फास्फोरिलीकरण और यह कैसे काम करता है

फॉस्फोरिलीकरण एक फॉस्फोरिल समूह (पीओ) का रासायनिक जोड़ है₃^-) एक कार्बनिक के लिए अणु. एक फॉस्फोरिल समूह को हटाने को डीफोस्फोराइलेशन कहा जाता है। फॉस्फोराइलेशन और डिफॉस्फोरिएलेशन दोनों ही किए जाते हैं एंजाइमों द्वारा (जैसे, किनेसेस, फॉस्फोट्रांसफरेज़)। जैव रसायन और आणविक जीव विज्ञान के क्षेत्रों में फास्फोराइलेशन महत्वपूर्ण है क्योंकि यह प्रोटीन और एंजाइम फ़ंक्शन, चीनी चयापचय और ऊर्जा भंडारण और रिलीज में एक महत्वपूर्ण प्रतिक्रिया है।

फॉस्फोराइलेशन में एक महत्वपूर्ण नियामक भूमिका निभाता है कोशिकाओं. इसके कार्यों में शामिल हैं:

• ग्लाइकोलाइसिस के लिए महत्वपूर्ण है
• प्रोटीन-प्रोटीन इंटरैक्शन के लिए उपयोग किया जाता है
• प्रोटीन क्षरण में उपयोग किया जाता है
• एंजाइम निषेध को नियंत्रित करता है
• ऊर्जा की आवश्यकता वाले रासायनिक प्रतिक्रियाओं को विनियमित करके होमियोस्टैसिस को बनाए रखता है

कई प्रकार के अणु फास्फोरिलीकरण और डीफॉस्फोराइलेशन से गुजर सकते हैं। फॉस्फोराइलेशन के तीन सबसे महत्वपूर्ण प्रकार ग्लूकोज फास्फोरिलीकरण, प्रोटीन फॉस्फोराइलेशन, और ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन हैं।

शर्करा और अन्य शर्करा अक्सर उनके पहले चरण के रूप में फॉस्फोराइलेटेड होते हैं अपचय. उदाहरण के लिए, डी-ग्लूकोज के ग्लाइकोलिसिस का पहला चरण डी-ग्लूकोज-6-फॉस्फेट में इसका रूपांतरण है। ग्लूकोज एक छोटा सा अणु है जो आसानी से कोशिकाओं को पार कर जाता है। फास्फोरिलीकरण एक बड़ा अणु बनाता है जो आसानी से ऊतक में प्रवेश नहीं कर सकता है। तो, रक्त ग्लूकोज एकाग्रता को विनियमित करने के लिए फॉस्फोराइलेशन महत्वपूर्ण है। ग्लूकोज एकाग्रता, बदले में, सीधे ग्लाइकोजन गठन से संबंधित है। ग्लूकोज फॉस्फोराइलेशन को कार्डियक ग्रोथ से भी जोड़ा जाता है।

रॉकफेलर इंस्टीट्यूट फॉर मेडिकल रिसर्च में Phoebus Levene ने पहली बार पहचान की थी 1906 में फॉस्फोराइलेटेड प्रोटीन (phosvitin), लेकिन प्रोटीन के एंजाइमैटिक फॉस्फोराइलेशन का वर्णन नहीं किया गया था 1930 के दशक तक।

प्रोटीन फास्फोरिलीकरण तब होता है जब फॉस्फोरिल समूह में जोड़ा जाता है एक एमिनो एसिड. आमतौर पर, अमीनो एसिड सेरीन होता है, हालांकि फॉस्फोराइलेशन थायरोनिन और टायरोसिन पर यूकेरियोट्स और हिस्टिडीन में प्रोकैरियोट्स पर भी होता है। यह एक एस्टरिफिकेशन प्रतिक्रिया है, जहां एक फॉस्फेट समूह एक सेरीन, थ्रेओनीन या टायरोसिन साइड चेन के हाइड्रॉक्सिल (-OH) समूह के साथ प्रतिक्रिया करता है। एंजाइम प्रोटीन काइनेज सहसंयोजक अमीनो एसिड को फॉस्फेट समूह को बांधता है। सटीक तंत्र कुछ अलग होता है प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स. फॉस्फोराइलेशन के सबसे अच्छे अध्ययन के रूप पोस्टट्रांसलेशनल संशोधनों (पीटीएम) हैं, जिसका अर्थ है कि प्रोटीन आरएनए टेम्पलेट से अनुवाद के बाद फॉस्फोराइलेटेड होते हैं। रिवर्स प्रतिक्रिया, डिफॉस्फोराइलेशन, प्रोटीन फॉस्फेटेस द्वारा उत्प्रेरित होता है।

प्रोटीन फास्फोरिलीकरण का एक महत्वपूर्ण उदाहरण हिस्टोन का फॉस्फोराइलेशन है। यूकेरियोट्स में, डीएनए हिस्टोन प्रोटीन के साथ जुड़ा हुआ है क्रोमेटिन. हिस्टोन फॉस्फोराइलेशन क्रोमैटिन की संरचना को संशोधित करता है और इसके प्रोटीन-प्रोटीन और डीएनए-प्रोटीन इंटरैक्शन को बदल देता है। आमतौर पर, फॉस्फोराइलेशन तब होता है जब डीएनए क्षतिग्रस्त हो जाता है, टूटे हुए डीएनए के आसपास जगह खोलना ताकि मरम्मत तंत्र अपना काम कर सके।

में इसके महत्व के अलावा डीएनए की मरम्मत, प्रोटीन फास्फोरिलीकरण चयापचय और सिग्नलिंग मार्ग में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण एक सेल स्टोर और रासायनिक ऊर्जा कैसे जारी करता है। यूकेरियोटिक कोशिका में, माइटोकॉन्ड्रिया के भीतर प्रतिक्रियाएं होती हैं। ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण की प्रतिक्रियाओं के होते हैं इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला और रसायन विज्ञान के उन। सारांश में, रेडॉक्स प्रतिक्रिया प्रोटीन और अन्य अणुओं से इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के साथ माइटोकॉन्ड्रिया के आंतरिक झिल्ली में इलेक्ट्रॉनों को पारित करती है, जो ऊर्जा बनाने के लिए उपयोग की जाती है एडेनोसाइन ट्रायफ़ोस्फेट (एटीपी) रसायन विज्ञान में।

इस प्रक्रिया में एनएडीएच और एफएडीएच₂ इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में इलेक्ट्रॉनों को वितरित करें। इलेक्ट्रॉन उच्च ऊर्जा से निम्न ऊर्जा की ओर बढ़ते हैं क्योंकि वे श्रृंखला के साथ आगे बढ़ते हैं, रास्ते में ऊर्जा छोड़ते हैं। इस ऊर्जा का कुछ हिस्सा हाइड्रोजन आयनों (H) को जाता है⁺) एक विद्युत रासायनिक ढाल बनाने के लिए। श्रृंखला के अंत में, इलेक्ट्रॉनों को ऑक्सीजन में स्थानांतरित किया जाता है, जो एच के साथ बंधन करता है⁺ पानी बनाने के लिए। एच⁺ आयन एटीपी सिंथेज़ के लिए ऊर्जा की आपूर्ति करते हैं एटीपी को संश्लेषित करने के लिए. जब एटीपी को फॉस्फोराइलेट किया जाता है, तो फॉस्फेट समूह को साफ करने से ऊर्जा एक ऐसे रूप में रिलीज होती है, जिसका सेल उपयोग कर सकता है।

एडेनोसिन एकमात्र आधार नहीं है जो एएमपी, एडीपी और एटीपी बनाने के लिए फॉस्फोराइलेशन से गुजरता है। उदाहरण के लिए, guanosine GMP, GDP और GTP भी बना सकता है।

एक अणु को फॉस्फोराइलेट किया गया है या नहीं इसका पता एंटीबॉडीज के उपयोग से लगाया जा सकता है, वैद्युतकणसंचलन, या जन स्पेक्ट्रोमेट्री. हालांकि, फॉस्फोराइलेशन साइटों की पहचान करना और उनकी पहचान करना मुश्किल है। आइसोटोप लेबलिंग का उपयोग अक्सर, के साथ संयोजन में किया जाता है रोशनी, वैद्युतकणसंचलन, और प्रतिरक्षाविहीनता।

• क्रेसेज, निकोल; सिमोनी, रॉबर्ट डी।; हिल, रॉबर्ट एल। (2011-01-21). "प्रतिवर्ती फास्फोरिलीकरण की प्रक्रिया: एडमंड एच का कार्य। फिशर "। जर्नल ऑफ बायोलॉजिकल केमिस्ट्री. 286 (3).
• शर्मा, सौम्या; गुथरी, पैट्रिक एच।; चैन, सुज़ैन एस।; हक, सैयद; ताएग्टमेयर, हेनरिक (2007-10-01)। "ग्लूकोज फास्फोराइलेशन हृदय में इंसुलिन-डिपेंडेंट एमओटीआर सिग्नलिंग के लिए आवश्यक है"। कार्डियोवस्कुलर रिसर्च. 76 (1): 71–80.