दवा का भविष्य व्यक्तिगत सेल सिस्टम पर चयनात्मक प्रभाव के व्यक्तिगत तरीके हैं जो किसी विशेष बीमारी के विकास और पाठ्यक्रम के लिए जिम्मेदार हैं। इस मामले में चिकित्सीय लक्ष्यों का मुख्य वर्ग कोशिका झिल्ली प्रोटीन है जो कोशिका को सीधा संकेत संचरण प्रदान करने के लिए जिम्मेदार संरचनाएं हैं। पहले से ही आज, लगभग आधी दवाएं कोशिका झिल्ली को प्रभावित करती हैं, और भविष्य में उनमें से केवल अधिक ही होंगी। यह लेख झिल्ली प्रोटीन की जैविक भूमिका से परिचित कराने के लिए समर्पित है।
कोशिका झिल्ली की संरचना और कार्य
स्कूल के पाठ्यक्रम से, कई लोग शरीर की संरचनात्मक इकाई - कोशिका की संरचना को याद करते हैं। एक जीवित कोशिका की संरचना में एक विशेष स्थान प्लास्मलेम्मा (झिल्ली) द्वारा खेला जाता है, जो इंट्रासेल्युलर स्पेस को अपने पर्यावरण से अलग करता है। इस प्रकार, इसका मुख्य कार्य सेलुलर सामग्री और बाह्य अंतरिक्ष के बीच बाधा उत्पन्न करना है। लेकिन यह प्लास्मालेम्मा का एकमात्र कार्य नहीं है। से संबंधित अन्य झिल्ली कार्यों मेंसबसे पहले झिल्ली प्रोटीन के साथ स्रावित करें:
- सुरक्षात्मक (एंटीजनों को बांधना और कोशिका में उनके प्रवेश को रोकना)।
- परिवहन (कोशिका और पर्यावरण के बीच पदार्थों के आदान-प्रदान को सुनिश्चित करना)।
- सिग्नल (अंतर्निहित रिसेप्टर प्रोटीन कॉम्प्लेक्स सेल चिड़चिड़ापन और विभिन्न बाहरी प्रभावों के प्रति इसकी प्रतिक्रिया प्रदान करते हैं)।
- ऊर्जा - ऊर्जा के विभिन्न रूपों का परिवर्तन: यांत्रिक (फ्लैजेला और सिलिया), विद्युत (तंत्रिका आवेग) और रासायनिक (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड अणुओं का संश्लेषण)।
- संपर्क (डेस्मोसोम और प्लास्मोडेसमाटा का उपयोग करने वाली कोशिकाओं के बीच संचार प्रदान करना, साथ ही प्लास्मोल्मा के फोल्ड और आउटग्रोथ)।
झिल्ली की संरचना
कोशिका झिल्ली लिपिड की दोहरी परत होती है। बाइलेयर दो भागों के लिपिड अणु में विभिन्न गुणों के साथ उपस्थिति के कारण बनता है - एक हाइड्रोफिलिक और एक हाइड्रोफोबिक खंड। झिल्ली की बाहरी परत हाइड्रोफिलिक गुणों के साथ ध्रुवीय "सिर" द्वारा बनाई जाती है, और लिपिड के हाइड्रोफोबिक "पूंछ" बिलीयर के अंदर बदल जाते हैं। लिपिड के अलावा, झिल्ली की संरचना में प्रोटीन भी शामिल है। 1972 में, अमेरिकी सूक्ष्म जीवविज्ञानी एस.डी. गायक (एस. जोनाथन सिंगर) और जी.एल. निकोलसन (गर्थ एल। निकोलसन) ने झिल्ली की संरचना का एक द्रव-मोज़ेक मॉडल प्रस्तावित किया, जिसके अनुसार झिल्ली प्रोटीन लिपिड बाईलेयर में "तैरते" हैं। इस मॉडल को जर्मन जीवविज्ञानी काई सिमंस (1997) द्वारा संबद्ध प्रोटीन (लिपिड राफ्ट) के साथ कुछ सघन क्षेत्रों के गठन के संदर्भ में पूरक बनाया गया था जो झिल्ली के बाइलेयर में स्वतंत्र रूप से बहते हैं।
झिल्ली प्रोटीन की स्थानिक संरचना
विभिन्न कोशिकाओं में लिपिड और प्रोटीन का अनुपात भिन्न होता है (शुष्क भार के संदर्भ में 25 से 75% प्रोटीन से), और वे असमान रूप से स्थित होते हैं। स्थान के अनुसार, प्रोटीन हो सकते हैं:
- अभिन्न (ट्रांसमेम्ब्रेन) - झिल्ली में निर्मित। उसी समय, वे झिल्ली में प्रवेश करते हैं, कभी-कभी बार-बार। उनके बाह्य क्षेत्रों में अक्सर ओलिगोसेकेराइड श्रृंखलाएं होती हैं, जिससे ग्लाइकोप्रोटीन क्लस्टर बनते हैं।
- पेरिफेरल - मुख्य रूप से झिल्लियों के अंदर स्थित होता है। झिल्ली लिपिड के साथ संचार प्रतिवर्ती हाइड्रोजन बांड द्वारा प्रदान किया जाता है।
- लंगर - मुख्य रूप से कोशिका के बाहर स्थित होता है और सतह पर उन्हें धारण करने वाला "लंगर" बाइलेयर में डूबा हुआ एक लिपिड अणु होता है।
कार्यक्षमता और जिम्मेदारियां
झिल्ली प्रोटीन की जैविक भूमिका विविध है और उनकी संरचना और स्थान पर निर्भर करती है। इनमें रिसेप्टर प्रोटीन, चैनल प्रोटीन (आयनिक और पोरिन), ट्रांसपोर्टर, मोटर और संरचनात्मक प्रोटीन क्लस्टर शामिल हैं। सभी प्रकार के झिल्ली प्रोटीन रिसेप्टर्स, किसी भी प्रभाव के जवाब में, अपनी स्थानिक संरचना को बदलते हैं और कोशिका की प्रतिक्रिया बनाते हैं। उदाहरण के लिए, इंसुलिन रिसेप्टर कोशिका में ग्लूकोज के प्रवेश को नियंत्रित करता है, और दृष्टि के अंग की संवेदनशील कोशिकाओं में रोडोप्सिन प्रतिक्रियाओं का एक झरना ट्रिगर करता है जो तंत्रिका आवेग की उपस्थिति का कारण बनता है। झिल्ली प्रोटीन चैनलों की भूमिका आयनों को परिवहन करना और आंतरिक और बाहरी वातावरण के बीच उनकी सांद्रता (ढाल) में अंतर बनाए रखना है। उदाहरण के लिए,सोडियम-पोटेशियम पंप संबंधित आयनों का आदान-प्रदान और पदार्थों के सक्रिय परिवहन प्रदान करते हैं। पोरिन - प्रोटीन के माध्यम से - पानी के अणुओं, ट्रांसपोर्टरों के हस्तांतरण में शामिल होते हैं - एक एकाग्रता ढाल के खिलाफ कुछ पदार्थों के हस्तांतरण में। बैक्टीरिया और प्रोटोजोआ में, फ्लैगेला की गति आणविक प्रोटीन मोटर्स द्वारा प्रदान की जाती है। संरचनात्मक झिल्ली प्रोटीन स्वयं झिल्ली का समर्थन करते हैं और अन्य प्लाज्मा झिल्ली प्रोटीन की बातचीत सुनिश्चित करते हैं।
झिल्ली प्रोटीन, प्रोटीन झिल्ली
झिल्ली एक गतिशील और बहुत सक्रिय वातावरण है, और इसमें स्थित और काम करने वाले प्रोटीन के लिए एक निष्क्रिय मैट्रिक्स नहीं है। यह झिल्ली प्रोटीन के काम को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है, और लिपिड राफ्ट, चलते हुए, प्रोटीन अणुओं के नए सहयोगी बंधन बनाते हैं। कई प्रोटीन बस भागीदारों के बिना काम नहीं करते हैं, और उनकी अंतर-आणविक बातचीत झिल्ली की लिपिड परत की प्रकृति द्वारा प्रदान की जाती है, जिसका संरचनात्मक संगठन, बदले में, संरचनात्मक प्रोटीन पर निर्भर करता है। अंतःक्रिया और अन्योन्याश्रयता के इस नाजुक तंत्र में गड़बड़ी से झिल्ली प्रोटीन की शिथिलता और मधुमेह और घातक ट्यूमर जैसी कई बीमारियां होती हैं।
संरचनात्मक संगठन
झिल्ली प्रोटीन की संरचना और संरचना के बारे में आधुनिक विचार इस तथ्य पर आधारित हैं कि झिल्ली के परिधीय भाग में, उनमें से अधिकांश में शायद ही कभी एक होता है, अधिक बार कई संबद्ध ओलिगोमेराइजिंग अल्फा-हेलिकॉप्टर। इसके अलावा, यह संरचना है जो फ़ंक्शन के प्रदर्शन की कुंजी है। हालांकि, यह प्रकार के अनुसार प्रोटीन का वर्गीकरण हैसंरचनाएं कई और आश्चर्य ला सकती हैं। सौ से अधिक वर्णित प्रोटीनों में से, ऑलिगोमेराइजेशन के प्रकार के संदर्भ में सबसे अधिक अध्ययन किया जाने वाला झिल्ली प्रोटीन ग्लाइकोफोरिन ए (एरिथ्रोसाइट प्रोटीन) है। ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन के लिए, स्थिति अधिक जटिल दिखती है - केवल एक प्रोटीन का वर्णन किया गया है (बैक्टीरिया का प्रकाश संश्लेषक प्रतिक्रिया केंद्र - बैक्टीरियरहोडॉप्सिन)। झिल्ली प्रोटीन (10-240 हजार डाल्टन) के उच्च आणविक भार को देखते हुए, आणविक जीवविज्ञानी के पास अनुसंधान के लिए एक विस्तृत क्षेत्र है।
सेल सिग्नलिंग सिस्टम
प्लाज्मा झिल्ली के सभी प्रोटीनों में एक विशेष स्थान ग्राही प्रोटीन का है। यह वे हैं जो विनियमित करते हैं कि कौन से सिग्नल सेल में प्रवेश करते हैं और कौन से नहीं। सभी बहुकोशिकीय और कुछ जीवाणुओं में विशेष अणुओं (सिग्नल) के माध्यम से सूचना का संचार होता है। इन सिग्नलिंग एजेंटों में हार्मोन (विशेष रूप से कोशिकाओं द्वारा स्रावित प्रोटीन), गैर-प्रोटीन संरचनाएं और व्यक्तिगत आयन हैं। उत्तरार्द्ध को तब छोड़ा जा सकता है जब पड़ोसी कोशिकाएं क्षतिग्रस्त हो जाती हैं और दर्द सिंड्रोम के रूप में प्रतिक्रियाओं का एक झरना ट्रिगर करती हैं, शरीर की मुख्य रक्षा तंत्र।
औषध विज्ञान के लिए लक्ष्य
यह झिल्ली प्रोटीन है जो फार्माकोलॉजी के मुख्य लक्ष्य हैं, क्योंकि वे ऐसे बिंदु हैं जिनसे अधिकांश संकेत गुजरते हैं। एक दवा को "लक्षित" करना, इसकी उच्च चयनात्मकता सुनिश्चित करना - औषधीय एजेंट बनाने में यह मुख्य कार्य है। केवल एक विशिष्ट प्रकार या रिसेप्टर के एक उपप्रकार पर एक चयनात्मक प्रभाव केवल एक प्रकार की शरीर कोशिकाओं पर प्रभाव होता है। ऐसा चयनात्मकउदाहरण के लिए, जोखिम ट्यूमर कोशिकाओं को सामान्य कोशिकाओं से अलग कर सकता है।
भविष्य की दवाएं
नई पीढ़ी की दवाओं के निर्माण में झिल्ली प्रोटीन के गुणों और विशेषताओं का उपयोग पहले से ही किया जा रहा है। ये प्रौद्योगिकियां कई अणुओं या नैनोकणों से एक दूसरे के साथ "क्रॉसलिंक्ड" से मॉड्यूलर फार्माकोलॉजिकल संरचनाओं के निर्माण पर आधारित हैं। "लक्षित" भाग कोशिका झिल्ली पर कुछ रिसेप्टर प्रोटीन को पहचानता है (उदाहरण के लिए, जो ऑन्कोलॉजिकल रोगों के विकास से जुड़े हैं)। इस भाग में कोशिका में प्रोटीन उत्पादन की प्रक्रियाओं में एक झिल्ली-नष्ट करने वाला एजेंट या अवरोधक जोड़ा जाता है। एपोप्टोसिस (स्वयं की मृत्यु का कार्यक्रम) या इंट्रासेल्युलर परिवर्तनों के कैस्केड के किसी अन्य तंत्र का विकास एक औषधीय एजेंट के संपर्क के वांछित परिणाम की ओर जाता है। नतीजतन, हमारे पास कम से कम साइड इफेक्ट वाली दवा है। पहली ऐसी कैंसर से लड़ने वाली दवाएं पहले से ही नैदानिक परीक्षणों में हैं और जल्द ही अत्यधिक प्रभावी उपचार बन जाएंगी।
संरचनात्मक जीनोमिक्स
प्रोटीन अणुओं का आधुनिक विज्ञान तेजी से सूचना प्रौद्योगिकी की ओर बढ़ रहा है। अनुसंधान का एक व्यापक मार्ग - कंप्यूटर डेटाबेस में संग्रहीत की जा सकने वाली हर चीज का अध्ययन और वर्णन करना और फिर इस ज्ञान को लागू करने के तरीकों की तलाश करना - यही आधुनिक आणविक जीवविज्ञानी का लक्ष्य है। सिर्फ पंद्रह साल पहले, वैश्विक मानव जीनोम परियोजना शुरू हुई थी, और हमारे पास पहले से ही मानव जीन का एक अनुक्रमित नक्शा है। दूसरी परियोजना, जिसका उद्देश्य परिभाषित करना हैसभी "प्रमुख प्रोटीन" की स्थानिक संरचना - संरचनात्मक जीनोमिक्स - अभी भी पूर्ण से दूर है। स्थानिक संरचना अब तक पाँच मिलियन से अधिक मानव प्रोटीनों में से केवल 60,000 के लिए निर्धारित की गई है। और जबकि वैज्ञानिकों ने सामन जीन के साथ केवल चमकदार पिगलेट और ठंड प्रतिरोधी टमाटर उगाए हैं, संरचनात्मक जीनोमिक्स प्रौद्योगिकियां वैज्ञानिक ज्ञान का एक चरण बनी हुई हैं, जिसका व्यावहारिक अनुप्रयोग आने में लंबा नहीं होगा।
