प्रोटीन तह. एंजाइमों

ये जैविक अणु हैं जो जीवित जीव की प्रत्येक कोशिका के भीतर हजारों विशिष्ट कार्य करते हैं। प्रोटीन एक लंबे पॉलीपेप्टाइड धागे के रूप में राइबोसोम में संश्लेषित होते हैं, लेकिन फिर जल्दी से अपनी प्राकृतिक ("मूल") स्थानिक संरचना में बदल जाते हैं। इस प्रक्रिया को कहा जाता है तहगिलहरी। यह आश्चर्यजनक लग सकता है, लेकिन आणविक स्तर पर इस मूलभूत प्रक्रिया को अभी भी कम समझा गया है। परिणामस्वरूप, किसी प्रोटीन की अमीनो एसिड अनुक्रम से उसकी मूल संरचना का अनुमान लगाना अभी तक संभव नहीं है। इस समस्या के कम से कम कुछ गैर-तुच्छ पहलुओं को समझने के लिए, हम प्रोटीन अणु के निम्नलिखित अत्यंत सरल मॉडल के लिए इसे हल करने का प्रयास करेंगे।

मान लीजिए कि प्रोटीन एक दूसरे से श्रृंखला में जुड़ी हुई पूरी तरह से समान इकाइयों से बना है (चित्र 1)। यह श्रृंखला झुक सकती है, और सरलता के लिए हम मान लेंगे कि यह अंतरिक्ष में नहीं, बल्कि केवल तल में झुकती है। श्रृंखला में एक निश्चित झुकने वाली लोच होती है: यदि दो आसन्न लिंक की दिशाएं एक कोण α (रेडियन में मापा जाता है) बनाती हैं, तो ऐसे कनेक्शन से अणु की ऊर्जा बढ़ जाती है एα 2 /2,कहां ए- ऊर्जा आयाम के कुछ स्थिरांक। मान लीजिए कि प्रत्येक लिंक के किनारों पर दो "संपर्क अनुभाग" हैं, जिनकी मदद से लिंक को एक साथ चिपकाया जा सकता है। ऐसे प्रत्येक ग्लूइंग में ऊर्जा होती है - बी(अर्थात, यह श्रृंखला की ऊर्जा को मात्रा से कम कर देता है बी). अंततः हम यही मानेंगे बीकम ए(अर्थात, श्रृंखला काफी लोचदार है)।

काम

क्या विन्यासअणुओं से एनइकाइयाँ सर्वाधिक ऊर्जावान रूप से अनुकूल होंगी? अन्वेषण करनाविकास के साथ यह विन्यास कैसे बदलता है? एन.

संकेत

सबसे ऊर्जावान रूप से अनुकूल विन्यास वह है जिसमें न्यूनतम ऊर्जा हो। इसलिए, हमें यह पता लगाने की आवश्यकता है कि बड़ी संख्या में लिंक के "गोंद" को कैसे व्यवस्थित किया जाए (जिनमें से प्रत्येक ऊर्जा को कम करता है), लेकिन साथ ही श्रृंखला को बहुत तेजी से न मोड़ें, ताकि इसकी लोचदार ऊर्जा में बहुत अधिक वृद्धि न हो। .

इस समस्या में, प्रत्येक विशिष्ट संख्या में लिंक के लिए श्रृंखला के बिल्कुल सटीक आकार की खोज करना आवश्यक नहीं है। केवल उन विशिष्ट "पैटर्न" का वर्णन करना आवश्यक है जो इस "प्रोटीन अणु" के इष्टतम तह के दौरान उत्पन्न होंगे, और यह पता लगाएंगे कि किस अनुमानित पर एनकिसी अणु के लिए स्वयं को एक विन्यास से दूसरे विन्यास में पुनर्व्यवस्थित करना अधिक लाभदायक होता है।

समाधान

बिल्कुल सीधी श्रृंखला की ऊर्जा शून्य होती है। इसे कम करने के लिए, कुछ कड़ियों को एक साथ रहना होगा। लेकिन ऐसा करने के लिए, श्रृंखला को एक लूप व्यवस्थित करना होगा, और लूप की उपस्थिति से ऊर्जा बढ़ती है। यदि लूप बहुत लंबा है, तो बड़ी संख्या में लिंक जो एक दूसरे के साथ संचार कर सकते हैं, संचार के बिना रह जाते हैं। इन कड़ियों को ऐसे जोड़ा जा सकता है जैसे कि एक ज़िपर पर, जिससे लूप छोटा हो जाएगा, लेकिन इससे इसकी लोचदार ऊर्जा बढ़ जाएगी। इसलिए, लूप की इष्टतम लंबाई ज्ञात करना आवश्यक है जिस पर लूप का विस्तार करने वाले लोचदार बल और इसे "बंधन" करने वाले युग्मन बल संतुलित होते हैं।

लूप ऊर्जा

का एक लूप हो एमगैर-चिपके लिंक (चित्र 2)। इसमें आसन्न कड़ियों के बीच अभिलाक्षणिक कोण लगभग 2π/ है एम. (वास्तव में, यह कोण लिंक से लिंक में भिन्न होता है, क्योंकि लूप का सबसे लाभप्रद आकार बिल्कुल गोलाकार नहीं है, लेकिन अनुमानित अध्ययन के लिए हमारा अनुमान काफी उपयुक्त है।) ऐसे कनेक्शन हैं एमटुकड़े, इसलिए लूप की ऊर्जा 2π 2 है ए/एम. आइए इसे एक और कड़ी से जोड़ दें। फिर लूप दो लिंक से छोटा हो जाएगा, और पूरी श्रृंखला की ऊर्जा मात्रा से बदल जाएगी

यदि, इसके विपरीत, एक बंधन टूट जाता है, तो श्रृंखला की ऊर्जा बदल जाएगी

से लूप एमलिंक तब इष्टतम होता है जब ये दोनों ऊर्जा परिवर्तन सकारात्मक होते हैं, अर्थात, ऊर्जा के दृष्टिकोण से, लूप को लंबा या छोटा करना लाभहीन है। तब से बीकाफी कम ए, यह स्पष्ट है कि मात्रा एमएक से काफी अधिक होगा. इसलिए, इष्टतम के मोटे अनुमान के लिए एमइन दो असमानताओं को एक समानता से प्रतिस्थापित किया जा सकता है:

इस प्रकार, इष्टतम लूप लंबाई लगभग बराबर है

पत्र के अंतर्गत आने वाले सभी सूत्रों में एमइष्टतम लूप लंबाई निहित होगी। अंत में, ऐसे अनुकूलित लूप की लोचदार ऊर्जा का पता लगाना उपयोगी है; यह बराबर हो जाता है

यह अभिव्यक्ति (लूप ऊर्जा में) एम/2 गुना मूल्य बी) आगे की गणना के लिए बहुत सुविधाजनक है।

लूप कब प्रकट होता है?

अब यह पता लगाना आसान है कि किस लंबाई की चेन को सीधा न रखना, बल्कि लंबाई की "डबल टेल" के साथ एक लूप में कर्ल करना अधिक लाभदायक होगा। एन. ऐसा करने के लिए, ऐसे विन्यास की कुल ऊर्जा ऋणात्मक होनी चाहिए:

इस प्रकार, यदि श्रृंखला की लंबाई एन > एम + 2(एम/2) = 2एम, तो उसके लिए एक लूप बनाना अधिक लाभदायक है।

दूसरा लूप कब प्रकट होता है?

"डबल टेल" सबसे सुविधाजनक कॉन्फ़िगरेशन नहीं है, क्योंकि प्रत्येक लिंक में केवल एक संपर्क अनुभाग "काम करता है", लेकिन मैं चाहूंगा कि दोनों काम करें, कम से कम कुछ लिंक के लिए। इसे दूसरा लूप बनाकर व्यवस्थित किया जा सकता है (चित्र 3)।

दो लूप में जाने की शर्त, ई 1 > ई 2, तो यह देगा एन > 8एम.

बहुत लम्बी शृंखला है

जब श्रृंखला बहुत लंबी हो जाती है, तो इसे मोड़ना सुविधाजनक होता है ताकि जितना संभव हो उतने लिंक उनके दोनों संपर्क क्षेत्रों से एक साथ चिपक जाएं। इस तरह हमें एक कॉन्फ़िगरेशन मिलता है जो लूप से बने कैनवास जैसा दिखता है। यदि आप इस तथ्य से अपनी आँखें बंद कर लेते हैं कि पड़ोसी लूप एक-दूसरे के साथ हस्तक्षेप करते हैं, तो आप एक समान गणना कर सकते हैं और किसी दिए गए लूप की सबसे लाभप्रद संख्या पा सकते हैं। एन(यह वर्गमूल के अनुपात में बढ़ता है एन). यदि हम इस बात को ध्यान में रखें कि लूप एक-दूसरे के साथ हस्तक्षेप करते हैं, तो गणना नाटकीय रूप से अधिक जटिल हो जाएगी। हालाँकि, सामान्य संरचना वही रहेगी: सबसे लाभप्रद कुछ आकार का एक सपाट कैनवास होगा, जिसे किनारों पर लूप के साथ फंसाया जाएगा। रुचि रखने वाले लोग कंप्यूटर मॉडलिंग का उपयोग करके कैनवास का इष्टतम आकार खोजने का प्रयास कर सकते हैं, और त्रि-आयामी अंतरिक्ष में एक समान समस्या के बारे में भी सोच सकते हैं।

अंतभाषण

यह सरल कार्य, निश्चित रूप से, वास्तविक प्रोटीन अणुओं के तह के पैटर्न या आधुनिक सैद्धांतिक भौतिकी के उन तरीकों को प्रतिबिंबित नहीं कर सकता है जिनका उपयोग प्रोटीन और पॉलिमर का वर्णन करने के लिए किया जाता है (वैसे, गतिविधि का यह क्षेत्र एक बहुत ही गंभीर शाखा है) संघनित पदार्थ भौतिकी)। इस समस्या का उद्देश्य केवल यह प्रदर्शित करना था कि कैसे "मात्रा गुणवत्ता में बदल जाती है", यानी, किसी समस्या के केवल एक संख्यात्मक (और गुणात्मक नहीं) पैरामीटर को बदलने से इसका समाधान मौलिक रूप से कैसे बदल सकता है।

यदि हम गैर-शून्य तापमान का परिचय दें तो समस्या को थोड़ा और अधिक "सजीव" और दिलचस्प बनाया जा सकता है। इस मामले में, इष्टतम विन्यास न केवल ऊर्जा द्वारा, बल्कि एन्ट्रापी द्वारा भी निर्धारित किया जाएगा, यह अणु की तथाकथित मुक्त ऊर्जा के न्यूनतम के अनुरूप होगा; जब तापमान बदलता है, तो एक वास्तविक चरण संक्रमण होता है, जिसमें अणु स्वयं सीधा, मुड़ा हुआ या एक रूप से दूसरे रूप में पुनर्व्यवस्थित हो जाता है। दुर्भाग्य से, ऐसे कार्य के लिए ऐसे तरीकों की आवश्यकता होगी जो स्कूली पाठ्यक्रम से परे हों।

यह भी ध्यान रखना दिलचस्प है कि प्रोटीन फोल्डिंग का सैद्धांतिक अध्ययन केवल संख्यात्मक मॉडलिंग तक सीमित नहीं है। यह प्रतीत होने वाली "सीधी" समस्या गैर-तुच्छ गणितीय सूक्ष्मताओं को प्रकट करती है। इसके अलावा, ऐसे कार्य भी हैं जिनमें इस प्रक्रिया का वर्णन करने के लिए क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत और गेज इंटरैक्शन के सिद्धांत के तरीकों का उपयोग किया जाता है।

आप फोल्ड.इट वेबसाइट पर इष्टतम प्रोटीन कॉन्फ़िगरेशन खोजने का अभ्यास कर सकते हैं।

हमारे शरीर की प्रत्येक कोशिका प्रोटीन उत्पादन का कारखाना है। उनमें से कुछ का उत्पादन आंतरिक उपयोग के लिए, कोशिका के जीवन का समर्थन करने के लिए किया जाता है, और दूसरा भाग "निर्यात" किया जाता है। प्रोटीन अणुओं के सभी गुण (कोशिका में अन्य अणुओं के परिवर्तनों को आश्चर्यजनक रूप से सटीक रूप से उत्प्रेरित करने की क्षमता सहित) प्रोटीन की स्थानिक संरचना पर निर्भर करते हैं, और प्रत्येक प्रोटीन की संरचना अद्वितीय होती है।

स्थानिक संरचना प्रोटीन श्रृंखला की एक अनूठी व्यवस्था से बनती है, जिसमें विभिन्न अमीनो एसिड अवशेष (विभिन्न रंगों के मोती - चित्र 1) शामिल हैं। एक प्रोटीन श्रृंखला में अमीनो एसिड का अनुक्रम उसके जीनोम द्वारा निर्धारित किया जाता है और राइबोसोम द्वारा संश्लेषित किया जाता है, जिसके बाद प्रोटीन श्रृंखला के मोड़ के दौरान श्रृंखला की स्थानिक संरचना "स्वयं" बनती है, जो राइबोसोम को अभी भी व्यावहारिक रूप से अव्यवस्थित छोड़ देती है।

एक अव्यवस्थित श्रृंखला से एक अद्वितीय प्रोटीन ग्लोब्यूल के निर्माण (साथ ही इसके खुलने) के लिए एक "बाधा" पर काबू पाने की आवश्यकता होती है जिसमें एक अस्थिर "आधे मुड़े हुए" ग्लोब्यूल का रूप होता है (चित्र 1)

एलेक्सी फिंकेलस्टीन

यह श्रृंखला इसके अमीनो एसिड की परस्पर क्रिया से और एक ही संरचना में बदल जाती है - शरीर में और टेस्ट ट्यूब दोनों में। एक ही श्रृंखला के संभावित लेआउट की विविधता अकल्पनीय रूप से बड़ी है। लेकिन अमीनो एसिड के दिए गए अनुक्रम में आमतौर पर केवल एक स्थिर ("सही") संरचना होती है, जो प्रोटीन को उसके अद्वितीय गुण प्रदान करती है। यह स्थिर है क्योंकि इसमें न्यूनतम ऊर्जा है।

क्रिस्टल के निर्माण में भी यही सिद्धांत काम करता है: पदार्थ ऐसी संरचना प्राप्त कर लेता है जिसमें बंधन ऊर्जा न्यूनतम होती है।

प्रोटीन और ब्रह्मांड में क्या समानता है?

यहां वैज्ञानिकों को एक प्रश्न का सामना करना पड़ा: यदि सभी विकल्पों की विशाल संख्या (100 अमीनो एसिड अवशेषों की श्रृंखला के लिए लगभग 10,100) के माध्यम से खोज करने में प्रोटीन श्रृंखला अनायास ही अपनी एकमात्र स्थिर संरचना को कैसे "ढूंढ" सकती है, तो इसके जीवनकाल की तुलना में अधिक समय लगेगा। ब्रह्मांड। आधी सदी पहले तैयार किया गया यह "लेविंथल विरोधाभास" अब जाकर हल हुआ है। इसे हल करने के लिए सैद्धांतिक भौतिकी के तरीकों का उपयोग करना आवश्यक था।

मीर अंतरिक्ष स्टेशन पर और नासा शटल उड़ानों के दौरान विभिन्न प्रोटीन के क्रिस्टल उगाए गए

नासा मार्शल स्पेस फ्लाइट सेंटर

रूसी विज्ञान अकादमी (आईबी) के प्रोटीन संस्थान के वैज्ञानिकों ने प्रोटीन अणुओं की स्थानिक संरचनाओं के गठन की दर का एक सिद्धांत बनाया है। कार्य के परिणाम हाल ही में पत्रिकाओं में प्रकाशित हुए थे विज्ञान का एटलस , रसायन भौतिक रसायनऔर "जैवभौतिकी". काम का समर्थन कियारूसी विज्ञान फाउंडेशन (आरएसएफ) से अनुदान।

“प्रोटीन की कुछ सेकंड या मिनटों में अनायास अपनी स्थानिक संरचना बनाने की क्षमता आणविक जीव विज्ञान का एक लंबे समय से चला आ रहा रहस्य है।

हमारा काम एक भौतिक सिद्धांत प्रस्तुत करता है जो हमें प्रोटीन के आकार और उनकी संरचना की जटिलता के आधार पर इस प्रक्रिया की गति का अनुमान लगाने की अनुमति देता है, "रूसी विज्ञान अकादमी के संवाददाता सदस्य, भौतिक विज्ञान के डॉक्टर और उनके काम के बारे में कहानी शुरू होती है। गणितीय विज्ञान, रूसी विज्ञान अकादमी के प्रोटीन संस्थान के मुख्य शोधकर्ता, आरएसएफ अनुदान के प्रमुख एलेक्सी फिंकेलस्टीन।

“यह लंबे समय से ज्ञात है कि एक प्रोटीन श्रृंखला कुछ पर्यावरणीय परिस्थितियों में अपनी अनूठी संरचना प्राप्त करती है, लेकिन अन्य परिस्थितियों में (उदाहरण के लिए, जब कोई घोल अम्लीकृत या गर्म होता है), यह संरचना सामने आती है। इन स्थितियों के प्रतिच्छेदन पर, प्रोटीन की अनूठी संरचना अपनी श्रृंखला के खुले आकार के साथ गतिशील संतुलन में है, वह आगे कहते हैं। “तहने और खोलने की प्रक्रियाएँ वहाँ सह-अस्तित्व में हैं, और उनकी भौतिकी सबसे अधिक पारदर्शी है। इसलिए, हमने सटीक रूप से ऐसे संतुलन और अर्ध-संतुलन स्थितियों पर ध्यान केंद्रित किया - अन्य शोधकर्ताओं के विपरीत, जो उचित रूप से (लेकिन गलती से, जैसा कि यह निकला) मानते थे कि प्रोटीन तह के रहस्य का रास्ता खोजा जाना चाहिए जहां यह सबसे तेजी से होता है ।”

प्रोटीन को खोलना एक अच्छी शुरुआत है, लेकिन उत्तर नहीं।

"लेविंथल की समस्या का पहला दृष्टिकोण हमारे द्वारा बहुत पहले विकसित किया गया था," एलेक्सी फिंकेलस्टीन कहते हैं, "और यह इस प्रकार था: चूंकि सैद्धांतिक रूप से प्रोटीन तह के मार्ग का पता लगाना बहुत मुश्किल है, इसलिए हमें इसके प्रकट होने की प्रक्रिया का अध्ययन करने की आवश्यकता है . यह विरोधाभासी लगता है, लेकिन भौतिकी में "विस्तृत संतुलन" का एक सिद्धांत है, जो बताता है: संतुलन प्रणाली में कोई भी प्रक्रिया उसी पथ पर और उसी गति से आगे बढ़ती है जिस गति से उसके विपरीत होती है। और चूंकि गतिशील संतुलन में मोड़ने और खोलने की दर समान होती है, इसलिए हमने प्रोटीन के खुलने की एक सरल प्रक्रिया की जांच की (आखिरकार, इसे तोड़ने की तुलना में इसे तोड़ना आसान है) और "बाधा" (चित्र 1 देखें), की अस्थिरता की विशेषता बताई। जो प्रक्रिया की दर निर्धारित करता है।”

विस्तृत संतुलन के सिद्धांत का पालन करते हुए, रूसी विज्ञान अकादमी के प्रोटीन संस्थान के वैज्ञानिकों ने "ऊपर से" और "नीचे से" प्रोटीन के तह की दर का आकलन किया - दोनों बड़े और छोटे, दोनों सरल और जटिल श्रृंखला पैकिंग के साथ। छोटे और सरल रूप से संरचित प्रोटीन तेजी से मुड़ते हैं (गति रेटिंग "ऊपर से"), जबकि बड़े और/या जटिल रूप से संरचित प्रोटीन अधिक धीरे-धीरे मुड़ते हैं (गति रेटिंग "नीचे से")। अन्य सभी संभावित तह गति के मान उनके बीच समाहित हैं।

हालाँकि, सभी जीवविज्ञानी प्राप्त समाधान से संतुष्ट नहीं थे, क्योंकि, सबसे पहले, वे प्रोटीन के मुड़ने (और न खुलने) के मार्ग में रुचि रखते थे, और दूसरी बात, भौतिक "विस्तृत संतुलन का सिद्धांत" स्पष्ट रूप से उनके द्वारा खराब समझा गया था। .

और काम जारी रहा: इस बार, रूसी विज्ञान अकादमी के जीवविज्ञान संस्थान के वैज्ञानिकों ने प्रोटीन तह की जटिलता की गणना की। यह लंबे समय से ज्ञात है कि प्रोटीन में परस्पर क्रिया मुख्य रूप से तथाकथित माध्यमिक संरचनाओं से जुड़ी होती है। माध्यमिक संरचनाएँ प्रोटीन संरचना के मानक, काफी बड़े स्थानीय "बिल्डिंग ब्लॉक" हैं, जो मुख्य रूप से उनके भीतर स्थानीय अमीनो एसिड अनुक्रमों द्वारा निर्धारित होते हैं। मुड़े हुए प्रोटीन की संरचना में ऐसे ब्लॉकों को व्यवस्थित करने के लिए संभावित विकल्पों की संख्या की गणना की जा सकती है, जो रूसी विज्ञान अकादमी के जैव रसायन संस्थान के वैज्ञानिकों द्वारा किया गया था। ऐसे वेरिएंट की संख्या बहुत बड़ी है - लगभग 100 अमीनो एसिड की एक श्रृंखला के लिए लगभग 10 10 (लेकिन 10 100 से बहुत दूर!), और एक प्रोटीन श्रृंखला, सैद्धांतिक अनुमान के अनुसार, उन्हें मिनटों में या लंबी श्रृंखलाओं के लिए "स्कैन" कर सकती है। , घंटों में. इस प्रकार प्रोटीन तह समय का उच्चतम अनुमान प्राप्त किया गया।

नियमित माध्यमिक संरचना - अल्फा हेलिक्स

विलोW

दो तरीकों से प्राप्त परिणाम (यानी, प्रोटीन के खुलने और मुड़ने दोनों का विश्लेषण करके) एक दूसरे से मिलते हैं और एक दूसरे की पुष्टि करते हैं।

एलेक्सी फिंकेलस्टीन ने निष्कर्ष निकाला, "भविष्य में फार्माकोलॉजी, बायोइंजीनियरिंग और नैनोटेक्नोलॉजी की जरूरतों के लिए नए प्रोटीन के डिजाइन के लिए हमारा काम मौलिक महत्व का है।"

"प्रोटीन तह की दर के बारे में प्रश्न तब प्रासंगिक होते हैं जब अमीनो एसिड अनुक्रम से प्रोटीन की संरचना की भविष्यवाणी करने की बात आती है, और विशेष रूप से जब नए प्रोटीन के डिजाइन की बात आती है जो प्रकृति में नहीं होते हैं।"

“आरएसएफ अनुदान प्राप्त करने के बाद क्या बदलाव आया? काम के लिए नए आधुनिक उपकरण और अभिकर्मकों को खरीदने का अवसर पैदा हुआ है (आखिरकार, हमारी प्रयोगशाला मुख्य रूप से प्रयोगात्मक है, हालांकि मैंने यहां केवल हमारे सैद्धांतिक काम के बारे में बात की थी)। लेकिन मुख्य बात यह है कि आरएसएफ अनुदान ने विशेषज्ञों को किनारे पर या दूर देशों में अंशकालिक काम की तलाश करने के बजाय विज्ञान में संलग्न होने की अनुमति दी, ”एलेक्सी फिंकेलस्टीन कहते हैं।

अमीनो एसिड अनुक्रम एकमात्र कारक नहीं है जो प्रोटीन अणु का आकार निर्धारित करता है। कोशिका में विशेष अणु होते हैं जो प्रोटीन निर्माण में सक्रिय रूप से भाग लेते हैं।

सामूहिक रूप से, प्रोटीन वलन में शामिल अणुओं को वलन नियामक कहा जाता है, जिनके कई प्रकार होते हैं। वे अणु जो वलन को गति देते हैं, कहलाते हैं तह उत्प्रेरक. अणु जो प्रोटीन का आकार बदलने का काम करते हैं - तह चैपरोन. चार प्रकार के अणु होते हैं जो ऐसी भूमिका निभाते हैं संरक्षक.

1. अणु जो सही प्रोटीन तह सुनिश्चित करते हैं ( तह चैपरोन- फोल्डिंग चैपरोन)।

2. आंशिक रूप से मुड़े हुए प्रोटीन अणु को एक विशिष्ट स्थिति में रखने के लिए डिज़ाइन किए गए अणु। यह आवश्यक है ताकि सिस्टम फोल्डिंग समाप्त कर सके ( संरक्षकों को बनाए रखना- संरक्षकों को पकड़ना)।

3. चैपरोन जो अनियमित आकार के प्रोटीन को फैलाते हैं ( अलग-अलग संरक्षक- अलग-अलग संरक्षक)।

4. प्रोटीन के साथ आने वाले चैपरोन कोशिका झिल्ली में परिवहन करते हैं ( स्रावी संरक्षक- स्रावी संरक्षक)।

फोल्डिंग चैपरोन प्रोटीन को सही संरचना अपनाने में मदद करते हैं। उनमें से कई छोटी शर्करा या पेप्टाइड हैं। किसी कारखाने में एक असेंबली लाइन की कल्पना करें। जब उत्पाद असेंबली लाइन के साथ आगे बढ़ रहा है, तो आप असेंबली के कई चरणों में एक निश्चित आकार बनाए रखने के लिए कुछ अस्थायी फिक्स्चर, जैसे स्टेपल और रिवेट्स डाल सकते हैं। एक बार ये चरण पूरे हो जाएं, तो प्रतिबंध हटाए जा सकते हैं। असेंबली के बाद के चरणों के दौरान आपको अतिरिक्त होल्डिंग डिवाइस की आवश्यकता हो सकती है, जिसे तैयार उत्पाद समाप्त होने पर हटा दिया जाएगा। फोल्डिंग चैपरोन के छोटे अणु असेंबली लाइन में स्टेपल और रिवेट्स के रूप में कार्य करते हैं, जिससे उत्पाद को अगले चरण के पूरा होने के लिए सही कॉन्फ़िगरेशन में रखा जाता है। यदि प्रोटीन का आकार गलत है, तो वे अपना इच्छित कार्य नहीं करेंगे या अघुलनशील समुच्चय के रूप में जमा हो जाएंगे जिन्हें समावेशन के रूप में जाना जाता है।

कोशिका के अंदर बड़ी मात्रा में पानी होता है। इसमें मौजूद अणु आमतौर पर आवेशित होते हैं, यानी वे हाइड्रोफिलिक होते हैं। जैसा कि हमें याद है, अनावेशित अणु हाइड्रोफोबिक होते हैं। प्रोटीन के लंबे, रैखिक अनुक्रम में हाइड्रोफिलिक क्षेत्रों के साथ-साथ हाइड्रोफोबिक क्षेत्र भी होते हैं। कोशिका के जलीय वातावरण में, प्रोटीन की हाइड्रोफोबिक सतहें प्रोटीन अणु के अंदर होती हैं, जो हाइड्रोफिलिक क्षेत्रों को बाहर उजागर करती हैं, जहां वे पानी के अणुओं के साथ बातचीत कर सकते हैं। फोल्डिंग चैपरोन के छोटे अणुओं का कार्य प्रोटीन की हाइड्रोफोबिक सतहों के साथ बातचीत करना, उन्हें चार्ज करना या, वैकल्पिक रूप से, चार्ज किए गए क्षेत्रों को कवर करना है, जो प्रोटीन को सही आकार लेने की अनुमति देता है। इन अणुओं को जोड़कर और हटाकर, कोशिका यह निर्धारित करती है कि प्रोटीन का हाइड्रोफोबिक क्षेत्र प्रोटीन अणु के अंदर कब और कैसे समाप्त होगा। यह प्रोटीन का आकार निर्धारित करता है (चित्र 8.6)।

चावल। 8.6. संरक्षकों का प्रभाव

रिटेनिंग चैपरोन प्रोटीन से बंधते हैं, इन प्रोटीनों के लिए एक प्रकार के भंडार की भूमिका निभाते हैं जब तक कि फोल्डिंग चैपरोन मुक्त नहीं हो जाते और इन प्रोटीनों के साथ काम करना शुरू नहीं कर देते। रिटेंशन चैपरोन रासायनिक और थर्मल तनाव के तहत प्रोटीन को तब तक बनाए रखते हैं जब तक कि कोशिका के भीतर की स्थिति उचित प्रोटीन फोल्डिंग के लिए अधिक अनुकूल न हो जाए। यह उन तंत्रों में से एक है जिसका उपयोग कोशिका मिसफोल्डिंग को रोकने के लिए करती है। एक अन्य तंत्र अलग-अलग चैपरोन की कार्यप्रणाली से जुड़ा है। अलग-अलग चैपरोन उन प्रोटीनों को दोबारा मोड़ देते हैं जिन्हें गलत तरीके से मोड़ा गया है। वे द्वितीयक कच्चे माल के संग्रह और निपटान के लिए कोशिका में एक महत्वपूर्ण नियंत्रण कार्य करते हैं। इन तंत्रों के अस्तित्व के बावजूद, सेलुलर प्रोटीन का एक निश्चित प्रतिशत अभी भी कूड़े के ढेर में समाप्त हो जाता है, अर्थात, वे अघुलनशील समावेशन बनाते हैं। कोशिका में छोटे-छोटे घने गुच्छों के रूप में समावेशन दिखाई देते हैं।

चैपरोन की एक विशेषता जो आपको विशेष रूप से महत्वपूर्ण लगेगी वह यह है कि वे अपेक्षाकृत गैर-विशिष्ट हैं। दूसरे शब्दों में, चैपरोन अणु एक से अधिक प्रोटीन को मोड़ देगा। प्रोटीन मिसफोल्डिंग के कारणों का अध्ययन करने वाले शोधकर्ताओं ने गलती से क्षतिग्रस्त कोशिकाओं में ऐसे अणुओं की खोज की जो संरचना में चैपरोन के समान थे। उन्हें ऐसे अणु मिले जो प्रोटीन मिसफोल्डिंग के परिणामों को ठीक करते हैं। चैपरोन की सार्वभौमिक प्रकृति के आधार पर, आप अलग-अलग चैपरोन को बायोइंजीनियर्ड सिस्टम में पेश कर सकते हैं और ऐसे वातावरण में उचित प्रोटीन फोल्डिंग को प्रभावित कर सकते हैं जहां यह अन्यथा नहीं होगा। पुनः संयोजक (बायोइंजीनियर्ड) प्रोटीन के तह के लिए जिम्मेदार विशेष चैपरोन का निर्माण बायोइंजीनियरिंग अनुसंधान का एक बहुत ही सक्रिय रूप से विकसित होने वाला क्षेत्र है।

एक प्रोटीन को एक से अधिक बार मोड़ा जा सकता है। आइए एक प्रोटीन की कल्पना करें जिसका उद्देश्य कोशिका झिल्ली में प्रवेश करना है, अर्थात यह एक अभिन्न झिल्ली प्रोटीन है। प्रोटीन कोशिका के साइटोप्लाज्म में बनता है और फिर प्लाज्मा झिल्ली की ओर ले जाया जाता है। ऐसे प्रोटीन झिल्ली से गुजरते हैं, उससे जुड़ जाते हैं और उसकी सतह पर एक रिसेप्टर संरचना बनाते हैं। प्रोटीन परिवहन के लिए, एक संरचना आवश्यक हो सकती है, जबकि झिल्ली में सम्मिलन से ठीक पहले प्रोटीन पुनः मुड़ने से गुजरता है।

पेरिप्लास्मिक स्पेस में, यानी, झिल्ली और जीवाणु कोशिका झिल्ली के बीच की जगह में, चैपरोन होते हैं जो झिल्ली में अभिन्न झिल्ली प्रोटीन के तह और एकीकरण को सुनिश्चित करते हैं। यूकेरियोटिक कोशिकाओं में, प्रोटीन में अधिकांश पोस्ट-ट्रांसलेशनल परिवर्तनों का उद्देश्य प्लाज्मा झिल्ली में उनके निर्यात और एकीकरण है। इस तरह के प्रोटीन संशोधन एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम और गोल्गी तंत्र के लुमेन में होते हैं। ये अंगक प्रोटीन को संग्रहीत और संशोधित करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।

एक अन्य नियंत्रण प्रणाली कोशिका से प्रोटीन के स्राव में शामिल होती है, जिसमें शामिल है स्रावी संरक्षक. स्रावी चैपरोन अमीनो एसिड के एक संकेत अनुक्रम को पहचानते हैं, जिसे उचित रूप से स्रावी अनुक्रम कहा जाता है। यह क्रम स्रावी चैपरोन से बंधता है, चैपरोन झिल्ली में प्रवेश करता है, अपने साथ प्रोटीन का निर्यात सुनिश्चित करता है।

फोल्डिंग एक लम्बी पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला को एक नियमित त्रि-आयामी स्थानिक संरचना में व्यवस्थित करने की प्रक्रिया है। फोल्डिंग सुनिश्चित करने के लिए, सहायक प्रोटीन के एक समूह का उपयोग किया जाता है जिसे चैपरोन (चैपरोन, फ्रेंच - सैटेलाइट, नानी) कहा जाता है। वे एक-दूसरे के साथ नए संश्लेषित प्रोटीन की परस्पर क्रिया को रोकते हैं, साइटोप्लाज्म से प्रोटीन के हाइड्रोफोबिक क्षेत्रों को अलग करते हैं और उन्हें अणु के अंदर "हटाते" हैं, और प्रोटीन डोमेन को सही ढंग से स्थित करते हैं। चैपरोन का प्रतिनिधित्व उन परिवारों द्वारा किया जाता है जिनमें संरचना और कार्य में समरूप प्रोटीन होते हैं, जो उनके अभिव्यक्ति पैटर्न और विभिन्न कोशिका डिब्बों में उपस्थिति में भिन्न होते हैं।

सामान्य तौर पर, चैपरोन प्राथमिक स्तर से तृतीयक और चतुर्धातुक स्तर तक प्रोटीन संरचना के संक्रमण में योगदान करते हैं, लेकिन वे अंतिम प्रोटीन संरचना का हिस्सा नहीं होते हैं।

नए संश्लेषित प्रोटीन को, राइबोसोम से मुक्त होने के बाद, उचित कार्य के लिए स्थिर त्रि-आयामी संरचनाओं में फिट होना चाहिए और कोशिका के संपूर्ण कार्यात्मक जीवन के दौरान ऐसा ही रहना चाहिए। प्रोटीन संरचना की गुणवत्ता नियंत्रण को बनाए रखने का काम चैपरोन द्वारा किया जाता है जो पॉलीपेप्टाइड्स की तह को उत्प्रेरित करता है। पॉलीप्रोटीन का संयोजन और मल्टीप्रोटीन कॉम्प्लेक्स की तह भी चैपरोन द्वारा की जाती है। चैपरोन मिसफोल्डेड प्रोटीन के हाइड्रोफोबिक क्षेत्रों से जुड़ते हैं, उन्हें मोड़ने और एक स्थिर मूल संरचना प्राप्त करने में मदद करते हैं, और इस तरह अघुलनशील और गैर-कार्यात्मक समुच्चय में उनके समावेश को रोकते हैं। अपने कार्यात्मक जीवन के दौरान, एक प्रोटीन विभिन्न तनावों और विकृतियों के अधीन हो सकता है। ऐसे आंशिक रूप से विकृत प्रोटीन, सबसे पहले, प्रोटीज़ के लिए एक लक्ष्य बन सकते हैं, दूसरे, समग्र और, तीसरे, चैपरोन की मदद से मूल संरचना में बदल सकते हैं। ये तीन प्रक्रियाएँ जिस संतुलन और दक्षता के साथ होती हैं, वह इन प्रतिक्रियाओं में शामिल घटकों के अनुपात से निर्धारित होती है।

अनेक प्रोटीनों का एक डिब्बे से दूसरे डिब्बे तक परिवहन।

सिग्नलिंग मार्गों में भागीदारी। उदाहरण के लिए, फॉस्फेटस के सक्रियण के लिए Hsp70 की उपस्थिति आवश्यक है, जो डीफॉस्फोराइलेशन द्वारा, तनाव-प्रेरित एपोप्टोसिस सिग्नल के एक घटक, प्रोटीन काइनेज जेएनके को रोकता है। Hsp70 एंटीऑप्टॉपोटिक सिग्नलिंग मार्ग का हिस्सा है।

विभिन्न अणुओं के कार्यों का विनियमन। उदाहरण के लिए, साइटोप्लाज्म में स्थित स्टेरॉयड रिसेप्टर Hsp90 से जुड़ा होता है; साइटोप्लाज्म में प्रवेश करने वाला लिगैंड रिसेप्टर से जुड़ जाता है और चैपरोन को कॉम्प्लेक्स से विस्थापित कर देता है। इसके बाद, रिसेप्टर-लिगैंड कॉम्प्लेक्स डीएनए को बांधने की क्षमता प्राप्त कर लेता है, नाभिक में स्थानांतरित हो जाता है और प्रतिलेखन कारक के रूप में कार्य करता है।

जब चैपरोन का कार्य ख़राब हो जाता है और कोई तह नहीं होती है, तो कोशिका में प्रोटीन जमा हो जाता है - अमाइलॉइडोसिस विकसित होता है। अमाइलॉइड एक ग्लाइकोप्रोटीन है, जिसके मुख्य घटक फाइब्रिलर प्रोटीन हैं। वे एक विशिष्ट सूक्ष्म संरचना वाले तंतु बनाते हैं। फाइब्रिलर अमाइलॉइड प्रोटीन विषमांगी होते हैं। अमाइलॉइडोसिस के लगभग 15 प्रकार हैं।

प्रायन

ऐसा लगता है कि फोल्डेज़ और चैपरोन को शामिल करने से सही फोल्डिंग होती है। ऊर्जा और कार्यक्षमता की दृष्टि से सबसे इष्टतम संरचना। वैसे यह सत्य नहीं है। एक बहुत ही विशिष्ट प्रोटीन की गलत तह के कारण होने वाली गंभीर न्यूरोलॉजिकल बीमारियों का एक समूह है।

यह ज्ञात है कि पीआरपी दो रूपों में मौजूद हो सकता है - "स्वस्थ" - पीआरपीसी, जो कि सामान्य कोशिकाओं में होता है (सी - अंग्रेजी सेलुलर से - "सेलुलर"), जिसमें अल्फा हेलिकॉप्टर प्रबल होते हैं, और "पैथोलॉजिकल" - पीआरपीएससी, वास्तव में प्रियन (एससी- स्क्रैपी से), जो बड़ी संख्या में बीटा स्ट्रैंड्स की उपस्थिति की विशेषता है।

एक प्रियन प्रोटीन, जिसमें एक असामान्य त्रि-आयामी संरचना होती है, एक समजात सामान्य सेलुलर प्रोटीन के संरचनात्मक परिवर्तन को सीधे एक समान (प्रियन) में उत्प्रेरित करने, लक्ष्य प्रोटीन से जुड़ने और इसकी संरचना को बदलने में सक्षम है। एक नियम के रूप में, प्रोटीन की प्रियन अवस्था को प्रोटीन के α-हेलिकॉप्टरों के β-शीट्स में संक्रमण की विशेषता होती है।

एक स्वस्थ कोशिका में प्रवेश करते समय, पीआरपीएससी सेलुलर पीआरपीसी के प्रियन संरचना में संक्रमण को उत्प्रेरित करता है। प्रियन प्रोटीन का संचय इसके एकत्रीकरण के साथ होता है, उच्च क्रम वाले फाइब्रिल (एमिलॉयड) का निर्माण होता है, जो अंततः कोशिका मृत्यु की ओर ले जाता है। ऐसा प्रतीत होता है कि छोड़ा गया प्रियन पड़ोसी कोशिकाओं में प्रवेश करने में सक्षम है, जिससे उनकी मृत्यु भी हो जाती है।

एक स्वस्थ कोशिका में पीआरपीसी प्रोटीन का कार्य माइलिन शीथ की गुणवत्ता को बनाए रखना है, जो इस प्रोटीन की अनुपस्थिति में धीरे-धीरे पतला हो जाता है। आम तौर पर, पीआरपीसी प्रोटीन कोशिका झिल्ली से जुड़ा होता है और सियालिक एसिड अवशेष के साथ ग्लाइकोसिलेटेड होता है। यह एंडो- और एक्सोसाइटोसिस के दौरान कोशिका में और सतह पर वापस चक्रीय संक्रमण कर सकता है।

प्रियन संक्रमण की सहज घटना का तंत्र पूरी तरह से स्पष्ट नहीं है। ऐसा माना जाता है (लेकिन अभी तक पूरी तरह से सिद्ध नहीं हुआ है) कि प्रोटीन जैवसंश्लेषण में त्रुटियों के परिणामस्वरूप प्रियन का निर्माण होता है। प्रियन प्रोटीन (पीआरपी) को एन्कोडिंग करने वाले जीन के उत्परिवर्तन, अनुवाद त्रुटियां, प्रोटियोलिसिस प्रक्रियाओं को प्रियन गठन के तंत्र के लिए मुख्य उम्मीदवार माना जाता है।

इस प्रकार, प्रियन संक्रामक एजेंटों का एक विशेष वर्ग है, विशुद्ध रूप से प्रोटीन, जिसमें न्यूक्लिक एसिड नहीं होता है, जो मनुष्यों और कई उच्च जानवरों (तथाकथित "धीमे संक्रमण") में केंद्रीय तंत्रिका तंत्र की गंभीर बीमारियों का कारण बनता है।

यह सुझाव देने के लिए सबूत हैं कि प्रियन न केवल संक्रामक एजेंट हैं, बल्कि सामान्य जैव प्रक्रियाओं में भी कार्य करते हैं। उदाहरण के लिए, एक परिकल्पना है कि आनुवंशिक रूप से निर्धारित स्टोकेस्टिक उम्र बढ़ने का तंत्र प्रियन के माध्यम से होता है।

प्रियन एकमात्र ज्ञात संक्रामक एजेंट हैं जिनका प्रजनन न्यूक्लिक एसिड की भागीदारी के बिना होता है।

20वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में, डॉक्टरों को एक असामान्य मानव रोग का सामना करना पड़ा - तंत्रिका कोशिकाओं की मृत्यु के परिणामस्वरूप मस्तिष्क का धीरे-धीरे प्रगतिशील विनाश। इस बीमारी को स्पॉन्जिफॉर्म एन्सेफैलोपैथी कहा जाता है। इसी तरह के लक्षण लंबे समय से ज्ञात हैं, लेकिन वे मनुष्यों में नहीं, बल्कि जानवरों (स्क्रैपी भेड़) में देखे गए थे, और लंबे समय तक उनके बीच कोई पर्याप्त रूप से प्रमाणित संबंध नहीं पाया गया था।

उनके अध्ययन में नई रुचि 1996 में पैदा हुई, जब बीमारी का एक नया रूप, जिसे "नया संस्करण क्रुट्ज़फेल्ड-जैकब रोग" कहा गया, ब्रिटेन में सामने आया।

एक महत्वपूर्ण घटना ग्रेट ब्रिटेन में "पागल गाय रोग" का प्रसार था, जिसकी महामारी पहले 1992-1993 में और फिर 2001 में कई यूरोपीय देशों में फैल गई, लेकिन फिर भी, कई देशों में मांस का निर्यात नहीं हुआ। रुक गया. यह रोग मृत या रोगग्रस्त जानवरों के शवों से बने चारे और प्रीमिक्स में "प्रियोनाइज्ड" हड्डी के भोजन के उपयोग से जुड़ा है, जिनमें बीमारी के स्पष्ट लक्षण नहीं हो सकते हैं।

रोग के प्रेरक कारक के संचरण के मार्ग, शरीर में प्रियन के प्रवेश के तंत्र और रोग के रोगजनन का अभी तक पर्याप्त अध्ययन नहीं किया गया है।

स्तनधारी प्रियन - स्पॉन्जिफॉर्म एन्सेफैलोपैथी के प्रेरक एजेंट

स्क्रैपी भेड़ और बकरियां प्रियन स्क्रैपी OvPrPSc

मिंक ट्रांसमिसिबल एन्सेफेलोमायोपैथी (टीईएन) प्रियन टीईएन और एमकेपीआरपीएससी

क्रोनिक वेस्टिंग डिजीज (सीडब्ल्यूडी) हिरण और एल्क सीडब्ल्यूडी प्रियन एमडीईपीआरपीएससी

बोवाइन स्पॉन्गॉर्मॉर्म एन्सेफैलोपैथी (बीएसई) काउज़ प्रियन बीएसई बोवपीआरपीएससी

फ़ेलीन स्पॉन्गॉर्मॉर्म एन्सेफैलोपैथी (FES) कैट्स प्रियन HES FePrPSc

विदेशी अनगुलेट स्पॉन्गिफॉर्म एन्सेफेलोपैथी (ईयूई) एंटीलोप और ग्रेटर कुडु ईयूई प्रियन न्यापीआरपीएससी

कुरु लोग प्रियन कुरु हुपीआरपीएससी

क्रूट्ज़फेल्ट-जैकब रोग (सीजेडी) मानव प्रियन सीजेडी HuPrPSc

(नया) वेरिएंट क्रुट्ज़फेल्ड-जैकब रोग (vCJD, nvCJD) मानव vCJD प्रियन HuPrPSc

गेर्स्टमन-स्ट्रॉस्लर-शेंकर सिंड्रोम (जीएसएस) मानव जीएसएस प्रियन ह्यूपीआरपीएससी

घातक पारिवारिक अनिद्रा (FII) मानव प्रियन FSI HuPrPS

एक व्यक्ति भोजन में मौजूद प्रिऑन से संक्रमित हो सकता है, क्योंकि वे पाचन तंत्र में एंजाइमों द्वारा नष्ट नहीं होते हैं। चूंकि वे आंतों की दीवारों द्वारा अवशोषित नहीं होते हैं, वे केवल क्षतिग्रस्त ऊतकों के माध्यम से रक्त में प्रवेश कर सकते हैं। वे अंततः केंद्रीय तंत्रिका तंत्र में प्रवेश करते हैं। इस प्रकार क्रुट्ज़फेल्ट-जैकब रोग (एनवीसीजेडी) का एक नया प्रकार फैलता है, जिससे लोग बोवाइन स्पॉन्जिफॉर्म एन्सेफैलोपैथी (बीएसई, पागल गाय रोग) वाले मवेशियों के तंत्रिका ऊतक युक्त गोमांस खाने के बाद संक्रमित हो जाते हैं।

व्यवहार में, हवाई बूंदों के माध्यम से चूहों के शरीर को संक्रमित करने की प्रियन की क्षमता सिद्ध हो चुकी है।

प्रियन पैरेन्टेरली भी शरीर में प्रवेश कर सकते हैं। संक्रमण के मामलों का वर्णन मानव पिट्यूटरी ग्रंथियों (मुख्य रूप से बौनेपन के उपचार के लिए वृद्धि हार्मोन) से बनी दवाओं के इंट्रामस्क्युलर इंजेक्शन के माध्यम से किया गया है, साथ ही न्यूरोसर्जिकल ऑपरेशन के दौरान उपकरणों के साथ मस्तिष्क के संक्रमण का भी वर्णन किया गया है, क्योंकि प्रियन वर्तमान में उपयोग किए जाने वाले थर्मल और रासायनिक के प्रतिरोधी हैं। नसबंदी के तरीके. क्रुट्ज़फेल्ट-जैकब रोग के इस रूप को आईट्रोजेनिक (1CJD) नामित किया गया है।

कुछ अज्ञात परिस्थितियों में, मानव शरीर में प्रियन प्रोटीन का प्रियन में सहज परिवर्तन हो सकता है। इस प्रकार तथाकथित छिटपुट क्रुट्ज़फेल्ट-जैकब रोग (एससीजेडी) उत्पन्न होता है, जिसका वर्णन पहली बार 1920 में हंस गेरहार्ड क्रुट्ज़फेल्ट और अल्फोंस मारिया जैकब द्वारा स्वतंत्र रूप से किया गया था। ऐसा माना जाता है कि इस बीमारी की सहज घटना इस तथ्य के कारण होती है कि आम तौर पर मानव शरीर में थोड़ी संख्या में प्रायन लगातार उत्पन्न होते रहते हैं, जो सेलुलर गोल्गी तंत्र द्वारा प्रभावी ढंग से समाप्त हो जाते हैं। कोशिकाओं की "स्वयं-सफाई" की इस क्षमता के उल्लंघन से प्रियन के स्तर में अनुमेय सामान्य सीमा से ऊपर वृद्धि हो सकती है और उनका आगे अनियंत्रित प्रसार हो सकता है। इस सिद्धांत के अनुसार, छिटपुट क्रुट्ज़फेल्ड-जैकब रोग का कारण कोशिकाओं में गोल्गी तंत्र की शिथिलता है।

प्रियन रोगों का एक विशेष समूह वंशानुगत (जन्मजात) रोग है जो प्रियन प्रोटीन जीन में उत्परिवर्तन के कारण होता है, जो परिणामी प्रियन प्रोटीन को स्थानिक विन्यास में सहज परिवर्तन और उनके प्रियन में परिवर्तन के प्रति अधिक संवेदनशील बनाता है। वंशानुगत बीमारियों के इस समूह में क्रुट्ज़फेल्ट-जैकब रोग (एफसीजेडी) का वंशानुगत रूप भी शामिल है, जो दुनिया भर के कई देशों में देखा जाता है। प्रियन पैथोलॉजी में, संक्रमित लोगों के तंत्रिका ऊतक में प्रियन की उच्चतम सांद्रता पाई जाती है। प्रियन लसीका ऊतक में पाए जाते हैं। लार सहित जैविक तरल पदार्थों में प्रिओन की उपस्थिति की अभी तक स्पष्ट रूप से पुष्टि नहीं की गई है। यदि छोटी संख्या में प्रिऑन की निरंतर घटना का विचार सही है, तो यह माना जा सकता है कि नए, अधिक संवेदनशील निदान तरीके विभिन्न ऊतकों में बिखरे हुए प्रिऑन की इन संख्याओं की खोज करेंगे। हालाँकि, इस मामले में, हम प्रियन के "शारीरिक" स्तर के बारे में बात करेंगे, जो मनुष्यों के लिए कोई खतरा पैदा नहीं करते हैं।

तह, आदि "प्रोटीन तह- पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला को सही स्थानिक संरचना में मोड़ने की प्रक्रिया। अलग-अलग प्रोटीन, एक ही जीन के उत्पाद, में एक समान अमीनो एसिड अनुक्रम होता है और समान सेलुलर स्थितियों के तहत समान संरचना और कार्य प्राप्त करते हैं। जटिल स्थानिक संरचना वाले कई प्रोटीनों के लिए, सहभागिता के साथ वलन होता है "संरक्षक"

राइबोन्यूक्लिज़ का पुनर्सक्रियण।प्रोटीन विकृतीकरण की प्रक्रिया प्रतिवर्ती हो सकती है। यह खोज राइबोन्यूक्लिज़ के विकृतीकरण का अध्ययन करते समय की गई थी, जो आरएनए में न्यूक्लियोटाइड के बीच बंधन को तोड़ता है। राइबोन्यूक्लिज़ एक गोलाकार प्रोटीन है जिसमें एक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला होती है जिसमें 124 अमीनो एसिड अवशेष होते हैं। इसकी संरचना 4 डाइसल्फ़ाइड बंधों और कई कमजोर बंधों द्वारा स्थिर होती है।

मर्कैप्टोएथेनॉल के साथ राइबोन्यूक्लिज़ के उपचार से डाइसल्फ़ाइड बांडों का विघटन होता है और सिस्टीन अवशेषों के एसएच समूहों में कमी आती है, जो प्रोटीन की कॉम्पैक्ट संरचना को बाधित करता है। यूरिया या गुआनिडाइन क्लोराइड मिलाने से राइबोन्यूक्लिज़ से रहित बेतरतीब ढंग से मुड़ी हुई पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं का निर्माण होता है। एंजाइम का विकृतीकरण. यदि राइबोन्यूक्लिज़ को डायलिसिस द्वारा डीनेचरिंग एजेंटों और मर्कैप्टोएथेनॉल से शुद्ध किया जाता है, तो प्रोटीन की एंजाइमेटिक गतिविधि धीरे-धीरे बहाल हो जाती है। इस प्रक्रिया को पुनर्सृजन कहा जाता है

अन्य प्रोटीनों के लिए पुनर्सक्रियन की संभावना सिद्ध हो चुकी है। इसकी संरचना को बहाल करने के लिए एक आवश्यक शर्त प्रोटीन की प्राथमिक संरचना की अखंडता है।

वे प्रोटीन जो अस्थिर, एकत्रीकरण-प्रवण अवस्था में मौजूद प्रोटीन से बंधने में सक्षम होते हैं, उनकी संरचना को स्थिर करने में सक्षम होते हैं, प्रोटीन फोल्डिंग सुनिश्चित करते हैं, कहलाते हैं "संरक्षक"।

प्रोटीन तह में चैपरोन की भूमिका

राइबोसोम पर प्रोटीन संश्लेषण की अवधि के दौरान, प्रतिक्रियाशील रेडिकल्स की सुरक्षा Sh-70 द्वारा की जाती है, जटिल संरचना वाले कई उच्च-आणविक प्रोटीनों की तह Sh-60 द्वारा निर्मित स्थान में की जाती है। एसएच-60 एक ऑलिगोमेरिक कॉम्प्लेक्स के रूप में कार्य करता है जिसमें 14 सबयूनिट होते हैं। चैपरोन कॉम्प्लेक्स में प्रोटीन के लिए उच्च आकर्षण होता है, जिसकी सतह पर हाइड्रोफोबिक रेडिकल्स से समृद्ध क्षेत्र होते हैं)। एक बार चैपेरोन कॉम्प्लेक्स की गुहा में, प्रोटीन एसएच-60 के शीर्ष वर्गों के हाइड्रोफोबिक रेडिकल्स से बंध जाता है।

सेल प्रोटीन को विकृत तनाव प्रभावों से बचाने में चैपरोन की भूमिका

विकृतीकरण प्रभावों से सेलुलर प्रोटीन की सुरक्षा में शामिल चैपरोन को हीट शॉक प्रोटीन के रूप में वर्गीकृत किया जाता है (उच्च तापमान, हाइपोक्सिया, संक्रमण, पराबैंगनी विकिरण, पर्यावरण के पीएच में परिवर्तन, पर्यावरण की मात्रा में परिवर्तन, विषाक्त का प्रभाव)। रसायन, भारी धातु) कोशिकाओं में एचएसपी का संश्लेषण बढ़ जाता है। वे अपने पूर्ण विकृतीकरण को रोक सकते हैं और प्रोटीन की मूल संरचना को बहाल कर सकते हैं।

विकार से जुड़े रोग

प्रोटीन तह अल्जाइमर रोग- तंत्रिका तंत्र का अमाइलॉइडोसिस, बुजुर्गों को प्रभावित करता है और प्रगतिशील स्मृति हानि और पूर्ण व्यक्तित्व गिरावट की विशेषता है। अमाइलॉइड, एक प्रोटीन जो अघुलनशील तंतु बनाता है, तंत्रिका कोशिकाओं की संरचना और कार्य को बाधित करता है, मस्तिष्क के ऊतकों में जमा होता है।

प्रियन प्रोटीनसंक्रामक गुणों वाले प्रोटीन का एक विशेष वर्ग। एक बार मानव शरीर में, वे केंद्रीय तंत्रिका तंत्र की गंभीर असाध्य बीमारियों का कारण बन सकते हैं, जिन्हें प्रियन रोग कहा जाता है। प्रियन प्रोटीन को उसके सामान्य समकक्ष के समान जीन द्वारा एन्कोड किया जाता है, अर्थात। उनकी प्राथमिक संरचना समान है। हालाँकि, दोनों प्रोटीनों की संरचना अलग-अलग होती है: प्रियन प्रोटीन में β-शीट की उच्च सामग्री होती है, जबकि सामान्य प्रोटीन में कई पेचदार क्षेत्र होते हैं। प्रियन प्रोटीन प्रोटीज़ के प्रति प्रतिरोधी है।