प्रोटीन फास्फोरिलीकरण और किनेसेस

प्रोटीन फास्फोरिलीकरण, जो एक प्रोटीन में फॉस्फेट समूह का प्रतिवर्ती जोड़ है, सबसे व्यापक तंत्रों में से एक है जिसके द्वारा कोशिकाएं प्रोटीन गतिविधि, स्थानीयकरण और अंतःक्रियाओं को नियंत्रित करती हैं। प्रोटीन किनेसेस एटीपी से फॉस्फेट को विशिष्ट सेरीन, थ्रेओनीन, या टायरोसिन अवशेषों पर स्थानांतरित करने को उत्प्रेरित करते हैं, जबकि प्रोटीन फॉस्फेटेस इसे हटाते हैं, जो मिलकर संकेत पारगमन के लिए केंद्रीय एक प्रतिवर्ती आणविक स्विच बनाते हैं।

Definition

प्रोटीन फास्फोरिलीकरण एक एंजाइम-उत्प्रेरित, प्रतिवर्ती प्रक्रिया है जिसमें प्रोटीन किनेसेस द्वारा एटीपी से एक फॉस्फेट समूह को लक्ष्य प्रोटीन के विशिष्ट अमीनो-एसिड अवशेषों में स्थानांतरित किया जाता है, जिसे प्रोटीन फॉस्फेटेस द्वारा उलट दिया जाता है, जिससे लक्ष्य प्रोटीन के कार्य को संशोधित किया जाता है।

Scope

यह विषय प्रोटीन फास्फोरिलीकरण की रसायन विज्ञान और विनियमन, प्रमुख किनेज परिवारों (सेरीन/थ्रेओनीन और टायरोसिन किनेसेस), उनके विरोधी फॉस्फेटेस, और संकेतों को रिले और एकीकृत करने में इस स्विच की भूमिका को शामिल करता है। इसे संकेत पारगमन के भीतर एक जैव रासायनिक और आणविक विषय के रूप में माना जाता है।

Core questions

• फास्फोरिलीकरण एक प्रोटीन की गतिविधि या अंतःक्रियाओं को कैसे बदलता है?
• किनेसेस अपने सही सब्सट्रेट्स को कैसे पहचानते हैं?
• किनेज और फॉस्फेटेस गतिविधि के बीच संतुलन कैसे नियंत्रित होता है?

Key concepts

• सेरीन/थ्रेओनीन किनेसेस
• टायरोसिन किनेसेस
• प्रोटीन फॉस्फेटेस
• फॉस्फेट दाता के रूप में एटीपी
• सब्सट्रेट विशिष्टता और सहमति रूपांकन
• प्रतिवर्ती आणविक स्विच
• किनोम

Mechanisms

एक प्रोटीन किनेज एटीपी और एक सब्सट्रेट प्रोटीन को बांधता है और एटीपी के गामा-फॉस्फेट को एक हाइड्रॉक्सिल-युक्त अवशेष पर स्थानांतरित करता है, जो किनेसेस के सबसे बड़े समूह के लिए सेरीन या थ्रेओनीन और टायरोसिन किनेसेस के लिए टायरोसिन होता है। जोड़ा गया फॉस्फेट, जो भारी और नकारात्मक रूप से आवेशित होता है, सब्सट्रेट के स्थानीय संरूपण को बदलता है या भागीदार प्रोटीन के लिए एक डॉकिंग साइट बनाता है, जिससे सब्सट्रेट की गतिविधि चालू या बंद हो जाती है। फॉस्फेटेस विपरीत प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करते हैं, इसलिए एक प्रोटीन की फास्फोरिलीकरण स्थिति विरोधी किनेज और फॉस्फेटेस गतिविधियों के संतुलन को दर्शाती है। कई किनेसेस स्वयं फास्फोरिलीकरण द्वारा विनियमित होते हैं, जिससे उन्हें कैस्केड में व्यवस्थित किया जा सकता है। मानव जीनोम किनेसेस के एक बड़े परिवार, सामूहिक रूप से किनोम को एन्कोड करता है, जो विशिष्ट सब्सट्रेट-पहचान अनुक्रमों और उपकोशिकीय स्थानीयकरण के माध्यम से विशिष्टता प्रदान करता है।

Clinical relevance

अनियमित किनेज गतिविधि कैंसर और अन्य बीमारियों में योगदान करती है, और प्रोटीन किनेसेस दवा लक्ष्यों का एक प्रमुख वर्ग हैं; विशेष रूप से रिसेप्टर टायरोसिन किनेसेस वृद्धि-कारक संकेतन के लिए केंद्रीय हैं। यह प्रविष्टि एक संदर्भ स्तर पर अंतर्निहित जैव रसायन का वर्णन करती है और व्यक्तिगत नैदानिक या उपचार निर्णयों का आधार नहीं है।

Evidence & guidelines

यह विषय एंजाइमोलॉजी, संरचनात्मक जीव विज्ञान और जीनोमिक्स पर आधारित है, जिसे नैदानिक अभ्यास दिशानिर्देशों के बजाय प्राथमिक अनुसंधान और आधिकारिक समीक्षाओं और पाठ्यपुस्तकों द्वारा समर्थित किया गया है।

History

एडविन क्रेब्स और एडमंड फिशर की 1950 के दशक के मध्य की खोज कि ग्लाइकोजन फॉस्फोराइलेज फास्फोरिलीकरण द्वारा सक्रिय होता है, ने प्रतिवर्ती फास्फोरिलीकरण को एक नियामक तंत्र के रूप में स्थापित किया, इस कार्य को नोबेल पुरस्कार से मान्यता मिली। टायरोसिन फास्फोरिलीकरण और रिसेप्टर टायरोसिन किनेसेस की बाद की पहचान ने इस अवधारणा को वृद्धि-कारक संकेतन तक विस्तारित किया, और मानव किनोम की व्यवस्थित सूचीकरण ने किनेज परिवारों को एक जीनोम-व्यापी ढांचे में रखा।

Key figures

• Edwin Krebs
• Edmond Fischer
• Tony Hunter
• Joseph Schlessinger
• Gerard Manning

Seminal works

• krebs-fischer-1955
• manning-2002
• lemmon-2010

Frequently asked questions

फास्फोरिलीकरण इतना सामान्य नियंत्रण तंत्र क्यों है?

यह तेज़, प्रतिवर्ती है, और एटीपी का उपयोग करता है जिसे कोशिका पहले से बनाए रखती है; एक आवेशित फॉस्फेट को जोड़ने या हटाने से प्रोटीन की गतिविधि को तेज़ी से चालू या बंद किया जा सकता है, जिससे यह एक कुशल और ट्यून करने योग्य नियामक उपकरण बन जाता है।

सेरीन/थ्रेओनीन और टायरोसिन किनेसेस में क्या अंतर है?

वे उस अवशेष में भिन्न होते हैं जिसे वे फास्फोरिलेट करते हैं: सेरीन/थ्रेओनीन किनेसेस सेरीन या थ्रेओनीन अवशेषों में फॉस्फेट जोड़ते हैं, जबकि टायरोसिन किनेसेस टायरोसिन अवशेषों पर कार्य करते हैं; दोनों एटीपी से फॉस्फेट स्थानांतरित करते हैं, लेकिन वे विभिन्न सब्सट्रेट्स और मार्गों को पहचानते हैं।