सिग्नल ट्रांसडक्शन: परिभाषा, कार्य, उदाहरण

एकल-कोशिका वाले जीव, लगभग सभी की तरह प्रोकैर्योसाइटों (बैक्टीरिया और आर्किया), प्रकृति में प्रचुर मात्रा में हैं। यूकेरियोटिक हालाँकि, जीवों में अरबों कोशिकाएँ हो सकती हैं।

चूंकि यह एक जीव को एक से अलग-थलग करने के लिए बहुत सी छोटी संस्थाओं के लिए थोड़ा अच्छा होगा दूसरा, कोशिकाओं के पास एक दूसरे के साथ संचार करने का एक साधन होना चाहिए - अर्थात, भेजने और प्राप्त करने दोनों संकेत। रेडियो, टेलीविजन और इंटरनेट के अभाव में कोशिकाएँ इसमें संलग्न रहती हैं संकेत पारगमनपुराने जमाने के रसायनों का उपयोग करना।

जिस प्रकार किसी पृष्ठ पर अक्षरों या शब्दों को तब तक खंगालना उपयोगी नहीं है जब तक कि ये वर्ण और निकाय शब्द नहीं बनाते वाक्य और एक सुसंगत, स्पष्ट संदेश, रासायनिक संकेत तब तक किसी काम के नहीं हैं जब तक उनमें विशिष्ट शामिल न हों निर्देश।

इस कारण से, कोशिकाएं पीढ़ी के लिए सभी प्रकार के चतुर तंत्र से लैस हैं और पारगमन (अर्थात, भौतिक माध्यम से संचरण) जैव रासायनिक संदेशों का। सेल सिग्नलिंग का अंतिम लक्ष्य आरएनए के माध्यम से डीएनए में कोडित जानकारी के अनुसार जीन उत्पादों, या कोशिकाओं के राइबोसोम पर बने प्रोटीन के निर्माण या संशोधन को प्रभावित करना है।

यदि आप टैक्सीकैब कंपनी के दर्जनों ड्राइवरों में से एक थे, तो आपको कार चलाने और अपने शहर या शहर की सड़कों पर नेविगेट करने के लिए कौशल की आवश्यकता होगी। अपने यात्रियों से सही जगह पर समय पर मिलने और उन्हें उनके गंतव्य तक पहुँचाने के लिए ज्ञान और कुशलता से जब वे होना चाहते हैं क्या आप वहां मौजूद हैं। हालाँकि, यह अपने आप में पर्याप्त नहीं होगा यदि कंपनी को अधिकतम दक्षता पर काम करने की उम्मीद है।

विभिन्न कैब में ड्राइवरों को यह निर्धारित करने के लिए एक दूसरे के साथ और एक केंद्रीय डिस्पैचर के साथ संवाद करने की आवश्यकता होगी यात्रियों को किसके द्वारा उठाया जाना चाहिए, जब कुछ कारें भरी हुई थीं या अन्यथा अनुपलब्ध थीं, यातायात में फंस गईं और इसी तरह।

टेलीफोन या ऑनलाइन ऐप के माध्यम से संभावित यात्रियों के अलावा किसी और के साथ संवाद करने की क्षमता के अभाव में, व्यवसाय अव्यवस्थित होगा।

उसी भावना से, जैविक कोशिकाएँ अपने आस-पास की कोशिकाओं की पूर्ण स्वतंत्रता में कार्य नहीं कर सकती हैं। अक्सर, कोशिकाओं या पूरे ऊतकों के स्थानीय समूहों को एक गतिविधि का समन्वय करने की आवश्यकता होती है, जैसे कि a पेशीय संकुचन या घाव के बाद ठीक होना। इस प्रकार कोशिकाओं को अपनी गतिविधियों को पूरे जीव की जरूरतों के साथ संरेखित रखने के लिए एक दूसरे के साथ संवाद करना पड़ता है। इस क्षमता के अभाव में, कोशिकाएं वृद्धि, गति और अन्य कार्यों को ठीक से प्रबंधित नहीं कर पाती हैं।

इस क्षेत्र में कमी के गंभीर परिणाम हो सकते हैं, जिसमें कैंसर जैसे रोग भी शामिल हैं, जो कि किसी दिए गए ऊतक में अनिवार्य रूप से अनियंत्रित कोशिका प्रतिकृति, कोशिकाओं को उनके संशोधित करने में असमर्थता के कारण खुद की वृद्धि। इसलिए सेल सिग्नलिंग और सिग्नल का ट्रांसडक्शन पूरे जीव के साथ-साथ प्रभावित कोशिकाओं के स्वास्थ्य के लिए महत्वपूर्ण है।

सेल सिग्नलिंग को तीन बुनियादी चरणों में विभाजित किया जा सकता है:

1. स्वागत समारोह: कोशिका की सतह पर विशिष्ट संरचनाएं एक संकेतन अणु की उपस्थिति का पता लगाती हैं, या लिगैंड.
2. पारगमन: रिसेप्टर के लिए लिगैंड का बंधन कोशिका के आंतरिक भाग पर संकेतों की एक संकेत या कैस्केडिंग श्रृंखला शुरू करता है।
3. प्रतिक्रिया: लिगैंड और प्रोटीन और अन्य तत्वों द्वारा संकेतित संदेश की व्याख्या की जाती है और प्रक्रिया में डाल दिया जाता है, जैसे कि वाया such जीन अभिव्यक्ति या विनियमन।

स्वयं जीवों की तरह, एक सेल सिग्नल ट्रांसडक्शन मार्ग बेहद सरल या तुलनात्मक रूप से जटिल हो सकता है, जिसमें कुछ परिदृश्यों में केवल एक इनपुट या सिग्नल शामिल होता है, या अन्य अनुक्रमिक, समन्वित चरणों की एक पूरी श्रृंखला में शामिल होते हैं।

उदाहरण के लिए, एक जीवाणु में सुरक्षा खतरों की प्रकृति पर विचार-विमर्श करने की क्षमता का अभाव होता है पर्यावरण, लेकिन यह ग्लूकोज की उपस्थिति को महसूस कर सकता है, वह पदार्थ जो सभी प्रोकैरियोटिक कोशिकाएं उपयोग करती हैं खाना।

अधिक जटिल जीव का उपयोग करके संकेत भेजते हैं वृद्धि कारक, हार्मोन, न्यूरोट्रांसमीटर और कोशिकाओं के बीच मैट्रिक्स के घटक। ये पदार्थ रक्त और अन्य चैनलों के माध्यम से यात्रा करके आस-पास की कोशिकाओं पर या कुछ दूरी पर कार्य कर सकते हैं। न्यूरोट्रांसमीटर जैसे कि डोपामिन तथा सेरोटोनिन आसन्न तंत्रिका कोशिकाओं (न्यूरॉन्स) के बीच या बीच के छोटे रिक्त स्थान को पार करें न्यूरॉन्स और मांसपेशी कोशिकाएं या लक्ष्य ग्रंथियां।

हार्मोन अक्सर विशेष रूप से लंबी दूरी पर कार्य करते हैं, मस्तिष्क में स्रावित हार्मोन अणु गोनाड, अधिवृक्क ग्रंथियों और अन्य "दूर" ऊतकों पर प्रभाव डालते हैं।

जिस प्रकार एंजाइमोंसेलुलर जैव रासायनिक प्रतिक्रिया के उत्प्रेरक, कुछ सब्सट्रेट अणुओं के लिए विशिष्ट हैं, कोशिकाओं की सतहों पर रिसेप्टर्स एक विशेष सिग्नल अणु के लिए विशिष्ट हैं। विशिष्टता का स्तर भिन्न हो सकता है, और कुछ अणु रिसेप्टर्स को कमजोर रूप से सक्रिय कर सकते हैं जो अन्य अणु दृढ़ता से सक्रिय कर सकते हैं।

उदाहरण के लिए, ओपिओइड दर्द निवारक दवाएं शरीर में कुछ रिसेप्टर्स को सक्रिय करती हैं जिन्हें प्राकृतिक पदार्थ कहा जाता है एंडोर्फिन भी ट्रिगर करते हैं, लेकिन इन दवाओं का आमतौर पर उनके औषधीय होने के कारण कहीं अधिक मजबूत प्रभाव होता है सिलाई

रिसेप्टर्स प्रोटीन होते हैं, और रिसेप्शन सतह पर होता है। रिसेप्टर्स को सेलुलर डोरबेल के रूप में सोचें। यह एक डोरबेल की तरह है। आपके घर के बाहर दरवाजे की घंटी बजती है और इसे सक्रिय करना आपके घर के लोगों को दरवाजे का जवाब देने का कारण बनता है। लेकिन इसके लिए दरवाजे की घंटी काम करने के लिए, घंटी को दबाने के लिए किसी को अपनी उंगली का इस्तेमाल करना चाहिए।

लिगैंड उंगली के समान है। एक बार जब यह रिसेप्टर से जुड़ जाता है, जो दरवाजे की घंटी की तरह होता है, तो यह आंतरिक प्रक्रिया शुरू कर देगा जैसे ही दरवाजे की घंटी घर के अंदर के लोगों को हिलने-डुलने और जवाब देने के लिए ट्रिगर करती है, वैसे ही कामकाज/सिग्नल ट्रांसडक्शन दरवाजा।

जबकि लिगैंड बाइंडिंग (और दरवाजे की घंटी को दबाने वाली उंगली) प्रक्रिया के लिए आवश्यक है, यह केवल शुरुआत है। सेल रिसेप्टर के लिए बाध्यकारी एक लिगैंड केवल एक प्रक्रिया की शुरुआत है जिसका संकेत संशोधित किया जाना चाहिए कोशिका और जीव के लिए सहायक होने के लिए शक्ति, दिशा और अंतिम प्रभाव जिसमें यह है रहता है।

कोशिका झिल्ली रिसेप्टर्स में तीन प्रमुख प्रकार शामिल हैं:

1. जी-प्रोटीन-युग्मित रिसेप्टर्स
2. एंजाइम से जुड़े रिसेप्टर्स
3. आयन चैनल रिसेप्टर्स

सभी मामलों में, रिसेप्टर की सक्रियता एक रासायनिक कैस्केड शुरू करती है जो बाहरी से एक संकेत भेजती है कोशिका, या कोशिका के भीतर एक झिल्ली पर, नाभिक के लिए, जो कोशिका का वास्तविक "मस्तिष्क" और का स्थान है आईटी इस आनुवंशिक सामग्री (डीएनए, या डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड)।

संकेत नाभिक तक जाते हैं क्योंकि उनका उद्देश्य किसी तरह से जीन अभिव्यक्ति को प्रभावित करना है - जीन में निहित कोड का प्रोटीन उत्पाद में अनुवाद करना जो कि जीन के लिए कोड।

इससे पहले कि संकेत नाभिक के पास कहीं भी पहुंच जाए, इसकी व्याख्या और संशोधन इसके मूल स्थान के पास, रिसेप्टर पर किया जाता है। इस संशोधन के माध्यम से प्रवर्धन शामिल हो सकता है दूसरा दूत, या इसका मतलब यह हो सकता है कि अगर स्थिति की मांग हो तो सिग्नल की शक्ति में मामूली कमी आई है।

जी प्रोटीन हैं पॉलीपेप्टाइड्स अद्वितीय अमीनो एसिड अनुक्रमों के साथ। सेल सिग्नल ट्रांसडक्शन पाथवे में जिसमें वे भाग लेते हैं, वे आमतौर पर रिसेप्टर को एक एंजाइम से जोड़ते हैं जो रिसेप्टर से संबंधित निर्देशों को पूरा करता है।

ये इस मामले में दूसरे संदेशवाहक का उपयोग करते हैं चक्रीय एडेनोसिन मोनोफॉस्फेट (चक्रीय एएमपी, या सीएएमपी) संकेत को बढ़ाने और निर्देशित करने के लिए। अन्य सामान्य दूसरे दूतों में नाइट्रिक ऑक्साइड (NO) और कैल्शियम आयन (Ca2+) शामिल हैं।

उदाहरण के लिए, अणु के लिए रिसेप्टर एपिनेफ्रीन, जिसे आप अधिक आसानी से उत्तेजक-प्रकार अणु एड्रेनालिन के रूप में पहचानते हैं, शारीरिक परिवर्तन का कारण बनता है a कोशिका झिल्ली में लिगैंड-रिसेप्टर कॉम्प्लेक्स से सटे जी-प्रोटीन जब एपिनेफ्रीन सक्रिय करता हैprotein ग्राही।

यह बदले में, जी-प्रोटीन को एंजाइम को ट्रिगर करने का कारण बनता है एडेनिलिल साइक्लेस, जो सीएमपी उत्पादन की ओर जाता है। सीएमपी तब एक एंजाइम में वृद्धि का "आदेश" देता है जो ग्लाइकोजन, सेल के कार्बोहाइड्रेट के भंडारण रूप को ग्लूकोज में तोड़ देता है।

दूसरे संदेशवाहक अक्सर कोशिका डीएनए में अलग-अलग जीनों को अलग-अलग लेकिन लगातार संकेत भेजते हैं। जब सीएमपी ग्लाइकोजन के अवक्रमण के लिए कहता है, तो यह एक साथ एक अलग एंजाइम के माध्यम से ग्लाइकोजन के उत्पादन में रोलबैक के लिए संकेत देता है, इस प्रकार कम करता है व्यर्थ चक्रों की संभावना (विरोध प्रक्रियाओं का समवर्ती रूप से प्रकट होना, जैसे कि एक पूल के एक छोर में पानी बहना, जबकि दूसरे को निकालने की कोशिश करना समाप्त)।

किनेसेस एंजाइम हैं जो लेते हैं फॉस्फोराइलेट अणु। वे एटीपी (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट, एएमपी के बराबर एक अणु जिसमें एक एएमपी में पहले से मौजूद दो फॉस्फेट हैं) से एक फॉस्फेट समूह को एक अलग अणु में ले जाकर इसे पूरा करते हैं। फॉस्फोराइलेज समान हैं, लेकिन ये एंजाइम एटीपी से मुक्त फॉस्फेट को हथियाने के बजाय उठाते हैं।

सेल-सिग्नल फिजियोलॉजी में, आरटीके, जी-प्रोटीन के विपरीत, रिसेप्टर्स होते हैं जिनमें एंजाइमी गुण भी होते हैं। संक्षेप में, अणु का रिसेप्टर अंत झिल्ली के बाहर का सामना करता है, जबकि पूंछ का अंत, अमीनो एसिड टायरोसिन से बना होता है, जिसमें कोशिका के अंदर अणुओं को फॉस्फोराइलेट करने की क्षमता होती है।

इससे प्रतिक्रियाओं का एक झरना होता है जो कोशिका नाभिक में डीएनए को प्रोटीन उत्पाद या उत्पादों के उत्पादन को ऊपर-विनियमित (वृद्धि) या डाउन-रेगुलेट (कमी) करने के लिए निर्देशित करता है। शायद सबसे अच्छी तरह से अध्ययन की गई प्रतिक्रियाओं की श्रृंखला माइटोजेन-सक्रिय प्रोटीन (एमएपी) किनेज कैस्केड है।

माना जाता है कि पीटीके में उत्परिवर्तन कैंसर के कुछ रूपों की उत्पत्ति के लिए जिम्मेदार हैं। इसके अलावा, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि विशिष्ट संदर्भ के आधार पर, फॉस्फोराइलेशन लक्ष्य अणुओं को निष्क्रिय और सक्रिय कर सकता है।

इन चैनलों में में एक "जलीय छिद्र" होता है कोशिका झिल्ली और झिल्ली में एम्बेडेड प्रोटीन से बने होते हैं। सामान्य न्यूरोट्रांसमीटर के लिए रिसेप्टर acetylcholine ऐसे रिसेप्टर का एक उदाहरण है।

सेल के भीतर एक कैस्केडिंग सिग्नल उत्पन्न करने के बजाय, एसिटाइलकोलाइन अपने रिसेप्टर के लिए बाध्य होने से परिसर में छिद्र को चौड़ा करने की अनुमति देता है, जिससे आयनों (आवेशित कण) कोशिका में प्रवाहित होते हैं और प्रोटीन संश्लेषण पर नीचे की ओर अपना प्रभाव डालते हैं।

यह पहचानना महत्वपूर्ण है कि सेल-रिसेप्टर सिग्नल ट्रांसडक्शन के हिस्से के रूप में होने वाली क्रियाएं आम तौर पर "चालू / बंद" घटना नहीं होती हैं। यह है की फास्फारिलीकरण या एक अणु का डीफॉस्फोराइलेशन संभावित प्रतिक्रियाओं की सीमा निर्धारित नहीं करता है, या तो अणु पर या इसके डाउनस्ट्रीम सिग्नल के संदर्भ में।

उदाहरण के लिए, कुछ अणुओं को एक से अधिक स्थानों पर फॉस्फोराइलेट किया जा सकता है। यह अणु की क्रिया का सख्त मॉड्यूलेशन प्रदान करता है, उसी सामान्य तरीके से जैसे वैक्यूम क्लीनर या एकाधिक सेटिंग्स वाला ब्लेंडर बाइनरी "चालू/बंद" की तुलना में अधिक लक्षित सफाई या चिकनी बनाने की अनुमति दे सकता है स्विच।

इसके अलावा, प्रत्येक कोशिका में प्रत्येक प्रकार के कई रिसेप्टर्स होते हैं, जिनमें से प्रत्येक की प्रतिक्रिया को प्रतिक्रिया के समग्र परिमाण को निर्धारित करने के लिए नाभिक पर या उससे पहले एकीकृत किया जाना चाहिए। आम तौर पर, रिसेप्टर सक्रियण प्रतिक्रिया के समानुपाती होता है, जिसका अर्थ है कि जितना अधिक लिगैंड एक रिसेप्टर से जुड़ता है, सेल के भीतर उतने ही अधिक परिवर्तन होने की संभावना है।

यही कारण है कि जब आप किसी दवा की उच्च खुराक लेते हैं, तो यह आमतौर पर छोटी खुराक की तुलना में अधिक मजबूत प्रभाव डालती है। अधिक रिसेप्टर्स सक्रिय होते हैं, अधिक सीएमपी या फॉस्फोराइलेटेड इंट्रासेल्युलर प्रोटीन परिणाम, और अधिक, नाभिक में जो कुछ भी आवश्यक होता है वह होता है (और अक्सर तेजी से और साथ ही अधिक होता है हद)।

प्रोटीन तब बनते हैं जब डीएनए मैसेंजर आरएनए के रूप में अपनी पहले से एन्कोडेड जानकारी की एक कोडित प्रतिलिपि बनाता है, जो चलता रहता है नाभिक के बाहर राइबोसोम में, जहां प्रोटीन वास्तव में आपूर्ति किए गए निर्देशों के अनुसार अमीनो एसिड से बनते हैं द्वारा द्वारा एमआरएनए.

DNA टेम्प्लेट से mRNA बनाने की प्रक्रिया कहलाती है प्रतिलिपि. प्रोटीन कहा जाता है प्रतिलेखन के कारक विभिन्न स्वतंत्र या एक साथ पारगमन संकेतों के इनपुट के परिणामस्वरूप अप-विनियमित या डाउन-विनियमित किया जा सकता है। प्रोटीन की एक अलग मात्रा जिसके परिणामस्वरूप जीन अनुक्रम (डीएनए की लंबाई) कोड संश्लेषित होता है।