एंटीऑक्सीडेंट प्रतिलेखन प्रतिक्रिया कैसे उत्पन्न करती है?

Key concepts

प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियाँ (ROS)
रेडॉक्स समस्थिति और एंटीऑक्सीडेंट रक्षा
प्रतिवर्ती सिस्टीन ऑक्सीकरण
KEAP1-Nrf2-ARE मार्ग
संकेतन अणु के रूप में हाइड्रोजन पेरोक्साइड
माइटोकॉन्ड्रियल ROS
मैक्रोमोलेक्यूल्स को ऑक्सीडेटिव क्षति

Key theories

प्रतिवर्ती सिस्टीन ऑक्सीकरण के माध्यम से रेडॉक्स संकेतन: यह दृष्टिकोण कि हाइड्रोजन पेरोक्साइड और संबंधित ऑक्सीडेंट लक्ष्य प्रोटीन पर प्रतिक्रियाशील सिस्टीन अवशेषों को प्रतिवर्ती रूप से ऑक्सीकृत करके विशिष्ट संकेतों को प्रसारित करते हैं, उनकी गतिविधि को बदलते हैं, ताकि ROS एक नियंत्रित शारीरिक सीमा के भीतर द्वितीयक संदेशवाहकों के रूप में कार्य करें।
KEAP1-Nrf2 एंटीऑक्सीडेंट प्रतिक्रिया: वह मॉडल जिसमें KEAP1 पर संवेदक सिस्टीन का ऑक्सीडेंट या इलेक्ट्रोफाइल संशोधन प्रतिलेखन कारक Nrf2 को निम्नीकरण से मुक्त करता है, जिससे यह साइटोप्रोटेक्टिव एंटीऑक्सीडेंट और विषहरण जीनों को सक्रिय कर पाता है।

Mechanisms

प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियां, जो मुख्य रूप से माइटोकॉन्ड्रियल श्वसन और NADPH ऑक्सीडेस द्वारा उत्पन्न होती हैं, लक्ष्य प्रोटीन पर कम-pKa सिस्टीन थायोल के साथ प्रतिक्रिया कर सकती हैं, प्रतिवर्ती रूप से सल्फिनिक एसिड और डाइसल्फाइड बनाती हैं जो प्रोटीन गतिविधि को बदलती हैं; यह रेडॉक्स संकेतन का रासायनिक आधार है। प्रमुख सुरक्षात्मक संवेदक KEAP1 है, जो एक E3 यूबिक्विटिन लाइगेस के लिए एक एडेप्टर है जो सामान्यतः प्रतिलेखन कारक Nrf2 को निम्नीकरण के लिए लक्षित करता है। KEAP1 संवेदक सिस्टीन का ऑक्सीडेंट या इलेक्ट्रोफाइल संशोधन इस निम्नीकरण को बाधित करता है, जिससे Nrf2 जमा होता है, नाभिक में प्रवेश करता है, और एंटीऑक्सीडेंट एंजाइमों और विषहरण प्रोटीन को एन्कोड करने वाले एंटीऑक्सीडेंट-प्रतिक्रिया-तत्व जीनों को सक्रिय करता है। जब ROS इन प्रणालियों की बफरिंग क्षमता से अधिक हो जाते हैं, तो लिपिड, प्रोटीन और डीएनए में ऑक्सीडेटिव क्षति जमा हो जाती है।

Clinical relevance

ऑक्सीडेटिव तनाव उम्र बढ़ने, न्यूरोडीजेनरेशन, हृदय और चयापचय संबंधी रोग, और कैंसर में शामिल है, जहां माइटोकॉन्ड्रियल शिथिलता या पुरानी सूजन ROS को बढ़ाती है और एंटीऑक्सीडेंट प्रतिक्रिया सक्रिय होती है। यह प्रविष्टि उस जीव विज्ञान को स्पष्ट करने के लिए संकेतन तंत्र की व्याख्या करती है; यह व्यक्तिगत नैदानिक या उपचार निर्णयों का आधार नहीं है, और एंटीऑक्सीडेंट पूरकता का समर्थन नहीं करती है।

History

ऑक्सीडेंट और एंटीऑक्सीडेंट के बीच असंतुलन के रूप में ऑक्सीडेटिव तनाव की अवधारणा 1980 के दशक में व्यक्त की गई थी। बाद के काम ने पहचाना कि प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियां न केवल हानिकारक उप-उत्पाद हैं बल्कि प्रतिवर्ती सिस्टीन ऑक्सीकरण के माध्यम से कार्य करने वाले शारीरिक संकेतन अणु भी हैं, और KEAP1-Nrf2 प्रणाली की खोज ने ऑक्सीडेटिव और इलेक्ट्रोफिलिक तनाव के खिलाफ केंद्रीय प्रेरक रक्षा प्रदान की।

Key figures

Helmut Sies
Navdeep S. Chandel
Masayuki Yamamoto
John D. Hayes

Seminal works

schieber-2014
tebay-2015

Frequently asked questions

क्या प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियाँ हमेशा हानिकारक होती हैं?: नहीं। कम, विनियमित स्तरों पर हाइड्रोजन पेरोक्साइड जैसी ROS विशिष्ट प्रोटीन सिस्टीन को प्रतिवर्ती रूप से ऑक्सीकृत करके संकेतन अणुओं के रूप में कार्य करती हैं; क्षति मुख्य रूप से तब होती है जब ROS उत्पादन एंटीऑक्सीडेंट सुरक्षा को अभिभूत कर देता है।
कोशिकाएँ ऑक्सीडेटिव तनाव से कैसे बचाव करती हैं?: एक प्रमुख प्रेरक रक्षा KEAP1-Nrf2 मार्ग है: ऑक्सीडेंट KEAP1 को संशोधित करते हैं, जिससे प्रतिलेखन कारक Nrf2 एंटीऑक्सीडेंट और विषहरण एंजाइमों को एन्कोड करने वाले जीनों को चालू करने के लिए मुक्त होता है।