इस लेख में हम एक सुलभ तरीके से समझाने की कोशिश करेंगे कि पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स क्या है और प्रक्रिया की जैव रसायन, एंजाइम और कोएंजाइम की संरचना को प्रकट करने के लिए, प्रकृति में इस परिसर की भूमिका और महत्व को इंगित करने के लिए और मानव जीवन। इसके अलावा, परिसर के कार्यात्मक उद्देश्य के उल्लंघन और उनके प्रकट होने के समय के संभावित परिणामों पर विचार किया जाएगा।
अवधारणा का परिचय
पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स (पीडीएच) एक प्रोटीन प्रकार का कॉम्प्लेक्स है जिसकी भूमिका डीकार्बोक्सिलेशन के परिणामस्वरूप पाइरूवेट के ऑक्सीकरण को अंजाम देना है। इस परिसर में 3 एंजाइम होते हैं, साथ ही सहायक कार्यों के कार्यान्वयन के लिए आवश्यक दो प्रोटीन भी होते हैं। पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स को कार्य करने के लिए, कुछ कॉफ़ैक्टर्स मौजूद होना चाहिए। उनमें से पांच हैं: सीओए, निकोटीनैमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड, फ्लेविन एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड, थायमिन पाइरोफॉस्फेट और लिपोएट।
जीवाणु जीवों में पीडीएच का स्थानीयकरण साइटोप्लाज्म में केंद्रित होता है, यूकेरियोटिक कोशिकाएं इसे संग्रहीत करती हैंमाइटोकॉन्ड्रिया पर मैट्रिक्स में।
पाइरूवेट डीकार्बाक्सिलेशन से संबद्ध
पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स का महत्व पाइरूवेट की ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया में निहित है। इस प्रक्रिया के सार पर विचार करें।
डीकार्बोक्सिलेशन के प्रभाव में पाइरूवेट ऑक्सीकरण का तंत्र एक जैव रासायनिक प्रकृति की एक प्रक्रिया है, जिसमें एकवचन में CO2 अणु की दरार होती है, और फिर यह अणु को पाइरूवेट में जोड़ा जाता है, जो डीकार्बोक्सिलेशन के अधीन होता है और कोएंजाइम ए (सीओए) से संबंधित होता है। इस प्रकार एसिटाइल-कोए का निर्माण होता है। यह घटना ग्लाइकोलाइसिस की प्रक्रियाओं और ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र के बीच एक मध्यवर्ती स्थान रखती है। पाइरूवेट डाइकारबॉक्साइलेशन की प्रक्रिया एक जटिल एमपीसी की भागीदारी के साथ की जाती है, जिसमें पहले उल्लेख किया गया है, जिसमें तीन एंजाइम और दो सहायक प्रोटीन शामिल हैं।
कोएंजाइम की भूमिका
पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स के लिए, एंजाइम एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। हालांकि, वे अपना काम केवल पांच कोएंजाइम या कृत्रिम प्रकार के समूहों की उपस्थिति में शुरू कर सकते हैं जो ऊपर सूचीबद्ध थे। प्रक्रिया ही अंततः इस तथ्य की ओर ले जाएगी कि एसाइल समूह को सीओए-एसिटाइल में शामिल किया जाएगा। कोएंजाइम की बात करें तो, आपको यह जानने की जरूरत है कि उनमें से चार विटामिन डेरिवेटिव से संबंधित हैं: थायमिन, राइबोफ्लेविन, नियासिन और पैंटोथेनिक एसिड।
Flavina adenine dinucleotide और nicotinamide adenine dinucleotide इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण में शामिल हैं, और thiamine पायरोफॉस्फेट, जिसे कई लोगों के रूप में जाना जाता हैपाइरूवेट डिकारबॉक्सिलिक कोएंजाइम, किण्वन प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करता है।
थियोल समूह का सक्रियण
एसिटिलेशन कोएंजाइम (ए) - में एक थियोल-प्रकार समूह (-एसएच) होता है, जो बहुत सक्रिय होता है, सीओए के लिए एक पदार्थ के रूप में कार्य करना महत्वपूर्ण और आवश्यक होता है जो एसाइल समूह को थियोल और फॉर्म में स्थानांतरित कर सकता है। थियोथर। थिओल्स (थियोएथर) के एस्टर में एक मुक्त प्रकृति की हाइड्रोलिसिस ऊर्जा की काफी उच्च दर होती है, इसलिए उनके पास एक एसाइल समूह को विभिन्न प्रकार के स्वीकर्ता अणुओं में स्थानांतरित करने की उच्च क्षमता होती है। इसीलिए एसिटाइल सीओए को समय-समय पर सक्रिय सीएच3COOH कहा जाता है।
इलेक्ट्रॉन ट्रांसफर
विटामिन के व्युत्पन्न चार सहकारकों के अलावा, पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज परिसर का 5वां सहकारक है, जिसे लिपोएट कहा जाता है। इसमें 2 थियोल-प्रकार के समूह हैं जो प्रतिवर्ती ऑक्सीकरण से गुजर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक डाइसल्फ़ाइड बॉन्ड (-S-S-) बनता है, जो कि प्रोटीन में अमीनो एसिड और सिस्टीन अवशेषों के बीच यह प्रक्रिया कैसे आगे बढ़ती है। ऑक्सीकरण और पुनर्प्राप्त करने की क्षमता लिपोएट को न केवल एसाइल समूह का, बल्कि इलेक्ट्रॉनों का भी वाहक होने की क्षमता देती है।
एंजाइमी किट
एंजाइमों में, पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स में तीन मुख्य घटक शामिल हैं। पहला एंजाइम पाइरूवेट डिहाइड्रोसेनेज (E1) है। दूसरा एंजाइम हैडाइहाइड्रोलिपॉयल डिहाइड्रोजनेज (ई3)। तीसरा डाइहाइड्रोलिपॉयलट्रांससेटाइलेज़ (ई2) है। पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स में ये एंजाइम शामिल हैं, जो उन्हें बड़ी संख्या में प्रतियों में संग्रहीत करते हैं। प्रत्येक एंजाइम की प्रतियों की संख्या भिन्न हो सकती है, और इसलिए परिसर का आकार बहुत भिन्न हो सकता है। स्तनधारियों में पीडीएच परिसर लगभग 50 नैनोमीटर व्यास का होता है। यह राइबोसोम के व्यास से 5-6 गुना बड़ा होता है। ऐसे संकुल बहुत बड़े होते हैं, इसलिए उन्हें इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी में पहचाना जा सकता है।
ग्राम-पॉजिटिव बेसिलस स्टीयरोथर्मोफिलस जीवाणु के पीडीएच में डायहाइड्रोलिपॉयल ट्रांसएसेटाइलस की साठ समान प्रतियां होती हैं, जो बदले में लगभग 25 नैनोमीटर व्यास में एक पंचकोणीय-प्रकार का डोडेकाहेड्रॉन बनाती हैं। ग्राम-पॉजिटिव जीवाणु एस्चेरिचिया कोलाई में ई2, बिल्ली की चौबीस प्रतियां होती हैं। लिपोएट के कृत्रिम समूह को स्वयं से जोड़ता है, और यह ई2 में शामिल लाइसिन अवशेषों के अमीनो समूह के साथ एक एमाइड-प्रकार का बंधन स्थापित करता है।
Dihydrolipoyltransacetylase 3 डोमेन के परस्पर क्रिया द्वारा बनाया गया है जिसमें कार्यात्मक अंतर हैं। ये हैं: एक एमिनोटर्मिनल लिपॉयल डोमेन जिसमें लाइसिन अवशेष होता है और एक लिपोएट से जुड़ा होता है; बाध्यकारी डोमेन (केंद्रीय ई1- और ई3-); आंतरिक acyltransferase डोमेन, जिसमें सक्रिय प्रकार acyltransferase केंद्र शामिल हैं।
यीस्ट पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स में केवल एक लिपॉयल-प्रकार का डोमेन होता है, स्तनधारियों के पास दो ऐसे डोमेन होते हैं, और जीवाणु एस्चेरिचिया कोलाई में तीन होते हैं। अमीनो एसिड का लिंकर अनुक्रम जो हैंबीस से तीस अमीनो एसिड अवशेषों में से, E2 साझा करता है, जबकि एलेनिन और प्रोलाइन अवशेष अमीनो एसिड अवशेषों के साथ परस्पर जुड़े होते हैं जो चार्ज किए जाते हैं। इन लिंकर्स में अक्सर विस्तारित आकार होते हैं। यह सुविधा इस तथ्य को प्रभावित करती है कि वे 3 डोमेन साझा करते हैं।
उत्पत्ति का संबंध
E1 अपने सक्रिय केंद्र के साथ TTP के साथ संबंध स्थापित करता है, और सक्रिय केंद्र E3 FAD के साथ संबंध स्थापित करता है। मानव शरीर में टेट्रामर के रूप में एंजाइम E1 होता है, जिसमें चार सबयूनिट होते हैं: दो E1alpha और दो E 1 बीटा. नियामक प्रोटीन प्रोटीन किनेज और फॉस्फोप्रोटीन फॉस्फेट के रूप में प्रस्तुत किए जाते हैं। इस प्रकार की संरचना (E1- E2- E 3) विकासवादी शिक्षा में रूढ़िवाद का एक तत्व बना हुआ है। समान संरचना और संरचना वाले कॉम्प्लेक्स विभिन्न प्रकार की प्रतिक्रियाओं में भाग ले सकते हैं जो मानक से भिन्न होते हैं, उदाहरण के लिए, जब क्रेब्स चक्र के दौरान α-ketoglutarate का ऑक्सीकरण होता है, α-keto एसिड भी ऑक्सीकृत होता है, जो कि कैटोबोलिक उपयोग के कारण बनता है। ब्रांकेड-प्रकार के अमीनो एसिड: वेलिन, ल्यूसीन और आइसोल्यूसीन।
पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स में एंजाइम E3 होता है, जो अन्य कॉम्प्लेक्स में भी पाया जाता है। प्रोटीन संरचना, सहकारक और प्रतिक्रिया तंत्र की समानता एक सामान्य उत्पत्ति की ओर इशारा करती है। लिपोएट लाइसिन E2 से जुड़ा होता है, और एक प्रकार का "हाथ" बनाया जाता है जो सक्रिय केंद्र E1 से स्थानांतरित करने में सक्षम होता है। सक्रिय केंद्र ई 2 औरई3, जो लगभग 5 एनएम है।
पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स में यूकेरियोट्स में E3BP के बारह सबयूनिट होते हैं (E3 - गैर-उत्प्रेरक प्रकृति का एक बाध्यकारी प्रोटीन)। इस प्रोटीन का सही स्थान ज्ञात नहीं है। एक परिकल्पना है कि यह प्रोटीन सबड के कुछ उपसमुच्चय को प्रतिस्थापित करता है। ई2 गाय पीडीएच में।
सूक्ष्मजीवों के साथ संचार
माना गया परिसर कुछ प्रकार के अवायवीय जीवाणुओं में निहित है। हालांकि, उनकी संरचना में पीडीएच वाले जीवाणु जीवों की संख्या कम है। बैक्टीरिया में कॉम्प्लेक्स द्वारा किए गए कार्य, एक नियम के रूप में, सामान्य प्रक्रियाओं में कम हो जाते हैं। उदाहरण के लिए, ज़िमोनोमोनस मोबिलिस जीवाणु में पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स की भूमिका अल्कोहलिक किण्वन है। ऐसे उद्देश्यों के लिए पाइरूवेट बैक्टीरिया का 98% तक उपयोग किया जाएगा। शेष कुछ प्रतिशत कार्बन डाइऑक्साइड, निकोटीनैमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड, एसिटाइल-सीओए आदि में ऑक्सीकृत हो जाते हैं। ज़ाइमोमोनस मोबिलिस में पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स की संरचना दिलचस्प है। इस सूक्ष्मजीव में चार एंजाइम होते हैं: E1alpha, E1beta, E2 और E 3। इस जीवाणु के पीडीएच में ई1बीटा के भीतर एक लिपॉयल डोमेन होता है, जो इसे अद्वितीय बनाता है। परिसर का मूल ई2 है, और परिसर का संगठन स्वयं एक पंचकोणीय डोडेकेहेड्रॉन का रूप लेता है। Zymomonas mobilis में ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र के एंजाइमों की एक पूरी श्रृंखला नहीं है, और इसलिए इसका PDH केवल उपचय कार्यों में लगा हुआ है।
मनुष्य में पीडीएच
मनुष्य, अन्य जीवित जीवों की तरह,पीडीएच एन्कोडिंग करने वाले जीन हैं। जीन E1alpha - PDHA 1 X गुणसूत्र पर PDH की कमी के लिए स्थानीयकृत है। रोग के लक्षण हल्के लैक्टिक एसिडोसिस समस्याओं से लेकर शरीर के विकास में घातक विकृतियों तक बहुत भिन्न हो सकते हैं। जिन पुरुषों के एक्स गुणसूत्र में एक समान एलील शामिल है, वे जल्द ही बहुत कम उम्र में मर जाएंगे। महिला व्यक्ति भी इस बीमारी से प्रभावित होती हैं, लेकिन कुछ हद तक, और समस्या स्वयं किसी भी एक्स गुणसूत्र के निष्क्रिय होने की है।
म्यूटेशन की समस्या
E1बीटा - PDHB - तीसरे गुणसूत्र पर स्थित होता है। उत्परिवर्ती प्रकार के केवल दो एलील इस जीन के लिए जाने जाते हैं, जो एक समयुग्मक स्थिति में होने के कारण, पूरे वर्ष घातक परिणाम देते हैं, जो विकृतियों से जुड़ा होता है।
शायद इसी तरह के अन्य एलील भी हैं जो जीव के पूर्ण विकास से पहले मौत का कारण बन सकते हैं। E2 - DLAT - ग्यारहवें गुणसूत्र पर केंद्रित है। मैनकाइंड इस जीन के दो एलील के बारे में जानता है जो भविष्य में समस्याएं पैदा करेगा, लेकिन सही आहार इसकी भरपाई कर सकता है। इस जीन में अन्य उत्परिवर्तन के कारण गर्भ के अंदर भ्रूण की मृत्यु होने की बहुत अधिक संभावना है। E3 - dld - सातवें गुणसूत्र पर स्थित है और इसमें बड़ी संख्या में एलील शामिल हैं। पर्याप्तउनमें से एक बड़ा प्रतिशत आनुवंशिक प्रकृति के रोगों की घटना की ओर जाता है, जो अमीनो एसिड चयापचय के उल्लंघन से जुड़ा होगा।
निष्कर्ष
हमने विचार किया है कि जीवों के लिए पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स कितना महत्वपूर्ण है। इसमें होने वाली प्रतिक्रियाएं मुख्य रूप से ऑक्सीकरण द्वारा पाइरूवेट के डीकार्बाक्सिलेशन के उद्देश्य से होती हैं, और पीडीएच स्वयं अत्यधिक विशिष्ट है, लेकिन विभिन्न परिस्थितियों में, कुछ कारणों से, यह एक अलग प्रकृति के कार्य भी कर सकता है, उदाहरण के लिए, किण्वन में भाग लेना। हमने यह भी पाया कि पाइरूवेट ऑक्सीकरण में शामिल प्रोटीन-प्रकार के परिसरों में पाँच एंजाइम होते हैं जो केवल पाँच सहकारकों की उपस्थिति में क्रियाशील रहते हैं। डीकार्बोक्सिलेशन के जटिल तंत्र के एल्गोरिथ्म में कोई भी परिवर्तन गंभीर विकृति पैदा कर सकता है और यहां तक कि व्यक्ति की मृत्यु भी हो सकती है।
