थर्मोजेनिन: Difference between revisions

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थर्मोजेनिन (इसके खोजकर्ताओं द्वारा इसे प्रोटीन वियुग्मन कहा जाता है और अब इसे वियुग्मन प्रोटीन 1, या यूसीपी1 के रूप में जाना जाता है) [1] एक सूत्रकणिकीय वाहक प्रोटीन है जो बभ्रु वसा ऊतक (बीएटी) में पाया जाता है। इसका उपयोग कंपकंपी रहित ताप जनन द्वारा ऊष्मा उत्पन्न करने के लिए किया जाता है, और यह शिशुओं में ऊष्मा हानि का मुकाबला करने में मात्रात्मक रूप से महत्वपूर्ण योगदान देता है जो अन्यथा उनके उच्च सतह क्षेत्र-आयतन अनुपात के कारण होता है।

तंत्र

थर्मोजेनिन सक्रियण का तंत्र: अंतिम चरण में थर्मोजेनिन अवरोध मुक्त वसा अम्ल की उपस्थिति के माध्यम से जारी किया जाता है। सोपानीपात की प्रारम्भिक कोशिका β3-एड्रेनोसेप्टर्स से नॉरपेनेफ्रिन के बंधन से होती है।

यूसीपी1 यूसीपी फैमिली से संबंधित है जो ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन हैं जो ऑक्सीकर फॉस्फोरिलीकरण में उत्पन्न प्रोटॉन प्रवणता को कम करते हैं। वे आंतरिक सूत्रकणिकीय झिल्ली की पारगम्यता को बढ़ाकर ऐसा करते हैं, जिससे इनतेरमेम्ब्रेन स्थल में उत्तेजित किए गए प्रोटॉन को सूत्रकणिकीय आव्यूह में लौटने की अनुमति मिलती है। बभ्रु वसा में यूसीपी1-मध्यस्थता वाली ऊष्मा जनन श्वसन श्रृंखला को अलग कर देती है, जिससे एटीपी उत्पादन की कम दर के साथ तीव्रता से क्रियाधार ऑक्सीकरण की अनुमति मिलती है। यूसीपी1 अन्य सूत्रकणिकीय चयापचयज वाहक से संबंधित है जैसे कि एडेनिन न्यूक्लियोटाइड ट्रांसलोकेटर, सूत्रकणिकीय आंतरिक झिल्ली में एक प्रोटॉन प्रणाल जो सूत्रकणिकीय आंतर झिल्ली स्थल से सूत्रकणिकीय आव्यूह में प्रोटॉन के अनुवाद की अनुमति देता है। यूसीपी1 बभ्रु वसा ऊतक तक ही सीमित है, जहां यह ऊतक की विशाल ऊष्मा जनन क्षमता के लिए एक तंत्र प्रदान करता है।

UCP1 बभ्रु वसा कोशिका में वसा अम्ल द्वारा सक्रिय होता है और न्यूक्लियोटाइड द्वारा बाधित होता है। [2] वसा अम्ल निम्नलिखित संकेतन सोपानीपात द्वारा जारी किए जाते हैं: सहानुभूतिशील तंत्रिका तंत्र अवसानक प्लाविक झिल्ली पर बीटा-3 एड्रिनलीनधर्मोत्तेजी ग्राही पर नॉरपेनेफ्रिन छोड़ते हैं। यह एडेनिलिल साइक्लेस को सक्रिय करता है, जो एटीपी को चक्रीय एएमपी (सीएमपी) में परिवर्तित करता है। सीएमपी प्रोटीन काइनेज ए को सक्रिय करता है, जिससे इसके सक्रिय सी सबयूनिट इसके नियामक आर सबयूनिट से मुक्त हो जाते हैं। सक्रिय प्रोटीन काइनेज ए, बदले में, ट्राईसिलग्लिसरॉल लाइपेज को फॉस्फोराइलेट करता है, जिससे यह सक्रिय होता है। लाइपेज ट्राईसिलग्लिसरॉल्स को मुक्त वसा अम्ल में परिवर्तित करता है, जो यूसीपी1 को सक्रिय करता है, प्यूरीन न्यूक्लियोटाइड्स (गुआनोसिन डिपोस्फेट और एडेनोसिन डाइफॉस्फेट) के कारण होने वाले अवरोध को समाप्त करता है। ताप जनन की समाप्ति के उपरान्त, थर्मोजेनिन निष्क्रिय हो जाता है और अवशिष्ट वसा अम्ल को ऑक्सीकरण के माध्यम से निपटाया जाता है, जिससे कोशिका अपनी सामान्य ऊर्जा-संरक्षण स्थिति को फिर से प्रारम्भ कर पाती है।

बाएं

यूसीपी1 एटीपी/एडीपी कैरियर प्रोटीन, या एडेनिन न्यूक्लियोटाइड ट्रांसलोकेटर (एएनटी) के समान है। [3][4] यूसीपी1 के लिए प्रस्तावित प्रत्यावर्ती अभिगम प्रतिरूप समान एएनटी तंत्र पर आधारित है। [5] क्रियाधार (रसायन विज्ञान) झिल्ली के कोशिका द्रव्य िक पक्ष से आधे विवृत यूसीपी1 प्रोटीन में आता है, प्रोटीन कोशिकाद्रव्यी पक्ष को सवृत कर देता है ताकि क्रियाधार प्रोटीन में संलग्न हो, और फिर प्रोटीन का आव्यूह पक्ष विवृत हो जाता है, जिससे क्रियाधार को अनुमति मिलती है और फिर इसे सूत्रकणिकीय आव्यूह में जारी किया जाएगा। प्रोटीन का विवृत और सवृत होना प्रोटीन की झिल्ली सतह पर लवण सेतु (प्रोटीन और सुपरमॉलेक्यूलर) के कसने और ढीले होने से पूरा होता है। एएनटी पर यूसीपी1 के इस प्रतिरूपण की पुष्टि दो प्रोटीनों के बीच कई संरक्षित अवशेषों में पाई जाती है जो झिल्ली में क्रियाधार के परिवहन में सक्रिय रूप से सम्मिलित होते हैं। दोनों प्रोटीन अभिन्न झिल्ली प्रोटीन हैं, जो आंतरिक सूत्रकणिकीय झिल्ली में स्थानीयकृत होते हैं, और उनमें लवण सेतु, प्रोलाइन अवशेषों और जलभीत या सुगंधित एमिनो अम्ल का एक समान पतिरूप होता है जो कोशिकाद्रव्यी या आव्यूह अवस्था में सवृत या विवृत हो सकता है। [3]


संरचना

मानव अनयुग्मित प्रोटीन की संरचना

मानव अनयुग्मित प्रोटीन 1 यूसीपी1 की परमाणु संरचना को परिशीतन-इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शिकी द्वारा हल किया गया है। [6] संरचना में SLC25 फैमिली के एक सदस्य की विशिष्ट वलय है। [7][8] यूसीपी1 को पीएच-निर्भर तरीके से ग्वानोसिन ट्राइफॉस्फेट द्वारा कोशिकाद्रव्यी-विवृत अवस्था में सवृत कर दिया जाता है, जिससे प्रोटॉन रिसाव को रोका जा सकता है। [6]


विकास

यूसीपी1 बभ्रु वसा ऊतक में व्यक्त होता है, जो कार्यात्मक रूप से केवल यूथेरिया में पाया जाता है। यूसीपी1, या थर्मोजेनिन, जीन संभवतः आधुनिक कशेरुकियों के पूर्वज में उत्पन्न हुआ था, लेकिन प्रारम्भ में इसने हमारे कशेरुकी पूर्वजों को ऊष्मा के लिए कंपकंपी रहित ताप जनन का उपयोग करने की अनुमति नहीं दी थी। जब तक इस सामान्य पूर्वज के अपरा स्तनपायी वंशजों के लिए ऊष्मा उत्पन्न करना प्राकृतिक चयन नहीं था, तब तक यूसीपी1 ने अतिरिक्त ऊष्मा प्रदान करने के लिए बभ्रु वसा ऊतक में अपना वर्तमान कार्य विकसित नहीं किया था। [9] जबकि यूसीपी1 व्यापक श्रेणी के गर्भनालीय स्तनधारियों में एक महत्वपूर्ण ऊष्मोत्पादक भूमिका निभाता है, विशेष रूप से छोटे शरीर के आकार वाले और शीतनिद्रा करने वाले स्तनधारियों में, यूसीपी1 जीन ने कई बड़े शरीर वाली वंशावली (उदाहरण के लिए अश्ववंश, एलीफेंटिडे, मत्स्यांगना, तिमिगण और हाईराकोइडिया) और वंशावली में अपनी कार्यक्षमता खो दी है। कम चयापचयी दर के साथ (जैसे फोलिडोटा, बेल्ट, पिलोसा)। [10] आधुनिक कशेरुकियों के पूर्वज के अन्य वंशज, मछली और धानी में यूसीपी1 को ऊष्मा रहित उत्पन्न करने वाले ऑर्थोलॉग्स की हाल की खोजों से पता चलता है कि यह जीन सभी आधुनिक कशेरुकियों में पारित हो गया था, लेकिन गर्भनालीय स्तनधारियों को छोड़कर, किसी में भी ऊष्मा उत्पन्न करने की क्षमता नहीं है। [11] इससे आगे पता चलता है कि यूसीपी1 का एक अलग मूल उद्देश्य था और वास्तव में जातिवृत्तीय और अनुक्रम विश्लेषण से संकेत मिलता है कि यूसीपी1 संभवतः सूत्रकणिकीय डाइकारबॉक्साइलेट वाहक प्रोटीन का एक उत्परिवर्तित रूप है जो गर्भनालीय स्तनधारियों में ताप जनन के लिए अनुकूलित है। [12]


इतिहास

1960 के दशक में शोधकर्ताओं ने बभ्रु वसा ऊतक की जांच करते हुए पाया कि अन्य ऊतकों की तुलना में अधिक ऊष्मा उत्पन्न करने के अतिरिक्त, बभ्रु वसा ऊतक लघु परिपथ, या अयुग्मित, श्वसन युग्मन के लिए प्रतीत होते थे। [13] वियुग्मन प्रोटीन 1 की खोज 1976 में डेविड जी. निकोल्स, विबेके बर्नसन और गिलियन हेटन द्वारा की गई थी और यह खोज 1978 में प्रकाशित हुई थी और इस वियुग्मन प्रभाव के लिए उत्तरदायी प्रोटीन के रूप में दिखाया गया था। [14] यूसीपी1 को बाद में 1980 में पहली बार शोधित किया गया और 1988 में पहली बार इसका प्रतिरूपण किया गया। [15][16]

सूत्रकणिकीय वियुग्मन प्रोटीन (यूसीपी2), यूसीपी1 का एक समरूप, 1997 में पहचाना गया था। यूसीपी2 विभिन्न प्रकार के ऊतकों में स्थानीयकरण करता है, और माना जाता है कि यह प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों (आरओएस) को विनियमित करने में सम्मिलित है। पिछले दशक में, यूसीपी1 के तीन अतिरिक्त होमोलॉग की पहचान की गई है, जिनमें यूसीपी3, यूसीपी4, और यूसीपी5 (जिसे बीएमसीपी1 या एसएलसी25ए14 भी कहा जाता है) सम्मिलित हैं।

नैदानिक ​​प्रासंगिकता

प्त्रैक स्थानान्तरण चिकित्सा द्वारा कोशिकाओं तक यूसीपी1 पहुंचाने के तरीके या इसके उन्नयन के तरीके अतिरिक्त चयापचय भंडार को नष्ट करने की उनकी क्षमता के कारण, मोटापे के उपचार में अनुसंधान में जांच का एक महत्वपूर्ण क्षेत्र रहे हैं। [17]


यह भी देखें

  • 2,4-डाइनिट्रोफेनॉल (समान प्रभाव वाला एक सिंथेटिक लघु-अणु प्रोटॉन शटल)

संदर्भ

  1. ↑ "Entrez Gene: UCP1 uncoupling protein 1 (mitochondrial, proton carrier)".
  2. ↑ Fedorenko, Andriy; Lishko, Polina V.; Kirichok, Yuriy (2012-10-12). "ब्राउन फैट माइटोकॉन्ड्रिया में फैटी-एसिड-निर्भर यूसीपी1 अनयुग्मन का तंत्र". Cell (in English). 151 (2): 400–413. doi:10.1016/j.cell.2012.09.010. ISSN 0092-8674. PMC 3782081. PMID 23063128.
  3. ↑ 3.0 3.1 Crichton, Paul G.; Lee, Yang; Kunji, Edmund R. S. (2017-03-01). "अनयुग्मित प्रोटीन 1 की आणविक विशेषताएं पारंपरिक माइटोकॉन्ड्रियल वाहक-जैसी तंत्र का समर्थन करती हैं". Biochimie. UCP1: 40 years and beyond. 134: 35–50. doi:10.1016/j.biochi.2016.12.016. ISSN 0300-9084. PMC 5395090. PMID 28057583.
  4. ↑ Ruprecht, J.J.; Kunji, E.R.S. "माइटोकॉन्ड्रियल वाहकों के परिवहन का संरचनात्मक तंत्र". Annu Rev Biochem. 90: 535–558. doi:10.1146/annurev-biochem-072820-020508.
  5. ↑ Ryan, Renae M.; Vandenberg, Robert J. (2016-03-01). "अल्टरनेटिंग-एक्सेस मॉडल को ऊपर उठाना". Nature Structural & Molecular Biology (in English). 23 (3): 187–189. doi:10.1038/nsmb.3179. ISSN 1545-9985. PMID 26931415. S2CID 35913348.
  6. ↑ 6.0 6.1 Jones, S.A.; Gogoi, P.; Ruprecht, J.J.; King, M.S.; Lee, Y.; Zogg, T.; Pardon, E.; Chand, D.; Steel, S.; Coperman, D.M.; Cotrim, C.A.; Steyaert, J.; Crichton, P.G.; Moiseenkova-Bell, V.; Kunji, E.R.S. "मानव अनयुग्मित प्रोटीन 1 के प्यूरीन न्यूक्लियोटाइड निषेध का संरचनात्मक आधार". Sci Adv. 9 (22): eadh4251.
  7. ↑ Ruprecht, J.J.; Kunji, E.R.S. "The SLC25 Mitochondrial Carrier Family: Structure and Mechanism". Trends Biochem. Sci. 45 (3): 244–258.
  8. ↑ Kunji, E.R.S.; King, M.S.; Ruprecht, J.J.; Thangaratnarajah, C. "The SLC25 Carrier Family: Important Transport Proteins in Mitochondrial Physiology and Pathology". Physiology (Bethesda). 35 (5): 302–327.
  9. ↑ Klingenspor, Martin; Fromme, Tobias; Hughes, David A.; Manzke, Lars; Polymeropoulos, Elias; Riemann, Tobias; Trzcionka, Magdalene; Hirschberg, Verena; Jastroch, Martin (2008-07-01). "UCP1 पर एक प्राचीन नज़र". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics. 15th European Bioenergetics Conference 2008. 1777 (7): 637–641. doi:10.1016/j.bbabio.2008.03.006. ISSN 0005-2728. PMID 18396149.
  10. ↑ Gaudry, Michael J.; Jastroch, Martin; Treberg, Jason R.; Hofreiter, Michael; Paijmans, Johanna L.A.; Starrett, James; Wales, Nathan; Signore, Anthony V.; Springer, Mark S.; Campbell, Kevin L. (2017-07-12). "एकाधिक अपरा स्तनपायी समूहों में एक ऐतिहासिक आकस्मिकता के रूप में थर्मोजेनिक यूसीपी1 का निष्क्रिय होना". Science Advances. 3 (7): e16028781. Bibcode:2017SciA....3E2878G. doi:10.1126/sciadv.1602878. PMC 5507634. PMID 28706989.
  11. ↑ Saito, Shigeru; Saito, Claire Tanaka; Shingai, Ryuzo (2008-01-31). "अनकपलिंग प्रोटीन 1 जीन के अनुकूली विकास ने पैतृक यूथेरियन स्तनधारियों में उपन्यास नॉनशिवरिंग थर्मोजेनेसिस के अधिग्रहण में योगदान दिया". Gene. 408 (1): 37–44. doi:10.1016/j.gene.2007.10.018. ISSN 0378-1119. PMID 18023297.
  12. ↑ Robinson, Alan J.; Overy, Catherine; Kunji, Edmund R. S. (2008-11-18). "समरूपता के विश्लेषण के आधार पर माइटोकॉन्ड्रियल वाहकों द्वारा परिवहन का तंत्र". Proceedings of the National Academy of Sciences (in English). 105 (46): 17766–17771. Bibcode:2008PNAS..10517766R. doi:10.1073/pnas.0809580105. ISSN 0027-8424. PMC 2582046. PMID 19001266.
  13. ↑ Ricquier, Daniel (2017-03-01). "UCP1, the mitochondrial uncoupling protein of brown adipocyte: A personal contribution and a historical perspective". Biochimie. UCP1: 40 years and beyond. 134: 3–8. doi:10.1016/j.biochi.2016.10.018. ISSN 0300-9084. PMID 27916641.
  14. ↑ Nicholls DG, Bernson VS, Heaton GM (1978). "ऊर्जा अपव्यय को विनियमित करने के लिए जिम्मेदार भूरे वसा ऊतक माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली में घटक की पहचान". Experientia. Supplementum. 32: 89–93. doi:10.1007/978-3-0348-5559-4_9. ISBN 978-3-0348-5561-7. PMID 348493.
  15. ↑ Kozak LP, Britton JH, Kozak UC, Wells JM (Sep 1988). "माइटोकॉन्ड्रियल अनकपलिंग प्रोटीन जीन। एक्सॉन संरचना का ट्रांसमेम्ब्रेन डोमेन से सहसंबंध". The Journal of Biological Chemistry. 263 (25): 12274–7. doi:10.1016/S0021-9258(18)37751-2. PMID 3410843.
  16. ↑ Bouillaud F, Raimbault S, Ricquier D (Dec 1988). "The gene for rat uncoupling protein: complete sequence, structure of primary transcript and evolutionary relationship between exons". Biochemical and Biophysical Research Communications. 157 (2): 783–92. doi:10.1016/S0006-291X(88)80318-8. PMID 3202878.
  17. ↑ Kozak LP, Anunciado-Koza R (Dec 2008). "UCP1: its involvement and utility in obesity". International Journal of Obesity. 32 Suppl 7 (Suppl 7): S32-8. doi:10.1038/ijo.2008.236. PMC 2746324. PMID 19136989.


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