पोस्ट-ट्रांसलेशनल संशोधन: वे क्या हैं और वे बीमारी से कैसे जुड़े हैं

प्रोटीन जीवन के मैक्रोमोलेक्यूल्स हैं। वे पूरे सेल के निर्जलित प्रोटोप्लाज्म के 80% का प्रतिनिधित्व करते हैं और शुष्क वजन का लगभग 50% बनाते हैं हमारे सभी ऊतक, इसलिए ऊतक वृद्धि, जैवसंश्लेषण और मरम्मत पूरी तरह से उन पर निर्भर हैं।

अमीनो एसिड प्रोटीन की मूल इकाई है, क्योंकि लगातार पेप्टाइड बॉन्ड के माध्यम से, ये अणु प्रोटीन श्रृंखला को जन्म देते हैं जिसे हम जीव विज्ञान के पाठों से जानते हैं। अमीनो एसिड कार्बन (सी), ऑक्सीजन (ओ), नाइट्रोजन (एन) और हाइड्रोजन (एच), 5 जैव तत्वों में से 4 से बने होते हैं जो पृथ्वी के सेल द्रव्यमान का 96% बनाते हैं। आपको एक विचार देने के लिए, हमारे पास ग्रह पर 550 गीगाटन कार्बनिक कार्बन है, जिसमें से 80% हमारे आसपास के पौधों के पदार्थ से आता है।

कोशिका के भीतर प्रोटीन संश्लेषण की प्रक्रिया डीएनए, आरएनए, एंजाइम और असेंबली चेन के बीच एक जटिल नृत्य है। इस अवसर में, हम आपको कोशिकीय स्तर पर प्रोटीन के निर्माण के कुछ सामान्य ब्रशस्ट्रोक बताएंगे, जिसमें पोस्ट-ट्रांसलेशन संबंधी संशोधनों पर विशेष जोर दिया जाएगा।.

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कोशिका में प्रोटीन संश्लेषण का आधार

सबसे पहले, हमें कुछ नींव रखनी चाहिए। मानव की आनुवंशिक जानकारी नाभिक के भीतर होती है (माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए की गिनती नहीं), और इसमें प्रोटीन या आरएनए के लिए कुछ कोडिंग अनुक्रम होते हैं, जिन्हें जीन कहा जाता है। मानव जीनोम परियोजना के लिए धन्यवाद, हम जानते हैं कि हमारी प्रजातियों में लगभग 20,000-25,000 कोडिंग जीन हैं, जो हमारे शरीर में कुल डीएनए का केवल 1.5% प्रतिनिधित्व करते हैं।.

डीएनए न्यूक्लियोटाइड से बना होता है, जो 4 प्रकार के होते हैं, उनके द्वारा मौजूद नाइट्रोजन बेस के अनुसार: एडेनिन (ए), गुआनिन (जी), साइटोसिन (सी) और थाइमिन (टी)। प्रत्येक अमीनो एसिड न्यूक्लियोटाइड के एक ट्रिपल द्वारा एन्कोड किया जाता है, जिसे "कोडन" के रूप में जाना जाता है। हम आपको कुछ त्रिगुणों का उदाहरण देते हैं:

जीसीयू, जीसीसी, जीसीए, जीसीजी

अमीनो एसिड ऐलेनिन के लिए ये सभी ट्रिपल या कोडन कोड, एक दूसरे के स्थान पर. किसी भी मामले में, ये सीधे जीन से नहीं आते हैं, बल्कि आरएनए खंड होते हैं, जो परमाणु डीएनए के प्रतिलेखन से प्राप्त होते हैं। यदि आप आनुवंशिकी के बारे में जानते हैं, तो आपने देखा होगा कि कोडन में से एक में यूरेसिल (यू), आरएनए का थाइमिन (टी) एनालॉग होता है।

इसलिए कि, प्रतिलेखन के दौरान, जीन में मौजूद जानकारी से एक संदेशवाहक आरएनए बनता है और यह नाभिक के बाहर राइबोसोम तक जाता है, जो कोशिका के साइटोप्लाज्म में स्थित होते हैं।. यहां, राइबोसोम विभिन्न कोडन को "पढ़ते हैं" और उन्हें अमीनो एसिड की श्रृंखला में "अनुवाद" करते हैं, जो स्थानांतरण आरएनए द्वारा एक-एक करके किए जाते हैं। हम आपको एक और उदाहरण देते हैं:

जीसीयू-यूयूयू-यूसीए-सीजीयू

इन 4 कोडन में से प्रत्येक क्रमशः अमीनो एसिड ऐलेनिन, फेनिलएलनिन, सेरीन और आर्जिनिन के लिए कोड करता है। यह सैद्धांतिक उदाहरण एक टेट्रापेप्टाइड (ओलिगोपेप्टाइड) होगा, क्योंकि एक सामान्य प्रोटीन होने के कारण, इसमें कम से कम 100 अमीनो एसिड होने चाहिए। किसी भी मामले में, यह स्पष्टीकरण सामान्य रूप से, प्रतिलेखन और अनुवाद प्रक्रियाओं को शामिल करता है जो कोशिकाओं के भीतर प्रोटीन को जन्म देते हैं।

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पोस्ट-ट्रांसलेशनल संशोधन क्या हैं?

पोस्ट-ट्रांसलेशनल संशोधन (पीटीएम) का संदर्भ लें रासायनिक परिवर्तन जो प्रोटीन राइबोसोम में संश्लेषित होने के बाद होते हैं. ट्रांसक्रिप्शन और अनुवाद प्रोपेप्टाइड्स को जन्म देते हैं, जिन्हें अंततः प्रोटीन एजेंट की वास्तविक कार्यक्षमता प्राप्त करने के लिए संशोधित किया जाना चाहिए। ये परिवर्तन एंजाइमेटिक या गैर-एंजाइमी तंत्र के माध्यम से हो सकते हैं।

सबसे आम पोस्ट-ट्रांसलेशनल संशोधनों में से एक कार्यात्मक समूह का जोड़ है। निम्नलिखित सूची में, हम आपको इस जैव रासायनिक घटना के कुछ उदाहरण देते हैं।

• एसाइलेशन: इसमें एक एसाइल समूह का जोड़ होता है। इस समूह को दान करने वाले यौगिक को "एसिलेटिंग समूह" के रूप में जाना जाता है। उदाहरण के लिए, एस्पिरिन एक एसाइलेशन प्रक्रिया से आता है।
• फॉस्फोराइलेशन: इसमें एक फॉस्फेट समूह शामिल होता है। यह पोस्ट-ट्रांसलेशनल संशोधन है जो सेलुलर स्तर पर ऊर्जा के हस्तांतरण से जुड़ा है।
• मिथाइलेशन: एक मिथाइल समूह जोड़ें। यह एक एपिजेनेटिक प्रक्रिया है, क्योंकि डीएनए मिथाइलेशन कुछ लक्ष्य जीनों के प्रतिलेखन को रोकता है।
• हाइड्रॉक्सिलेशन: एक हाइड्रॉक्सिल समूह (OH) का जोड़। उदाहरण के लिए, हाइड्रॉक्सिल समूह को प्रोलाइन में जोड़ना, जीवित प्राणियों में कोलेजन के निर्माण के लिए एक आवश्यक कदम है।
• नाइट्रेशन: एक नाइट्रो समूह का जोड़।

कार्यात्मक समूहों को जोड़ने के लिए कई और तंत्र हैं, क्योंकि नाइट्रोसिलेशन, ग्लाइकोसिलेशन, ग्लाइकेशन या प्रीनिलेशन भी दर्ज किए गए हैं।. दवाओं के निर्माण से लेकर जैविक ऊतकों के संश्लेषण तक, ये सभी प्रक्रियाएं किसी न किसी तरह से हमारी प्रजातियों के अस्तित्व के लिए आवश्यक हैं।

जैसा कि हमने पहले कहा, मानव जीनोम में 25,000 जीन होते हैं, लेकिन मानव प्रोटिओम में होता है हमारी प्रजाति (एक कोशिका में व्यक्त कुल प्रोटीन) लगभग एक मिलियन प्रोटीन यूनिट है। मैसेंजर आरएनए को अलग करने के अलावा, पोस्ट-ट्रांसलेशनल संशोधन मनुष्यों में प्रोटीन विविधता का आधार हैं, क्योंकि वे सहसंयोजक बंधों के माध्यम से छोटे अणुओं को जोड़ने में सक्षम हैं जो पॉलीपेप्टाइड की कार्यक्षमता को पूरी तरह से बदल देते हैं।

विशिष्ट समूहों को जोड़ने के अलावा, ऐसे संशोधन भी हैं जो प्रोटीन को एक साथ जोड़ते हैं। इसका एक उदाहरण सारांश है, जो प्रोटीन को लक्षित करने के लिए एक लघु प्रोटीन (छोटा सर्वव्यापी-संबंधित संशोधक, सूमो) जोड़ता है। प्रोटीन का क्षरण और परमाणु स्थानीयकरण इस प्रक्रिया के कुछ प्रभाव हैं।

एक अन्य महत्वपूर्ण योगात्मक पोस्ट-ट्रांसलेशनल तंत्र सर्वव्यापी है, जो, जैसा कि इसके नाम से पता चलता है, लक्ष्य प्रोटीन में ubiquitin जोड़ता है। इस प्रक्रिया के कई कार्यों में से एक प्रोटीन रीसाइक्लिंग को निर्देशित करना है, क्योंकि यूबिकिटिन पॉलीपेप्टाइड्स को बांधता है जिसे नष्ट किया जाना चाहिए।

आज, कुछ 200 अलग-अलग पोस्ट-ट्रांसलेशनल संशोधनों का पता चला है, जो सेल कार्यक्षमता के कई पहलुओं को प्रभावित करते हैं, जिनमें चयापचय, सिग्नल ट्रांसडक्शन और प्रोटीन स्थिरता जैसे तंत्र शामिल हैं। अनुवाद-पश्चात संशोधनों के परिणामस्वरूप होने वाले ६०% से अधिक प्रोटीन वर्ग किसके साथ जुड़े हुए हैं? प्रोटीन का क्षेत्र जो अन्य अणुओं के साथ सीधे संपर्क करता है, या जो समान है, उसका केंद्र सक्रिय।

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अनुवाद के बाद के संशोधन और रोग संबंधी चित्र

इन तंत्रों का ज्ञान अपने आप में समाज के लिए एक खजाना है, लेकिन चीजें और भी मिलती हैं दिलचस्प है जब हमने पाया कि पोस्ट-ट्रांसलेशनल संशोधनों की भी क्षेत्र में उपयोगिता है चिकित्सक।

प्रोटीन जिनके भीतर अनुक्रम सीएएक्स, सिस्टीन (सी) - स्निग्ध अवशेष (ए) - स्निग्ध अवशेष (ए) - कोई भी अमीनो एसिड (X), परमाणु लैमिनाई के साथ कई अणुओं का हिस्सा हैं, विभिन्न नियामक प्रक्रियाओं में आवश्यक हैं और इसके अलावा, वे साइटोप्लाज्मिक झिल्लियों की सतह पर भी मौजूद होते हैं (बाधा जो कोशिका के आंतरिक भाग का परिसीमन करती है बाहरी)। सीएएक्स अनुक्रम ऐतिहासिक रूप से बीमारियों के विकास से जुड़ा हुआ है, क्योंकि यह प्रोटीन के पोस्ट-ट्रांसलेशनल संशोधनों को नियंत्रित करता है जो इसे पेश करते हैं.

जैसा कि यूरोपीय आयोग ने मानव रोग में सीएएक्स प्रोटीन प्रसंस्करण लेख में संकेत दिया है: कैंसर से प्रोजेरिया तक, आज कैंसर और प्रोजेरिया के लिए चिकित्सीय लक्ष्य के रूप में उपयोग करने की कोशिश कर रहा है, एंजाइम जो अनुक्रम के साथ प्रोटीन को संसाधित करते हैं सीएएक्स। इस स्थान में वर्णन करने के लिए आणविक स्तर पर परिणाम बहुत जटिल हैं, लेकिन तथ्य यह है कि वे हैं रोगों में अध्ययन की वस्तु के रूप में पोस्ट-ट्रांसलेशनल संशोधनों का उपयोग इसकी स्पष्ट दिखाता है महत्त्व।

बायोडाटा

इन पंक्तियों में प्रस्तुत सभी आंकड़ों में से, हम एक विशेष महत्व को उजागर करना चाहते हैं: हमारे जीनोम में मनुष्यों के लगभग २५,००० विभिन्न जीन होते हैं, लेकिन कोशिकीय प्रोटिओम की मात्रा दस लाख प्रोटीन होती है. यह आंकड़ा पोस्ट-ट्रांसलेशनल संशोधनों के लिए संभव है, जो मैक्रोमोलेक्यूल को विशिष्टता देने के लिए कार्यात्मक समूहों को जोड़ते हैं और उनके बीच प्रोटीन लिंक करते हैं।

यदि हम चाहते हैं कि आप एक केंद्रीय विचार रखें, तो यह निम्नलिखित है: डीएनए को मैसेंजर आरएनए में स्थानांतरित किया जाता है, जो नाभिक से कोशिका कोशिका द्रव्य तक जाता है। यहां, स्थानांतरण आरएनए और राइबोसोम की मदद से इसका प्रोटीन में अनुवाद किया जाता है (जिसमें से यह कोडन के रूप में अपने निर्देश रखता है)। इस जटिल प्रक्रिया के बाद, प्रोटोपेप्टाइड को इसकी निश्चित कार्यक्षमता देने के लिए, पोस्ट-ट्रांसलेशनल संशोधन होते हैं।

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