प्रोटीन संश्लेषण और संशोधन
प्रोटीन संश्लेषण और संशोधन वह कोशिकीय मार्ग है जो मैसेंजर आरएनए द्वारा वहन की गई आनुवंशिक जानकारी को कार्यात्मक प्रोटीन में बदलता है। इसमें राइबोसोम पर एमआरएनए का अनुवाद, नवजात पॉलीपेप्टाइड का उसके त्रि-आयामी आकार में मुड़ना (अक्सर आणविक चैपरोन द्वारा सहायता प्राप्त), संश्लेषण के बाद प्रोटीन कार्य को विविध बनाने वाले सहसंयोजक रासायनिक परिवर्तन, और गुणवत्ता-नियंत्रण प्रणालियाँ शामिल हैं जो यह तय करती हैं कि प्रोटीन को रखा जाए या नीचा दिखाया जाए। ये सभी चरण मिलकर यह निर्धारित करते हैं कि एक कोशिका प्रत्येक प्रोटीन का कितना उत्पादन करती है और वह क्या रूप लेता है।
Definition
प्रोटीन संश्लेषण और संशोधन उन एकीकृत प्रक्रियाओं के समूह को दर्शाता है जिनके द्वारा राइबोसोम एमआरएनए को पॉलीपेप्टाइड में अनुवादित करते हैं और जिनके द्वारा उन पॉलीपेप्टाइड को बाद में मोड़ा जाता है, रासायनिक रूप से संशोधित किया जाता है, गुणवत्ता-जांच की जाती है, और या तो कार्यात्मक प्रोटीन के रूप में बनाए रखा जाता है या क्षरण के लिए लक्षित किया जाता है।
Scope
यह क्षेत्र पाठक को कोडिंग आरएनए से लेकर परिपक्व, कार्यात्मक, या अंततः नष्ट हुए प्रोटीन तक के पूरे चक्र से परिचित कराता है। यह चार विषयों को समूहित करता है: राइबोसोम और अनुवाद; प्रोटीन फोल्डिंग और आणविक चैपरोन; पश्च-अनुवादात्मक संशोधन; और प्रोटीन गुणवत्ता नियंत्रण और क्षरण। यह कोशिका जीव विज्ञान के भीतर एक संरचनात्मक और आणविक संदर्भ है और नैदानिक प्रबंधन सलाह नहीं देता है।
Sub-topics
Core questions
- एमआरएनए के न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम को कैसे पढ़ा जाता है और अमीनो-एसिड अनुक्रम में परिवर्तित किया जाता है?
- एक रेखीय पॉलीपेप्टाइड भीड़भाड़ वाली कोशिका के अंदर अपनी कार्यात्मक मुड़ी हुई स्थिति तक मज़बूती से कैसे पहुँचता है?
- सहसंयोजक संशोधन जीन उत्पादों के एक निश्चित सेट के कार्यात्मक प्रदर्शनों की सूची का विस्तार कैसे करते हैं?
- कोशिका सही ढंग से बने प्रोटीन को दोषपूर्ण प्रोटीन से कैसे अलग करती है और बाद वाले को कैसे हटाती है?
Key concepts
- राइबोसोम पर एमआरएनए का अनुवाद
- एक राइबोजाइम के रूप में राइबोसोम (पेप्टिडिल ट्रांसफरेज़ गतिविधि)
- सह-अनुवादात्मक और पश्च-अनुवादात्मक फोल्डिंग
- आणविक चैपरोन
- पश्च-अनुवादात्मक संशोधन
- प्रोटीन गुणवत्ता नियंत्रण
- प्रोटीओस्टेसिस
Key theories
- एनफिन्सन की थर्मोडायनामिक परिकल्पना
- एक प्रोटीन की मूल त्रि-आयामी संरचना उसके अमीनो-एसिड अनुक्रम द्वारा निर्धारित होती है और शारीरिक परिस्थितियों में, सबसे कम मुक्त ऊर्जा के अनुरूप होती है, जिसका अर्थ है कि फोल्डिंग जानकारी अनुक्रम में ही एन्कोड की जाती है।
- प्रोटीओस्टेसिस नेटवर्क अवधारणा
- प्रोटीन होमियोस्टेसिस को संश्लेषण, फोल्डिंग, ट्रैफिकिंग और क्षरण मशीनरी के एक एकीकृत नेटवर्क द्वारा बनाए रखा जाता है जिसका संतुलन अनुकूलित किया जा सकता है, और जिसकी विफलता कई प्रकार की अनुरूपता संबंधी बीमारियों का आधार है।
Mechanisms
राइबोसोम एमआरएनए कोडन को पढ़ते हैं और, एमिनोएसिल-टीआरएनए का उपयोग करके, अपने आरएनए-आधारित पेप्टिडिल ट्रांसफरेज़ केंद्र के माध्यम से पेप्टाइड-बॉन्ड निर्माण को उत्प्रेरित करते हैं, इसलिए राइबोसोम मूल रूप से एक राइबोजाइम है। जैसे ही श्रृंखला उभरती है, वह मुड़ना शुरू कर देती है, अक्सर आणविक चैपरोन द्वारा सहायता प्राप्त होती है जो एकत्रीकरण को रोकते हैं और अनुक्रम के मुक्त-ऊर्जा परिदृश्य द्वारा अनुमानित मूल स्थिति को बढ़ावा देते हैं। कई प्रोटीन को तब पश्च-अनुवादात्मक संशोधनों जैसे फॉस्फोराइलेशन, ग्लाइकोसिलेशन और यूबिक्विटिनेशन द्वारा रासायनिक रूप से बदला जाता है, जो गतिविधि, स्थानीयकरण और स्थिरता को समायोजित करते हैं। पूरे समय, गुणवत्ता-नियंत्रण प्रणालियाँ फोल्डिंग निष्ठा की निगरानी करती हैं और गलत मुड़े हुए या अनावश्यक प्रोटीन को क्षरण के लिए निर्देशित करती हैं, जिससे प्रोटीओम संतुलन में रहता है।
Clinical relevance
इस मार्ग में कहीं भी विफलताएं बीमारी से जुड़ी होती हैं: गलत फोल्डिंग और एकत्रीकरण न्यूरोडीजेनेरेटिव स्थितियों में प्रमुख होते हैं, और बाधित क्षरण या चैपरोन क्षमता अन्य विकारों में योगदान करती है। सामान्य मार्ग को समझना ऐसी स्थितियों की व्याख्या करने और प्रोटीओस्टेसिस-लक्षित अनुसंधान के लिए वैचारिक आधार प्रदान करता है; यह प्रविष्टि तंत्र का वर्णन करती है और व्यक्तिगत निदान या उपचार को निर्देशित नहीं करती है।
History
यह पहचान कि राइबोसोम प्रोटीन का संश्लेषण करते हैं, कि आनुवंशिक कोड को कोडन-दर-कोडन पढ़ा जाता है, और यह कि अनुक्रम फोल्ड को निर्धारित करता है (एनफिन्सन, 1973) ने बीसवीं शताब्दी के मध्य में इस क्षेत्र का मूल स्थापित किया। बाद के संरचनात्मक कार्य ने राइबोसोम के उत्प्रेरक आरएनए कोर (निसन एट अल।, 2000) का खुलासा किया, जबकि चैपरोन और प्रोटीओस्टेसिस अवधारणाओं (हार्टल एट अल।, 2011; बाल्च एट अल।, 2008) और संशोधनों के व्यवस्थित रसायन विज्ञान (वाल्श एट अल।, 2005) ने संश्लेषण से लेकर एक आजीवन, विनियमित प्रोटीन जीवन चक्र तक की तस्वीर को विस्तृत किया।
Key figures
- Christian Anfinsen
- Thomas Steitz
- F. Ulrich Hartl
- Christopher Walsh
Related topics
Seminal works
- anfinsen-1973
- nissen-2000
- hartl-2011
- walsh-2005
Frequently asked questions
- क्या प्रोटीन संश्लेषण जीन अभिव्यक्ति के समान है?
- यह जीन अभिव्यक्ति का प्रोटीन-स्तर वाला हिस्सा है। जीन अभिव्यक्ति में डीएनए का आरएनए में प्रतिलेखन भी शामिल है; प्रोटीन संश्लेषण और संशोधन में मैसेंजर आरएनए से आगे क्या होता है, जो एक परिपक्व या नीचा दिखाए गए प्रोटीन के साथ समाप्त होता है।
- प्रोटीन बनने के बाद उसे संशोधन की आवश्यकता क्यों होती है?
- अनुवाद अमीनो एसिड की एक श्रृंखला का उत्पादन करता है, लेकिन फोल्डिंग, रासायनिक संशोधन और गुणवत्ता नियंत्रण यह निर्धारित करते हैं कि वह श्रृंखला एक स्थिर, सही ढंग से स्थित और सक्रिय प्रोटीन बन जाती है या नहीं, जिससे एक निश्चित जीनोम क्या कर सकता है, इसका बहुत विस्तार होता है।