मेटाबॉलिक विनियमन

मेटाबॉलिक विनियमन रासायनिक क्रियाविधियों का वह समूह है जो मार्गों की दरों को समायोजित करता है ताकि आपूर्ति मांग से मेल खाए और विरोधी मार्ग एक ही समय में व्यर्थ न चलें।

Definition

मेटाबॉलिक विनियमन एंजाइम गतिविधि और प्रचुरता को संशोधित करके प्राप्त मेटाबॉलिक प्रवाह का समन्वित नियंत्रण है, विशेष रूप से मार्गों के दर-सीमित, प्रतिबद्ध चरणों पर।

Scope

यह विषय एलोस्टेरिक विनियमन, फॉस्फोराइलेशन जैसे सहसंयोजक संशोधन, फीडबैक अवरोधन, एंजाइम की मात्रा का नियंत्रण, और प्रतिबद्ध, अपरिवर्तनीय चरणों को विनियमित करने के तर्क के माध्यम से एंजाइम गतिविधि के नियंत्रण को शामिल करता है; इसमें प्रमुख एलोस्टेरिक मॉडल शामिल हैं जो सहकारी, सिग्मॉइडल कैनेटीक्स की व्याख्या करते हैं।

Core questions

• प्रतिबद्ध, अपरिवर्तनीय चरण नियंत्रण के सामान्य बिंदु क्यों होते हैं?
• एलोस्टेरिक प्रभावक सक्रिय स्थल को बांधे बिना एंजाइम गतिविधि को कैसे बदलते हैं?
• एलोस्टेरी के समन्वित और अनुक्रमिक मॉडल में क्या अंतर है?
• सहसंयोजक संशोधन तीव्र, प्रतिवर्ती नियंत्रण कैसे प्रदान करता है?

Key theories

एलोस्टेरी का समन्वित (MWC) मॉडल

मोनोड, वायमन और चेंजक्स ने प्रस्तावित किया कि एलोस्टेरिक प्रोटीन दो सममित संरूपणात्मक अवस्थाओं के बीच संतुलन में मौजूद होते हैं, जिसमें लिगैंड संतुलन को स्थानांतरित करते हैं, जो सहकारी बंधन वक्रों के लिए जिम्मेदार होते हैं।

एलोस्टेरी का अनुक्रमिक (KNF) मॉडल

कोशलैंड, नेमेथी और फिल्मर ने प्रस्तावित किया कि लिगैंड बंधन एक उप-इकाई में संरूपणात्मक परिवर्तन को प्रेरित करता है जो उत्तरोत्तर पड़ोसी उप-इकाइयों को बदलता है, जो सहकारिता का एक प्रेरित-फिट-आधारित विवरण प्रदान करता है।

Mechanisms

नियामक एंजाइम आमतौर पर एक मार्ग के प्रतिबद्ध चरण को उत्प्रेरित करते हैं और सेलुलर स्थिति पर रिपोर्ट करने वाले संकेतों का जवाब देते हैं। एलोस्टेरिक प्रभावक सक्रिय स्थल से भिन्न स्थलों को बांधते हैं, एंजाइम को उच्च और निम्न गतिविधि के अनुरूपणों के बीच स्थानांतरित करते हैं और सिग्मॉइडल कैनेटीक्स उत्पन्न करते हैं; एक मार्ग के अंतिम उत्पाद द्वारा फीडबैक अवरोधन एक सामान्य उदाहरण है। सहसंयोजक संशोधन, विशेष रूप से प्रतिवर्ती फॉस्फोराइलेशन, और एंजाइम संश्लेषण और क्षरण में परिवर्तन नियंत्रण की अतिरिक्त, धीमी परतें प्रदान करते हैं।

Clinical relevance

एलोस्टेरिक और सहसंयोजक नियंत्रण के सिद्धांत एंजाइमोलॉजी और रासायनिक नेटवर्क को कैसे नियंत्रित किया जाता है, इसकी तर्कसंगत समझ के लिए केंद्रीय हैं; वे जैव-उत्प्रेरक इंजीनियरिंग को सूचित करते हैं। उपचार वर्णनात्मक और गैर-निर्धारक है।

History

एलोस्टेरिक फीडबैक अवरोधन की अवधारणा लगभग 1960 में उभरी; समन्वित MWC मॉडल (1965) और अनुक्रमिक KNF मॉडल (1966) ने प्रतिस्पर्धी मात्रात्मक ढाँचे प्रदान किए, जबकि फिशर और क्रेब्स द्वारा प्रतिवर्ती फॉस्फोराइलेशन की खोज ने सहसंयोजक संशोधन को एक प्रमुख नियामक तंत्र के रूप में स्थापित किया।

Debates

एलोस्टेरी के समन्वित बनाम अनुक्रमिक मॉडल

MWC समन्वित मॉडल मानता है कि सभी उप-इकाइयाँ समरूपता को बनाए रखते हुए एक साथ अवस्था बदलती हैं, जबकि KNF अनुक्रमिक मॉडल उप-इकाई-दर-उप-इकाई परिवर्तन की अनुमति देता है; वास्तविक प्रोटीन दोनों की विशेषताएँ दिखाते हैं, और दोनों को अक्सर एक सामान्य ढाँचे के सीमित मामलों के रूप में माना जाता है।

Key figures

• Jacques Monod
• Jean-Pierre Changeux
• Daniel Koshland
• Edmond Fischer
• Edwin Krebs

Seminal works

• monod1965
• koshland1966
• nelson2021

Frequently asked questions

फीडबैक अवरोधन क्या है?

फीडबैक अवरोधन एक नियामक तंत्र है जिसमें एक मार्ग का अंतिम उत्पाद उस मार्ग में एक एंजाइम को जल्दी रोकता है, जब उत्पाद जमा होता है तो उत्पादन को स्वचालित रूप से धीमा कर देता है।

एक एंजाइम को एलोस्टेरिक क्या बनाता है?

एक एलोस्टेरिक एंजाइम में अपने सक्रिय स्थल से अलग एक नियामक स्थल होता है; वहां एक प्रभावक का बंधन एंजाइम के संरूपण और गतिविधि को बदलता है, अक्सर सहकारी, सिग्मॉइडल कैनेटीक्स उत्पन्न करता है।