काइनेज
जैव रसायन में, एक काइनेज (/ˈkaɪneɪs, ˈkɪneɪs, -eɪz/)[2] एक एंजाइम है जो उच्च-ऊर्जा फास्फेट | उच्च-ऊर्जा, फॉस्फेट-दान करने वाले अणुओं से विशिष्ट अवस्तर (जैव रसायन) के लिए फॉस्फेट समूहों के हस्तांतरण को उत्प्रेरित करता है। इस प्रक्रिया को फास्फारिलीकरण के रूप में जाना जाता है, जहां उच्च-ऊर्जा एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट अणु अवस्तर (जीव विज्ञान) अणु को फॉस्फेट समूह दान करता है। यह ट्रान्सएस्टरीफिकेशन एक फॉस्फोराइलेटेड अवस्तर और एडेनोसिन डिपोस्फेट का उत्पादन करता है। इसके विपरीत, इसे dephosphorylation के रूप में संदर्भित किया जाता है जब फॉस्फोराइलेटेड अवस्तर एक फॉस्फेट समूह दान करता है और एडेनोसिन डिपोस्फेट एक फॉस्फेट समूह प्राप्त करता है (डीफॉस्फोराइलेटेड अवस्तर और एटीपी के उच्च ऊर्जा अणु का उत्पादन करता है)। ग्लाइकोलाइसिस के दौरान ये दो प्रक्रियाएं, फॉस्फोराइलेशन और डिफॉस्फोराइलेशन चार बार होती हैं।[3][4][5]
किनासेस फॉस्फोट्रांसफेरेज़ के बड़े समूह का हिस्सा हैं। Kinases को phosphorylase के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए, जो एक स्वीकर्ता को अकार्बनिक फॉस्फेट समूहों को जोड़ने के लिए उत्प्रेरित करता है, न ही फॉस्फेटेस के साथ, जो फॉस्फेट समूहों (डीफॉस्फोराइलेशन) को हटाते हैं। एक अणु की फास्फारिलीकरण अवस्था, चाहे वह प्रोटीन, लिपिड या कार्बोहाइड्रेट हो, इसकी गतिविधि, प्रतिक्रियाशीलता और अन्य अणुओं को बाँधने की क्षमता को प्रभावित कर सकती है। इसलिए, काइनेज चयापचय, कोशिका सिग्नलिंग, सहसंयोजक मॉडुलन, कोशिकीय परिवहन, स्रावी मार्ग और कई अन्य कोशिकीय मार्गों में महत्वपूर्ण हैं, जो उन्हें शरीर विज्ञान के लिए बहुत महत्वपूर्ण बनाता है।
जैव रसायन और कार्यात्मक प्रासंगिकता
काइनेज एक उच्च ऊर्जा अणु (जैसे एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट) से उनके अवस्तर अणु के लिए एक फॉस्फेट अंश के हस्तांतरण में मध्यस्थता करता है, जैसा कि नीचे की आकृति में देखा गया है। इस प्रतिक्रिया को स्थिर करने के लिए किनासेस की आवश्यकता होती है क्योंकि फॉस्फॉनहाइड्राइड बंधन में उच्च स्तर की ऊर्जा होती है। काइनेज अपने अवस्तर और फॉस्फोरिल समूह को अपनी सक्रिय साइटों के भीतर ठीक से उन्मुख करता है, जिससे प्रतिक्रिया की दर बढ़ जाती है। इसके अतिरिक्त, वे सामान्यतः सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए एमिनो अम्ल अवशेषों का उपयोग करते हैं, जो नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए फॉस्फेट समूहों के साथ बातचीत करके इलेक्ट्रोस्टैटिक रूप से संक्रमण की स्थिति को स्थिर करते हैं। वैकल्पिक रूप से, कुछ काइनेज फॉस्फेट समूहों को समन्वयित करने के लिए अपनी सक्रिय साइटों में बाध्य धातु कॉफ़ेक्टर्स का उपयोग करते हैं। प्रोटीन काइनेज को उत्प्रेरक रूप से सक्रिय (कैनोनिकल) या स्यूडोकाइनेज के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है, जो एक या अधिक उत्प्रेरक अमीनो अम्ल के विकासवादी नुकसान को दर्शाता है जो एटीपी को स्थिति या हाइड्रोलाइज करता है।[6] हालांकि, सिग्नलिंग आउटपुट और बीमारी की प्रासंगिकता के संदर्भ में, काइनेज और स्यूडोकाइनेस दोनों ही मानव कोशिकाओं में महत्वपूर्ण सिग्नलिंग मॉड्यूलेटर हैं, जिससे काइनेज बहुत महत्वपूर्ण दवा लक्ष्य बन जाते हैं।[7]
ट्रांसडक्शन को संकेत देने और कोशिकाओं में जटिल प्रक्रियाओं को विनियमित करने के लिए किनासेस का बड़े पैमाने पर उपयोग किया जाता है। अणुओं का फास्फोराइलेशन उनकी गतिविधि को बढ़ा या बाधित कर सकता है और अन्य अणुओं के साथ बातचीत करने की उनकी क्षमता को संशोधित कर सकता है। फॉस्फोरिल समूहों को जोड़ना और हटाना कोशिका को नियंत्रण का साधन प्रदान करता है क्योंकि विभिन्न काइनेज विभिन्न स्थितियों या संकेतों का जवाब दे सकते हैं। काइनेज में उत्परिवर्तन जो कार्य-क्षमता या कार्य-लाभ का कारण बनता है, कैंसर का कारण बन सकता है[8] और मनुष्यों में बीमारी, जिसमें कुछ प्रकार के लेकिमिया और न्यूरोब्लास्टोमा, ग्लयोब्लास्टोमा , सम्मिलित हैं[9] स्पिनोसेरेबेलर गतिभंग (प्ररूप 14), एग्माग्लोबुलिनमिया के रूप, और कई अन्य।[10]
इतिहास और वर्गीकरण
एटीपी का उपयोग करके किसी अन्य प्रोटीन के फास्फारिलीकरण को उत्प्रेरित करने वाले पहले प्रोटीन को 1954 में यूवंशाणु पी. कैनेडी द्वारा देखा गया था, उस समय उन्होंने एक लीवर एंजाइम का वर्णन किया था जो कैसिइन के फास्फारिलीकरण को उत्प्रेरित करता था।[citation needed] 1956 में, एडमंड एच. फिशर और एडविन जी. क्रेब्स ने पता लगाया कि फॉस्फोरिलेज़ ए और फॉस्फोरिलेज़ बी के मध्य इंटरकनवर्जन फॉस्फोरिलेशन और डीफॉस्फोराइलेशन द्वारा मध्यस्थ था।[11] फॉस्फोरिल समूह को फॉस्फोरिलस b में स्थानांतरित करने वाले काइनेज, इसे फॉस्फोरिलेस ए में परिवर्तित करते हुए, फॉस्फोरिलेस काइनेज नाम दिया गया था। वर्षों बाद, काइनेज कैस्केड के पहले उदाहरण की पहचान की गई, जिससे प्रोटीन काइनेज a (पीकेए) फॉस्फोराइलेट फॉस्फोराइलेज काइनेज होता है। उसी समय, यह पाया गया कि पीकेए ने [[ग्लाइकोजन सिंथेज़]] को बाधित किया, जो फॉस्फोराइलेशन घटना का पहला उदाहरण था जिसके परिणामस्वरूप अवरोध हुआ। 1969 में, लेस्टर रीड ने पाया कि पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज फॉस्फोराइलेशन द्वारा निष्क्रिय कर दिया गया था, और यह खोज पहला सुराग था कि फॉस्फोराइलेशन ग्लाइकोजन चयापचय के अतिरिक्त अन्य चयापचय मार्गों में नियमन के साधन के रूप में काम कर सकता है। उसी वर्ष, टॉम लैंगन ने पाया कि पीकेए फॉस्फोराइलेट्स हिस्टोन एच 1, जिसने सुझाव दिया कि फॉस्फोराइलेशन गैर-एंजाइमेटिक प्रोटीन को विनियमित कर सकता है। 1970 के दशक में Ca2+/शांतोडुलिन-आश्रित प्रोटीन काइनेज|शांतोडुलिन-आश्रित प्रोटीन काइनेज की खोज और यह खोज सम्मिलित थी कि प्रोटीन को एक से अधिक अमीनो अम्ल अवशेषों पर फास्फोराइलेट किया जा सकता है। 1990 के दशक को प्रोटीन काइनेज कैस्केड के दशक के रूप में वर्णित किया जा सकता है। इस समय के दौरान, MAPK/ERK पाथवे, janus kinase (प्रोटीन टाइरोसिन काइनेज का एक समूह), और PIP3-आश्रित काइनेज कैस्केड की खोज की गई।[12] Kinases को अवस्तर द्वारा व्यापक समूहों में वर्गीकृत किया जाता है, जिन पर वे कार्य करते हैं: प्रोटीन काइनेज, लिपिड काइनेज, कार्बोहाइड्रेट काइनेज। Kinases विभिन्न प्रकार की प्रजातियों में पाया जा सकता है, बैक्टीरिया से मोल्ड तक कीड़े से लेकर स्तनधारियों तक।[13] मनुष्यों में पाँच सौ से अधिक विभिन्न काइनेज की पहचान की गई है।[3]उनकी विविधता और सिग्नलिंग में उनकी भूमिका उन्हें अध्ययन का एक दिलचस्प विषय बनाती है। कई अन्य किनेस छोटे अणुओं जैसे कि लिपिड, कार्बोहाइड्रेट, अमीनो अम्ल और न्यूक्लियोटाइड्स पर कार्य करते हैं, या तो सिग्नलिंग के लिए या उन्हें चयापचय मार्गों के लिए प्रमुख बनाते हैं। विशिष्ट काइनेज को प्रायः उनके अवस्तर के नाम पर रखा जाता है। प्रोटीन काइनेज में प्रायः कई अवस्तर होते हैं, और प्रोटीन एक से अधिक विशिष्ट काइनेज के लिए अवस्तर के रूप में काम कर सकते हैं। इस कारण से प्रोटीन कीनेज का नाम उनकी गतिविधि को नियंत्रित करने के आधार पर रखा गया है (अर्थात कैलमोडुलिन-निर्भर प्रोटीन काइनेज)। कभी-कभी उन्हें आगे श्रेणियों में उपविभाजित किया जाता है क्योंकि कई आइसोएंजाइमेटिक रूप होते हैं। उदाहरण के लिए, प्ररूप I और प्ररूप II साइक्लिक-एएमपी पर निर्भर प्रोटीन काइनेज में समान उत्प्रेरक उप-इकाई होते हैं लेकिन अलग-अलग नियामक उप-इकाई होते हैं जो चक्रीय एएमपी को बांधते हैं।[14]
प्रोटीन काइनेज
प्रोटीन काइनेज प्रोटीन पर उनके सेरीन, थ्रेओनाइन, टाइरोसिन या हिस्टडीन अवशेषों पर फॉस्फोराइलेटिंग करके कार्य करते हैं। फॉस्फोराइलेशन प्रोटीन के कार्य को कई तरह से संशोधित कर सकता है। यह एक प्रोटीन की गतिविधि को बढ़ा या घटा सकता है, इसे स्थिर कर सकता है या इसे विनाश के लिए चिह्नित कर सकता है, इसे एक विशिष्ट कोशिकीय डिब्बे के भीतर स्थानीयकृत कर सकता है, और यह अन्य प्रोटीनों के साथ अपनी बातचीत शुरू या बाधित कर सकता है। प्रोटीन काइनेज सभी काइनेज का बहुमत बनाते हैं और व्यापक रूप से अध्ययन किए जाते हैं।[15] ये काइनेज, फॉस्फेटेस के संयोजन के साथ, प्रोटीन और एंजाइम विनियमन के साथ-साथ कोशिका में सिग्नलिंग में एक प्रमुख भूमिका निभाते हैं।
भ्रम का एक सामान्य बिंदु तब उत्पन्न होता है जब एक कोशिका जैविक विनियमन प्राप्त करने के विभिन्न तरीकों के बारे में सोचता है। सहसंयोजक संशोधनों के अनगिनत उदाहरण हैं जो कोशिकीय प्रोटीन से गुजर सकते हैं; हालाँकि, फॉस्फोराइलेशन कुछ प्रतिवर्ती सहसंयोजक संशोधनों में से एक है। इसने तर्क दिया कि प्रोटीन का फास्फारिलीकरण नियामक है। प्रोटीन के कार्य को विनियमित करने की क्षमता बहुत अधिक है, यह देखते हुए कि एलोस्टेरिक नियंत्रण द्वारा प्रदान किए गए विनियमन के अतिरिक्त एक प्रोटीन को सहसंयोजक रूप से संशोधित करने के कई तरीके हैं। अपने हॉपकिंस मेमोरियल लेक्चर में, एडविन क्रेब्स ने जोर देकर कहा कि कोशिका के भीतर से उत्पन्न होने वाले संकेतों का जवाब देने के लिए एलोस्टेरिक नियंत्रण विकसित हुआ, जबकि कोशिका के बाह्य संकेतों का जवाब देने के लिए फास्फारिलीकरण विकसित हुआ। यह विचार इस तथ्य के अनुरूप है कि प्रोकैरियोट की तुलना में यूकेरियोट में प्रोटीन का फास्फारिलीकरण बहुत अधिक बार होता है क्योंकि अधिक जटिल कोशिका प्रकार संकेतों की एक विस्तृत सरणी का जवाब देने के लिए विकसित हुआ।[14]
चक्रवात आश्रित काइनेज
साइक्लिन आश्रित काइनेज (CDKs) कोशिका चक्र के नियमन में सम्मिलित कई अलग-अलग काइनेज का एक समूह है। वे अपने सेरीन या थ्रेओनीन अवशेषों पर अन्य प्रोटीनों को फास्फोराइलेट करते हैं, लेकिन सक्रिय होने के लिए सीडीके को पहले एक साइक्लिन प्रोटीन से बांधना चाहिए।[16] विशिष्ट सीडीके और चक्रवातों के विभिन्न संयोजन कोशिका चक्र के विभिन्न भागों को चिन्हित करते हैं। इसके अतिरिक्त, सीडीके की फास्फारिलीकरण अवस्था भी उनकी गतिविधि के लिए महत्वपूर्ण है, क्योंकि वे अन्य काइनेज (जैसे सीडीके-सक्रिय करने वाले काइनेज) और फास्फेटेजों (जैसे सीडीसी25) द्वारा विनियमन के अधीन हैं।[17] सीडीके सक्रिय होने के बाद, वे अपनी गतिविधि को बदलने के लिए अन्य प्रोटीनों को फास्फोराइलेट करते हैं, जिससे कोशिका चक्र के अगले चरण के लिए आवश्यक घटनाएं होती हैं। जबकि वे कोशिका चक्र नियंत्रण में अपने कार्य के लिए सबसे ज्यादा जाने जाते हैं, सीडीके में प्रतिलेखन, चयापचय और अन्य कोशिकीय घटनाओं में भी भूमिकाएं होती हैं।[18]
कोशिका विभाजन को नियंत्रित करने में उनकी महत्वपूर्ण भूमिका के कारण, सीडीके में उत्परिवर्तन प्रायः कैंसर कोशिकाओं में पाए जाते हैं। इन उत्परिवर्तन से कोशिकाओं का अनियंत्रित विकास होता है, जहां वे तेजी से बार-बार सम्पूर्ण कोशिका चक्र से गुजर रहे होते हैं।[19] सीडीके उत्परिवर्तन लिंफोमा स, स्तन कैंसर, अग्न्याशय फोडा और फेफड़ों के कैंसर में पाया जा सकता है। इसलिए, सीडीके अवरोधक को कुछ प्रकार के कैंसर के उपचार के रूप में विकसित किया गया है।[19]
माइटोजेन-सक्रिय प्रोटीन काइनेज
मिटोजेन-एक्टिवेटेड प्रोटीन काइनेज (MAPKs) सेरीन/थ्रेओनीन काइनेज का एक समूह है जो विभिन्न प्रकार के बाह्य विकास संकेतों का जवाब देता है। उदाहरण के लिए, ग्रोथ हार्मोन, एपिडर्मल ग्रोथ फैक्टर, प्लेटलेट-व्युत्पन्न वृद्धि कारक और इंसुलिन सभी को माइटोजेनिक उत्तेजना माना जाता है जो एमएपीके मार्ग को संलग्न कर सकता है। ग्राही के स्तर पर इस मार्ग का सक्रियण एक सिग्नलिंग कैस्केड शुरू करता है जिससे रास उपसमूह गुआनोसिन ट्राइफॉस्फेट के लिए ग्वानोसिन डाइफॉस्फेट का आदान-प्रदान करता है। इसके बाद, रास रफ किनसे (जिसे एमएपीकेकेके के रूप में भी जाना जाता है) को सक्रिय करता है, जो [[मिटोजेन-सक्रिय प्रोटीन काइनेज काइनेज]] (एमएपीकेके) को सक्रिय करता है। MEK मिटोजेन-सक्रिय प्रोटीन काइनेज (ERK के रूप में भी जाना जाता है) को सक्रिय करता है, जो प्रतिलेखन (आनुवांशिकी) और अनुवाद (जीव विज्ञान) को विनियमित करने के लिए आगे बढ़ सकता है। जबकि RAF और MAPK दोनों सेरीन/थ्रेओनीन काइनेज हैं, MAPKK एक टायरोसिन/थ्रेओनीन काइनेज है।
एमएपीके ट्रांसक्रिप्शन कारकों को प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से नियंत्रित कर सकता है। इसके प्रमुख ट्रांसक्रिप्शनल लक्ष्यों में ATF-2, Chop, c-Jun, c-Myc, DPC4, Elk-1, Ets1, Max, MEF2C, NFAT4, Sap1a, STATs, Tal, p53, CREB और Myc सम्मिलित हैं। MAPK बड़े राइबोसोमल उप-इकाई में S6 काइनेज को फॉस्फोराइलेट करके भी अनुवाद को नियंत्रित कर सकता है। यह रास, एसओएस और खुद ईजीएफ ग्राही सहित एमएपीके सिग्नलिंग कैस्केड के अपस्ट्रीम हिस्से में फास्फोराइलेट घटकों को भी कर सकता है।[20]
एमएपीके मार्ग की कार्सिनोजेनिक क्षमता इसे चिकित्सकीय रूप से महत्वपूर्ण बनाती है। यह कोशिका प्रक्रियाओं में फंसा हुआ है जिससे अनियंत्रित वृद्धि और बाद में अर्बुद का निर्माण हो सकता है। इस मार्ग के भीतर उत्परिवर्तन कोशिका भेदभाव, प्रसार, उत्तरजीविता और apoptosis पर इसके विनियामक प्रभावों को बदल देते हैं, ये सभी कैंसर के विभिन्न रूपों में निहित हैं।[20]
लिपिड काइनेज
लिपिड किनेस कोशिका में लिपिड को फास्फोराइलेट करता है, दोनों प्लाज्मा झिल्ली पर और साथ ही ऑर्गेनेल की झिल्लियों पर। फॉस्फेट समूहों को जोड़ने से लिपिड की प्रतिक्रियाशीलता और स्थानीयकरण बदल सकता है और इसका उपयोग संकेत संचारण में किया जा सकता है।
फॉस्फेटिडिलिनोसिटॉल काइनेज
फॉस्फेटिडिलिनोसिटॉल काइनेज फॉस्फोराइलेट फॉस्फेटिडिलिनोसिटोल प्रजातियां, फॉस्फेटिडिलिनोसोल 3,4-बिस्फोस्फेट (पीआई (3,4) पी) जैसी प्रजातियां बनाने के लिए2), फॉस्फेटिडिलिनोसोल 3,4,5-ट्राइसफॉस्फेट (पीआईपी3), और फॉस्फेटिडिलिनोसिटोल 3-फॉस्फेट (PI3P)। काइनेज में फॉस्फॉइनोसाइटाइड 3-किनासे (PI3K), फॉस्फेटिडिलिनोसिटोल-4-फॉस्फेट 3-काइनेज, और फॉस्फेटिडिलिनोसिटोल-4,5-बिस्फोस्फेट 3-काइनेज सम्मिलित हैं। फॉस्फेटिडिलिनोसोलिटोल का फॉस्फोराइलेशन राज्य कोशिकीय सिग्नलिंग में एक प्रमुख भूमिका निभाता है, जैसे इंसुलिन सिग्नलिंग मार्ग में, और एंडोसाइटोसिस, एक्सोसाइटोसिस और अन्य ट्रैफिकिंग घटनाओं में भी भूमिकाएं होती हैं।[21][22] इन काइनेज में उत्परिवर्तन, जैसे कि PI3K, कैंसर या इंसुलिन प्रतिरोध का कारण बन सकता है।[23] काइनेज़ एंजाइम इनोसिटोल हाइड्रॉक्सिल समूह को अधिक न्यूक्लियोफिलिक बनाकर प्रतिक्रियाओं की दर में वृद्धि करते हैं, प्रायः अमीनो अम्ल अवशेषों की साइड चेन का उपयोग सामान्य आधार के रूप में कार्य करने के लिए करते हैं और हाइड्रॉक्सिल को deprotonate करते हैं, जैसा कि नीचे तंत्र में देखा गया है।[24]यहां, एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट | एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) और फॉस्फेटिडिलिनोसिटोल के मध्य एक प्रतिक्रिया समन्वित होती है। अंतिम परिणाम एक फॉस्फेटिडिलिनोसिटोल-3-फॉस्फेट के साथ-साथ एडेनोसिन डाइफॉस्फेट | एडेनोसिन डिपोस्फेट (ADP) है। प्रतिक्रिया को तेजी से आगे बढ़ाने के लिए एंजाइम एटीपी अणु के साथ-साथ इनोसिटोल समूह को ठीक से उन्मुख करने में भी सहायता कर सकते हैं। इस उद्देश्य के लिए प्रायः धातु आयनों का समन्वय किया जाता है।[24]
स्फिंगोसिन काइनेज
स्फिंगोसिन काइनेज (एसके) एक लिपिड काइनेज है जो स्फिंगोसिन-1-फॉस्फेट (एस1पी) में स्फिंगोसिन के रूपांतरण को उत्प्रेरित करता है। स्फिंगोलिपिड्स सर्वव्यापी झिल्लीदार लिपिड हैं। सक्रियण पर, स्फिंगोसिन काइनेज साइटोसोल से प्लाज्मा झिल्ली में माइग्रेट करता है जहां यह एडीनोसिन ट्राइफॉस्फेट या ग्वानोसिन ट्राइफॉस्फेट से स्फिंगोसिन में एक γ फॉस्फेट (जो अंतिम या टर्मिनल फॉस्फेट है) को स्थानांतरित करता है। S1P ग्राही एक GPCR ग्राही है, इसलिए S1P में G प्रोटीन सिग्नलिंग को विनियमित करने की क्षमता है। परिणामी संकेत ERKs, GTPases के Rho समूह, Rac (GTPase), फास्फोलिपेज़ सी, और AKT / PI3K जैसे इंट्राकोशिका्युलर प्रभावकों को सक्रिय कर सकता है। यह कोशिका के भीतर लक्षित अणुओं पर भी अपना प्रभाव डाल सकता है। S1P को HDACs की हिस्टोन डीएसेटाइलेज़ गतिविधि को सीधे बाधित करने के लिए दिखाया गया है। इसके विपरीत, डीफॉस्फोराइलेटेड स्फिंगोसिन कोशिका एपोप्टोसिस को बढ़ावा देता है, और इसलिए एसके के नियमन को समझना महत्वपूर्ण है क्योंकि कोशिका भाग्य का निर्धारण करने में इसकी भूमिका है। पिछले शोध से पता चलता है कि एसके कैंसर कोशिका के विकास को बनाए रख सकते हैं क्योंकि वे कोशिकीय-प्रसार को बढ़ावा देते हैं, और एसके1 (एसके का एक विशिष्ट प्रकार) कुछ प्रकार के कैंसर में उच्च सांद्रता में उपस्थित होता है।
स्तनधारी कोशिकाओं, SK1 और SK2 में दो काइनेज उपस्थित हैं। SK2 की तुलना में SK1 अधिक विशिष्ट है, और उनके अभिव्यक्ति पैटर्न भी भिन्न होते हैं। SK1 को फेफड़े, प्लीहा और ल्यूकोसाइट कोशिकाओं में व्यक्त किया जाता है, जबकि SK2 को गुर्दे और यकृत कोशिकाओं में व्यक्त किया जाता है। कोशिका अस्तित्व, प्रसार, विभेदन और सूजन में इन दो काइनेज की भागीदारी उन्हें कीमोथेरपी के लिए व्यवहार्य उम्मीदवार बनाती है।[25]
कार्बोहाइड्रेट काइनेज
ग्लाइकोलाइसिस में चार फास्फारिलीकरण शामिल हैं, दो जो एडीपी से एटीपी बनाते हैं और दो जो एटीपी का उपयोग करते हैं और इसे एडीपी में परिवर्तित करते हैं। ग्लाइकोलाइसिस चयापचय का पहला चरण है और इसमें दस प्रतिक्रियाएँ शामिल हैं जिसके परिणामस्वरूप एक ग्लूकोज अणु दो पाइरूवेट अणुओं का उत्पादन करता हैकई स्तनधारियों के लिए, कार्बोहाइड्रेट दैनिक कैलोरी आवश्यकता का एक बड़ा हिस्सा प्रदान करते हैं। oligosaccharide से ऊर्जा प्राप्त करने के लिए, उन्हें पहले मोनोसैकराइड में तोड़ना चाहिए ताकि वे कोशिकीय चयापचय में प्रवेश कर सकें। किनासेस लगभग सभी उपापचयी मार्गों में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। बाईं ओर का आंकड़ा ग्लाइकोलाइसिस के दूसरे चरण को दर्शाता है, जिसमें काइनेज द्वारा उत्प्रेरित दो महत्वपूर्ण प्रतिक्रियाएं सम्मिलित हैं। 1,3 बिसफ़ॉस्फ़ोग्लिसरेट में एनहाइड्राइड लिंकेज अस्थिर है और इसमें उच्च ऊर्जा है। 1,3-बिसफ़ॉस्फ़ोग्लिसरेट काइनेज को 3-फ़ॉस्फ़ोग्लिसरेट और एटीपी देने वाली अपनी प्रतिक्रिया को पूरा करने के लिए एडीपी की आवश्यकता होती है। ग्लाइकोलाइसिस के अंतिम चरण में, पाइरूवेट काइनेज एक फॉस्फोरिल समूह को फ़ॉस्फ़ोनिओलपाइरूवेट से एडीपी में स्थानांतरित करता है, जिससे एटीपी और पाइरूवेट उत्पन्न होता है।
Hexokinase सबसे आम एंजाइम है जो पहली बार कोशिका में प्रवेश करने पर ग्लूकोज का उपयोग करता है। यह एटीपी के गामा फॉस्फेट को सी6 स्थिति में स्थानांतरित करके डी-ग्लूकोज को ग्लूकोज-6-फॉस्फेट में परिवर्तित करता है। यह ग्लाइकोलाइसिस में एक महत्वपूर्ण कदम है क्योंकि यह ऋणात्मक आवेश के कारण ग्लूकोज को कोशिका के भीतर फंसा लेता है। अपने डीफॉस्फोराइलेटेड रूप में, ग्लूकोज बहुत आसानी से झिल्ली के आर-पार आगे-पीछे हो सकता है।[26] हेक्सोकाइनेज वंशाणु में उत्परिवर्तन से हेक्सोकाइनेज की कमी हो सकती है जो नॉनफेरोसाइटिक हेमोलिटिक रक्ताल्पता का कारण बन सकती है।[27] फॉस्फोफ्रक्टोकाइनेज, या पीएफके, फ्रुक्टोज-6-फॉस्फेट को फ्रुक्टोज-1,6-बिस्फोस्फेट में बदलने को उत्प्रेरित करता है और ग्लाइकोलाइसिस के नियमन में एक महत्वपूर्ण बिंदु है। एटीपी का उच्च स्तर, एच+, और साइट्रेट पीएफके को रोकते हैं। यदि साइट्रेट का स्तर उच्च है, तो इसका मतलब है कि ग्लाइकोलाइसिस एक इष्टतम दर पर काम कर रहा है। एडेनोसिन मोनोफॉस्फेट का उच्च स्तर पीएफके को उत्तेजित करता है। तरुई की बीमारी, एक ग्लाइकोजन भंडारण रोग जो व्यायाम असहिष्णुता की ओर जाता है, पीएफके वंशाणु में उत्परिवर्तन के कारण होता है जो इसकी गतिविधि को कम करता है।[28]
अन्य काइनेज
Kinases प्रोटीन, लिपिड और कार्बोहाइड्रेट के अतिरिक्त कई अन्य अणुओं पर कार्य करता है। ऐसे कई हैं जो न्यूक्लियोटाइड्स (डीएनए और आरएनए) पर कार्य करते हैं, जिनमें न्यूक्लियोटाइड इंटरकनेक्शन में सम्मिलित हैं, जैसे न्यूक्लियोसाइड-डिफॉस्फेट काइनेज और न्यूक्लियोसाइड-डिफॉस्फेट काइनेज।[30] अन्य छोटे अणु जो काइनेज के अवस्तर हैं, उनमें creatine , फॉस्फोग्लाइसेरेट, राइबोफ्लेविन, डायहाइड्रोक्सीसिटोन, शिकिमेट और कई अन्य सम्मिलित हैं।
राइबोफ्लेविन काइनेज
राइबोफ्लेविन काइनेज फ्लेविन मोनोन्यूक्लियोटाइड (FMN) बनाने के लिए राइबोफ्लेविन के फॉस्फोराइलेशन को उत्प्रेरित करता है। इसमें एक आदेशित बाध्यकारी तंत्र है जहां राइबोफ्लेविन को एटीपी अणु से बंधने से पहले काइनेज से बांधना चाहिए।[31] द्विसंयोजक धनायन न्यूक्लियोटाइड के समन्वय में सहायता करते हैं।[31] The general mechanism is shown in the figure below.
राइबोफ्लेविन काइनेज कोशिकाओं में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, क्योंकि फ्लेविन मोनोन्यूक्लियोटाइड एक महत्वपूर्ण कॉफ़ेक्टर (जैव रसायन) है। फ्लेविन मोनोन्यूक्लियोटाइड भी फ्लेविन एडिनाइन डायन्यूक्लियोटाइड (एफएडी) का अग्रदूत है, जो चयापचय में कई एंजाइमों सहित कई एंजाइमों द्वारा उपयोग किया जाने वाला एक रिडॉक्स कॉफ़ेक्टर है। वास्तव में, कुछ एंजाइम हैं जो राइबोफ्लेविन के फ्लेविन मोनोन्यूक्लियोटाइड के साथ-साथ फ्लेविन मोनोन्यूक्लियोटाइड से फ्लेविन एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड प्रतिक्रिया दोनों के फास्फारिलीकरण को पूरा करने में सक्षम हैं।[32] राइबोफ्लेविन काइनेज स्ट्रोक को रोकने में सहायता कर सकता है, और संभवतः भविष्य में उपचार के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।[33] चूहों में अध्ययन करने पर यह संक्रमण में भी सम्मिलित होता है।[34]
थाइमिडीन काइनेज़
थाइमिडीन काइनेज़ कई न्यूक्लियोसाइड काइनेज में से एक है जो न्यूक्लियोसाइड फास्फारिलीकरण के लिए उत्तरदायी हैं। यह थाइमिडीन को फॉस्फोराइलेट करके थाइमिडीन मोनोफॉस्फेट (dTMP) बनाता है। जैसा कि नीचे दर्शाया गया है, यह काइनेज थाइमिडीन को फॉस्फेट की आपूर्ति करने के लिए एटीपी अणु का उपयोग करता है। थाइमिडीन काइनेज, साथ ही अन्य न्यूक्लियोसाइड और न्यूक्लियोटाइड किनेसेस द्वारा एक न्यूक्लियोटाइड से दूसरे में फॉस्फेट का स्थानांतरण, विभिन्न न्यूक्लियोटाइडों में से प्रत्येक के स्तर को नियंत्रित करने में सहायता करने के लिए कार्य करता है।
डीटीएमपी अणु के निर्माण के बाद, एक अन्य काइनेज, थाइमिडाइलेट काइनेज, डीटीएमपी पर कार्य करके डाइफॉस्फेट प्ररूप, डीटीडीपी बना सकता है। न्यूक्लियोसाइड-डाइफॉस्फेट काइनेज, थाइमिडीन ट्राइफॉस्फेट, डीटीटीपी के उत्पादन को उत्प्रेरित करता है, जिसका उपयोग डीएनए संश्लेषण में किया जाता है। इस कारण से, थाइमिडिन काइनेज गतिविधि कोशिका चक्र के साथ घनिष्ठ रूप से संबंधित है और नैदानिक रसायन विज्ञान में थाइमिडिन काइनेज में अर्बुद लक्षक के रूप में उपयोग किया जाता है।[35] इसलिए, इसका उपयोग कभी-कभी रोगी पूर्वानुमान की भविष्यवाणी करने के लिए किया जा सकता है।[36] थाइमिडिन काइनेज वंशाणु में उत्परिवर्तन वाले रोगियों में एक निश्चित प्रकार का माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए रिक्तीकरण लक्षण हो सकता है, यह एक ऐसी बीमारी जो बचपन में ही मृत्यु का कारण बनती है।[37]