मोटर प्रोटीन: Difference between revisions
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Revision as of 18:38, 13 March 2023
मोटर प्रोटीन आणविक मोटर्स का एक वर्ग है जो कोशिकाओं के कोशिका द्रव्य के साथ आगे बढ़ सकता है। वे एडेनोसाइन ट्रायफ़ोस्फेट के जलीय विश्लेषण द्वारा रासायनिक ऊर्जा को यांत्रिक कार्य में परिवर्तित करते हैं। कशाभिका घूर्णन, हालांकि, एक प्रोटॉन पंप द्वारा संचालित होता है।[citation needed]
सेलुलर कार्य
कोशिका द्रव्य में प्रोटीन और जल स्फोटिका(जीव विज्ञान) के सबसे सक्रिय परिवहन के पीछे मोटर प्रोटीन प्रेरक शक्ति हैं। किन्सिन और डायनेन्स संरचना इंट्रासेल्युलर ट्रांसपोर्ट जैसे एक्सोप्लाज्मिक परिवहन और स्पिंडल तंत्र के निर्माण और समसूत्रण और अर्धसूत्रीविभाजन के दौरान गुणसूत्रों के पृथक्करण में आवश्यक भूमिका निभाते हैं। सिलिया और कशाभिका में पाया जाने वाला एक्सोनेमल डाइनिन, कोशिका की गतिशीलता के लिए महत्वपूर्ण है, उदाहरण के लिए शुक्राणुजोज़ा में, और द्रव परिवहन, उदाहरण के लिए श्वासनली में। मांसपेशी प्रोटीन मायोसिन जानवरों में मांसपेशियों के तंतुओं के संकुचन को प्रेरित करता है।
मोटर प्रोटीन दोष से जुड़े रोग
कोशिकाओं में मोटर प्रोटीन का महत्व तब स्पष्ट हो जाता है जब वे अपने कार्य को पूरा करने में विफल हो जाते हैं। उदाहरण के लिए, काइन्सिन की कमी को चारकोट-मैरी-टूथ रोग और कुछ गुर्दे की बीमारियों के कारण के रूप में पहचाना गया है। डायनेइन की कमी से श्वसन पथ के क्रोनिक (चिकित्सीय) संक्रमण हो सकते हैं क्योंकि सिलिया डायनेन के बिना कार्य करने में विफल रहती है। कई मायोसिन की कमी रोग की स्थिति और आनुवंशिक सिंड्रोम से संबंधित हैं। क्योंकि मायोसिन II मांसपेशियों के संकुचन के लिए आवश्यक है, मांसपेशियों के मायोसिन में दोष अनुमानित रूप से मायोपैथी का कारण बनता है। मायोसिन स्टीरियोसिलिया के विकास में अपनी भूमिका के कारण सुनने की प्रक्रिया में आवश्यक है, इसलिए मायोसिन प्रोटीन संरचना में दोष से अशर सिंड्रोम और गैर-सिंड्रोमिक बहरापन हो सकता है।[1]
साइटोस्केलेटल मोटर प्रोटीन
आंदोलन के लिए cytoskeleton का उपयोग करने वाले मोटर प्रोटीन उनके सब्सट्रेट (जैव रसायन) के आधार पर दो श्रेणियों में आते हैं: microfilament ्स या माइक्रोट्यूबुल्स। एक्टिन मोटर्स जैसे कि मायोसिन एक्टिन के साथ बातचीत के माध्यम से माइक्रोफ़िल्मेंट्स के साथ चलते हैं, और dynein और किनेसिन जैसे माइक्रोट्यूब्यूल मोटर्स ट्यूबुलिन के साथ बातचीत के माध्यम से सूक्ष्मनलिकाएं के साथ चलते हैं।
माइक्रोट्यूब्यूल मोटर्स के दो मूल प्रकार हैं: प्लस-एंड मोटर्स और माइनस-एंड मोटर्स, उस दिशा के आधार पर जिसमें वे सेल के भीतर माइक्रोट्यूब्यूल केबल्स के साथ चलते हैं।
एक्टिन मोटर्स
मायोसिन
मायोसिन एक्टिन मोटर प्रोटीन का प्रोटीन सुपरफैमिली है जो एटीपी के रूप में रासायनिक ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है, इस प्रकार बल और गति पैदा करता है। सबसे पहले पहचाना गया मायोसिन, मायोसिन II, पेशी संकुचन पैदा करने के लिए जिम्मेदार है। मायोसिन II एक लम्बी प्रोटीन है जो दो भारी श्रृंखलाओं से मोटर सिर और दो हल्की श्रृंखलाओं से बनती है। प्रत्येक मायोसिन हेड में एक्टिन और एटीपी बाइंडिंग साइट होती है। मायोसिन हेड्स एटीपी को बांधते और हाइड्रोलाइज करते हैं, जो एक्टिन फिलामेंट के प्लस एंड की ओर चलने के लिए ऊर्जा प्रदान करता है। कोशिका विभाजन की प्रक्रिया में मायोसिन II भी महत्वपूर्ण हैं। उदाहरण के लिए, गैर-मांसपेशी मायोसिन II द्विध्रुवी मोटे तंतु साइटोकाइनेसिस के दौरान कोशिका को दो संतति कोशिकाओं में विभाजित करने के लिए आवश्यक संकुचन बल प्रदान करते हैं। मायोसिन II के अलावा, कई अन्य प्रकार के मायोसिन गैर-पेशी कोशिकाओं के विभिन्न प्रकार के संचलन के लिए जिम्मेदार हैं। उदाहरण के लिए, मायोसिन इंट्रासेल्युलर संगठन और कोशिका की सतह पर एक्टिन-समृद्ध संरचनाओं के फलाव में शामिल है। मायोसिन वी पुटिका और ऑर्गेनेल ट्रांसपोर्ट में शामिल है।[2][3] मायोसिन इलेवन साइटोप्लाज्मिक स्ट्रीमिंग में शामिल है, जिसमें सेल में माइक्रोफ़िलामेंट नेटवर्क के साथ आंदोलन organelle और साइटोप्लाज्म को एक विशेष दिशा में स्ट्रीम करने की अनुमति देता है।[4] मायोसिन के अठारह विभिन्न वर्ग ज्ञात हैं।[5] मायोसिन मोटर्स का जीनोमिक प्रतिनिधित्व:[6]
- कवक (खमीर) : 5
- पौधे (अरबीडोफिसिस थालीआना): 17
- कीट (ड्रोसोफिला) : 13
- स्तनधारी (मानव): 40
- क्रोमाडोरिया ( कैनोर्हाडाइटिस एलिगेंस | नेमाटोड सी। एलिगेंस): 15
माइक्रोट्यूब्यूल मोटर्स
किन्सिन
काइन्सिन संबंधित मोटर प्रोटीन का किन्सिन सुपरफैमिली है जो एन्टरोग्रेड मूवमेंट में एक माइक्रोट्यूब्यूल ट्रैक का उपयोग करता है। वे कोशिका विभाजन के दौरान माइटोटिक और अर्धसूत्रीविभाजन गुणसूत्र पृथक्करण में स्पिंडल गठन के लिए महत्वपूर्ण हैं यूकेरियोटिक सेल कोशिकाओं के भीतर माइटोकॉन्ड्रिया, गोल्गी निकायों और वेसिकल (जीव विज्ञान) को बंद करने के लिए भी जिम्मेदार हैं। किन्सिन में प्रति सक्रिय मोटर में दो भारी श्रृंखलाएँ और दो हल्की श्रृंखलाएँ होती हैं। भारी जंजीरों में दो गोलाकार सिर मोटर डोमेन एटीपी हाइड्रोलिसिस की रासायनिक ऊर्जा को सूक्ष्मनलिकाएं के साथ स्थानांतरित करने के लिए यांत्रिक कार्य में परिवर्तित कर सकते हैं।[7] किन्सिन के प्रकार के आधार पर, जिस दिशा में कार्गो को ले जाया जाता है वह प्लस-एंड या माइनस-एंड की ओर हो सकता है। सामान्य तौर पर, एन-टर्मिनल मोटर डोमेन वाले काइन्सिन अपने कार्गो को कोशिका परिधि में स्थित सूक्ष्मनलिकाएं के प्लस सिरों की ओर ले जाते हैं, जबकि सी-टर्मिनल मोटर डोमेन वाले किनेसिन कार्गो को नाभिक में स्थित सूक्ष्मनलिकाएं के माइनस सिरों की ओर ले जाते हैं। चौदह अलग-अलग किन्सिन परिवार ज्ञात हैं, कुछ अतिरिक्त किन्सिन जैसे प्रोटीन जिन्हें इन परिवारों में वर्गीकृत नहीं किया जा सकता है।[8] किनेसिन मोटर्स का जीनोमिक प्रतिनिधित्व:[6]*कवक (खमीर) : 6
- पौधे (अरबिडॉप्सिस थालियाना): 61
- कीड़े (ड्रोसोफिला मेलानोगास्टर): 25
- स्तनधारी (मानव): 45
डायनेन
डायनेन्स माइक्रोट्यूब्यूल मोटर्स हैं जो एक प्रतिगामी स्लाइडिंग आंदोलन में सक्षम हैं। डायनेन कॉम्प्लेक्स किन्सिन और मायोसिन मोटर्स की तुलना में बहुत बड़े और अधिक जटिल हैं। डायनेन्स दो या तीन भारी श्रृंखलाओं और संबंधित प्रकाश श्रृंखलाओं की एक बड़ी और परिवर्तनशील संख्या से बने होते हैं। डायनेन्स इंट्रासेल्युलर ट्रांसपोर्ट को सूक्ष्मनलिकाएं के माइनस एंड की ओर ले जाते हैं जो नाभिक के पास सूक्ष्मनलिका आयोजन केंद्र में स्थित होता है।[9] डायनेइन परिवार की दो प्रमुख शाखाएँ हैं। एक्सोनेमल डायनेन्स सूक्ष्मनलिकाएं के तेजी से और कुशल स्लाइडिंग आंदोलनों द्वारा सिलिया और फ्लैगेल्ला की पिटाई की सुविधा प्रदान करते हैं। एक अन्य शाखा साइटोप्लाज्मिक डायनेन्स है जो इंट्रासेल्युलर कार्गो के परिवहन की सुविधा प्रदान करती है। 15 प्रकार के एक्सोनेमल डायनिन की तुलना में, केवल दो साइटोप्लाज्मिक रूप ज्ञात हैं।[10] डायनेन मोटर्स का जीनोमिक प्रतिनिधित्व:[6]*कवक (खमीर) : 1
- पौधे (अरबिडोप्सिस थालियाना): 0
- कीड़े (ड्रोसोफिला मेलानोगास्टर): 13
- स्तनधारी (मानव): 14-15
प्लांट-विशिष्ट मोटर्स
जानवरों, कवक और गैर-संवहनी पौधों के विपरीत, फूल वाले पौधों की कोशिकाओं में डायनेइन मोटर्स की कमी होती है। हालाँकि, उनमें बड़ी संख्या में विभिन्न किन्सिन होते हैं। इनमें से कई पादप-विशिष्ट किन्सिन समूह पादप कोशिका समसूत्रण के दौरान कार्यों के लिए विशिष्ट हैं।[11] पादप कोशिकाएँ जंतु कोशिकाओं से भिन्न होती हैं क्योंकि उनमें एक कोशिका भित्ति होती है। माइटोसिस के दौरान, सेल के केंद्र में शुरू होने वाली कोशिका की थाली के गठन से नई सेल दीवार का निर्माण होता है। इस प्रक्रिया को phragmoplast द्वारा सुगम किया जाता है, एक सूक्ष्मनलिका सरणी जो पौधे कोशिका समसूत्रण के लिए अद्वितीय है। सेल प्लेट के निर्माण और अंततः नई सेल दीवार के लिए किनेसिन जैसे मोटर प्रोटीन की आवश्यकता होती है।[12] पादप कोशिका विभाजन के लिए आवश्यक एक अन्य मोटर प्रोटीन काइन्सिन-जैसे शांतोडुलिन-बाइंडिंग प्रोटीन (KCBP) है, जो पौधों और भाग किन्सिन और भाग मायोसिन के लिए अद्वितीय है।[13]
अन्य आणविक मोटर्स
उपरोक्त मोटर प्रोटीन के अलावा, कई और प्रकार के प्रोटीन हैं जो सेल में बल और टॉर्कः पैदा करने में सक्षम हैं। इनमें से कई आणविक मोटर्स प्रोकैरियोट और यूकेरियोट दोनों कोशिकाओं में सर्वव्यापी हैं, हालांकि कुछ, जैसे कि साइटोस्केलेटन तत्वों या क्रोमेटिन से जुड़े, यूकेरियोट्स के लिए अद्वितीय हैं। मोटर प्रोटीन ऋृण,[14] स्तनधारी कर्णावत बाहरी बालों की कोशिकाओं में व्यक्त, कोक्लीअ में यांत्रिक प्रवर्धन पैदा करता है। यह एक प्रत्यक्ष वोल्टेज-से-बल कनवर्टर है, जो माइक्रोसेकंड दर पर संचालित होता है और इसमें पीजोइलेक्ट्रिक गुण होते हैं।
यह भी देखें
- एटीपी सिंथेज़
- साइटोस्केलेटन
- प्रोटीन गतिकी
संदर्भ
- ↑ Hirokawa N, Takemura R (October 2003). "मोटर प्रोटीन से जुड़े रोगों का जैव रासायनिक और आणविक लक्षण वर्णन". Trends in Biochemical Sciences. 28 (10): 558–65. doi:10.1016/j.tibs.2003.08.006. PMID 14559185.
- ↑ Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P (2002-01-01). "आणविक मोटर्स".
{{cite journal}}: Cite journal requires|journal=(help) - ↑ Warshaw, DM (February 2012). "फ्लोरेसेंस ध्रुवीकरण द्वारा पता लगाए गए एक्टिन फिलामेंट्स के साथ मायोसिन वी चरणों के रूप में झुकाव और घुमाव।". The Journal of General Physiology. 139 (2): 97–100. doi:10.1085/jgp.201210769. PMC 3269787. PMID 22291143.
- ↑ Hartman MA, Spudich JA (April 2012). "एक नज़र में मायोसिन सुपरफ़ैमिली". Journal of Cell Science. 125 (Pt 7): 1627–32. doi:10.1242/jcs.094300. PMC 3346823. PMID 22566666.
- ↑ Thompson RF, Langford GM (November 2002). "मायोसिन सुपरफैमिली इवोल्यूशनरी हिस्ट्री". The Anatomical Record. 268 (3): 276–89. doi:10.1002/ar.10160. PMID 12382324. S2CID 635349.
- ↑ 6.0 6.1 6.2 Vale RD (February 2003). "इंट्रासेल्युलर ट्रांसपोर्ट के लिए आणविक मोटर टूलबॉक्स". Cell. 112 (4): 467–80. doi:10.1016/S0092-8674(03)00111-9. PMID 12600311.
- ↑ Verhey KJ, Kaul N, Soppina V (2011-01-01). "किन्सिन असेंबली और कोशिकाओं में आंदोलन". Annual Review of Biophysics. 40: 267–88. doi:10.1146/annurev-biophys-042910-155310. PMID 21332353.
- ↑ Miki H, Okada Y, Hirokawa N (September 2005). "Analysis of the kinesin superfamily: insights into structure and function". Trends in Cell Biology. 15 (9): 467–76. doi:10.1016/j.tcb.2005.07.006. PMID 16084724.
- ↑ Roberts AJ, Kon T, Knight PJ, Sutoh K, Burgess SA (November 2013). "डायनेन मोटर प्रोटीन के कार्य और यांत्रिकी". Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 14 (11): 713–26. doi:10.1038/nrm3667. PMC 3972880. PMID 24064538.
- ↑ Mallik R, Gross SP (November 2004). "Molecular motors: strategies to get along". Current Biology. 14 (22): R971-82. doi:10.1016/j.cub.2004.10.046. PMID 15556858. S2CID 14240073.
- ↑ Vanstraelen M, Inzé D, Geelen D (April 2006). "अरेबिडोप्सिस में माइटोसिस-विशिष्ट किन्सिन". Trends in Plant Science. 11 (4): 167–75. doi:10.1016/j.tplants.2006.02.004. hdl:1854/LU-364298. PMID 16530461.
- ↑ Smith LG (March 2002). "Plant cytokinesis: motoring to the finish". Current Biology. 12 (6): R206-8. doi:10.1016/S0960-9822(02)00751-0. PMID 11909547.
- ↑ Abdel-Ghany SE, Day IS, Simmons MP, Kugrens P, Reddy AS (July 2005). "किन्सिन-जैसे शांतोडुलिन-बाध्यकारी प्रोटीन की उत्पत्ति और विकास". Plant Physiology. 138 (3): 1711–22. doi:10.1104/pp.105.060913. PMC 1176440. PMID 15951483.
- ↑ Dallos P, Fakler B (February 2002). "प्रेस्टिन, एक नए प्रकार का मोटर प्रोटीन". Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 3 (2): 104–11. doi:10.1038/nrm730. PMID 11836512. S2CID 7333228.
बाहरी संबंध
- MBInfo - What are Motor Proteins?
- Ron Vale's Seminar: "Molecular Motor Proteins"
- Biology of Motor Proteins Institute for Biophysical Chemistry, Göttingen
- Jonathan Howard (2001), Mechanics of motor proteins and the cytoskeleton. ISBN 9780878933334
