द्वितीय संदेशवाहक प्रणालियाँ

द्वितीय संदेशवाहक छोटे अंतःकोशिकीय अणु होते हैं जो कोशिका की सतह पर प्राप्त संकेतों को प्रसारित और प्रवर्धित करते हैं, जिससे रिसेप्टर सक्रियण कोशिका के अंदर व्यापक रासायनिक परिवर्तन में परिवर्तित हो जाता है।

Definition

एक द्वितीय संदेशवाहक एक छोटा अंतःकोशिकीय संकेत अणु होता है जिसकी सांद्रता रिसेप्टर सक्रियण के जवाब में बढ़ती है और जो डाउनस्ट्रीम प्रभावकों को सक्रिय करके संकेत को प्रसारित करता है; द्वितीय संदेशवाहक प्रणालियाँ वे मार्ग हैं जो उनके चारों ओर निर्मित होते हैं।

Scope

यह विषय प्रमुख द्वितीय संदेशवाहकों—चक्रीय एएमपी (cyclic AMP) और चक्रीय जीएमपी (cyclic GMP), कैल्शियम आयन, और फॉस्फोइनोसिटाइड (phosphoinositide) हाइड्रोलिसिस के उत्पादों—उनके उत्पादन और निष्कासन, और प्रोटीन किनेज (protein kinases) जैसे डाउनस्ट्रीम एंजाइमों को शामिल करता है जिन्हें वे सक्रिय करते हैं, जो संकेत प्रवर्धन और एकीकरण को दर्शाता है।

Core questions

• चक्रीय एएमपी का उत्पादन कैसे होता है और यह क्या सक्रिय करता है?
• कैल्शियम आयन प्रभावी द्वितीय संदेशवाहक क्यों होते हैं?
• फॉस्फोइनोसिटाइड हाइड्रोलिसिस एक साथ दो संदेशवाहक कैसे उत्पन्न करता है?
• द्वितीय संदेशवाहक स्तरों को क्षणिक कैसे रखा जाता है?

Key theories

एक द्वितीय संदेशवाहक के रूप में चक्रीय एएमपी

सदरलैंड ने दिखाया कि हार्मोन बंधन अंतःकोशिकीय चक्रीय एएमपी को बढ़ाता है, जो डाउनस्ट्रीम किनेज को सक्रिय करता है, जिससे यह प्रतिमान स्थापित होता है कि एक सतह संकेत एक विसरणीय छोटे अणु द्वारा प्रसारित होता है।

फॉस्फोइनोसिटाइड सिग्नलिंग

बेरिडगे और इरविन ने दिखाया कि एक झिल्ली फॉस्फोलिपिड के हाइड्रोलिसिस से इनोसिटोल ट्राइफॉस्फेट और डायएसिलग्लिसरॉल प्राप्त होता है, दो संदेशवाहक जो कैल्शियम छोड़ते हैं और प्रोटीन किनेज सी को सक्रिय करते हैं, जिससे एक संकेत दो शाखाओं में बंट जाता है।

Mechanisms

एडेनिलिल साइक्लेज (Adenylyl cyclase) एटीपी (ATP) को चक्रीय एएमपी (cyclic AMP) में परिवर्तित करता है, जो प्रोटीन किनेज ए (protein kinase A) को सक्रिय करता है; फॉस्फोडिएस्टरेज़ (phosphodiesterases) संकेत को समाप्त करने के लिए चक्रीय एएमपी को नीचा दिखाते हैं। फॉस्फोलिपेज़ सी (Phospholipase C) एक झिल्ली फॉस्फोइनोसिटाइड को इनोसिटोल ट्राइफॉस्फेट (inositol trisphosphate) में विभाजित करता है, जो कैल्शियम चैनलों को खोलता है, और डायएसिलग्लिसरॉल (diacylglycerol) में, जो प्रोटीन किनेज सी (protein kinase C) को सक्रिय करता है। कैल्शियम स्वयं कैल्मोडुलिन (calmodulin) जैसे बंधनकारी प्रोटीन के माध्यम से कार्य करता है। प्रत्येक प्रणाली में, उत्पादन को तीव्र निष्कासन द्वारा संतुलित किया जाता है ताकि संदेशवाहक स्तर आने वाले संकेत को ट्रैक कर सकें।

Clinical relevance

द्वितीय संदेशवाहक रसायन विज्ञान आणविक नेटवर्क में प्रवर्धन और शाखाकरण का उदाहरण प्रस्तुत करता है और रासायनिक जीव विज्ञान के लिए मूलभूत है। यह उपचार वर्णनात्मक और गैर-निर्धारक है।

History

सदरलैंड (Sutherland) द्वारा चक्रीय एएमपी की खोज ने इस क्षेत्र को खोला; फॉस्फोइनोसिटाइड मार्ग को 1980 के दशक में बेरिडगे (Berridge), इरविन (Irvine) और अन्य द्वारा स्पष्ट किया गया था, और निशिज़ुका (Nishizuka) द्वारा प्रोटीन किनेज सी की पहचान ने डायएसिलग्लिसरॉल को डाउनस्ट्रीम फॉस्फोराइलेशन से जोड़ा।

Key figures

• Earl Sutherland
• Michael Berridge
• Yasutomi Nishizuka

Seminal works

• sutherland1972
• berridge1984
• nelson2021

Frequently asked questions

द्वितीय संदेशवाहक क्यों उपयोगी होते हैं?

वे कोशिका की सतह पर कार्य करने वाले संकेत को पूरी कोशिका में तेज़ी से फैलने और प्रवर्धित होने देते हैं, क्योंकि एक सक्रिय एंजाइम कई संदेशवाहक अणु उत्पन्न कर सकता है जो प्रत्येक आगे के प्रभावकों को सक्रिय करते हैं।

यदि कैल्शियम हमेशा मौजूद रहता है तो यह संकेत के रूप में कैसे कार्य करता है?

कोशिकाएं आराम की स्थिति में साइटोसोलिक कैल्शियम को बहुत कम रखती हैं, इसलिए एक विनियमित वृद्धि एक तीव्र, क्षणिक संकेत उत्पन्न करती है जिसे बंधनकारी प्रोटीन पहचानते हैं, जिसके बाद पंप कम आराम स्तर को बहाल करते हैं।