माइक्रोफिल्मेंट्स: विशेषताएं, संरचना, कार्य, विकृति - जीवविज्ञान - 2025

Microfilaments या तंतु actin, कोशिकाओं (microfilaments, सूक्ष्मनलिकाएं और माध्यमिक तंतुओं) की cytoskeleton के तीन मुख्य घटक में से एक हैं और एक प्रोटीन actin कहा जाता है (पॉलिमर actin) के छोटे तंतु से बनी हैं।

यूकेरियोट्स में, एक्टिन माइक्रोफिल्मेंट्स के लिए कोड बनाने वाले जीन सभी जीवों में अत्यधिक संरक्षित हैं, यही वजह है कि उन्हें अक्सर विभिन्न प्रकार के अध्ययनों के लिए आणविक मार्कर के रूप में उपयोग किया जाता है।

एक सेल दाग के एक्टिन फिलामेंट्स की तस्वीर (स्रोत: हावर्ड विन्डिन विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से)

माइक्रोफ़िल्मेंट्स पूरे साइटोसोल में वितरित किए जाते हैं, लेकिन वे विशेष रूप से प्लाज्मा झिल्ली के अंतर्निहित क्षेत्र में प्रचुर मात्रा में होते हैं, जहां वे एक जटिल नेटवर्क बनाते हैं और साइटोस्केलेटन बनाने के लिए अन्य विशेष प्रोटीन के साथ जुड़ते हैं।

स्तनधारी कोशिकाओं के साइटोप्लाज्म में माइक्रोफ़िल्मेंट नेटवर्क एक्टिन के लिए वर्णित छह जीनों में से दो द्वारा एन्कोडेड हैं, जो माइक्रोफ़िल्मेंट्स की गतिशीलता में शामिल हैं और स्टेम कोशिकाओं के भेदभाव के दौरान भी बहुत महत्वपूर्ण हैं।

कई लेखक इस बात से सहमत हैं कि अधिकांश यूकेरियोटिक कोशिकाओं के साइटोस्केलेटन में माइक्रोफ़िल्मेंट सबसे विविध, बहुमुखी और महत्वपूर्ण प्रोटीन हैं, और यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि ये प्रोकैरियोटिक सूक्ष्मजीवों में नहीं पाए जाते हैं।

इस प्रकार की कोशिकाओं में, दूसरी ओर, फिलामेंट्स होते हैं जो माइक्रोफ़िल्मेंट्स के समरूप होते हैं, लेकिन जो एक अन्य प्रोटीन से बने होते हैं: एमआरईबी प्रोटीन।

वर्तमान में, इस प्रोटीन को जीन एन्कोडिंग को यूकेरियोट्स में एक्टिन के लिए एक संभावित पैतृक जीन माना जाता है। हालांकि, एमिनो प्रोटीन बनाने वाले एमिनो एसिड का अनुक्रम होमोलॉजी एक्टिन अनुक्रम के संबंध में केवल 15% है।

जैसा कि वे साइटोस्केलेटन का एक मूलभूत हिस्सा हैं, सूक्ष्मनलिकाएं और मध्यवर्ती फ़िलामेंट्स और एक्टिन माइक्रोफ़िल्मेंट्स (साइटोस्केलेटन) दोनों में कोई भी फेनोटाइपिक दोष अलग सेलुलर और प्रणालीगत विकृति पैदा कर सकता है।

विशेषताएँ और संरचना

माइक्रोफिलामेंट्स एक्टिन फैमिली प्रोटीन मोनोमर्स से बने होते हैं, जो यूकेरियोटिक कोशिकाओं में अत्यधिक प्रचुर मात्रा में सिकुड़ने वाले प्रोटीन होते हैं, क्योंकि वे मांसपेशियों के संकुचन में भी भाग लेते हैं।

इन फिलामेंट्स का व्यास 5 से 7 एनएम के बीच होता है, यही कारण है कि उन्हें पतले फिलामेंट्स के रूप में भी जाना जाता है और एक्टिन के दो रूपों से बना है: गोलाकार रूप (जी एक्टिन) और फिलामेंटस फॉर्म (एफ एक्टिन)।

साइटोस्केलेटन में भाग लेने वाले प्रोटीन को β और, एक्टिन्स के रूप में जाना जाता है, जबकि जो संकुचन में भाग लेते हैं वे आमतौर पर α एक्टिन होते हैं।

साइटोसोल में गोलाकार एक्टिन और फिलामेंटस एक्टिन का अनुपात सेलुलर जरूरतों पर निर्भर करता है, क्योंकि माइक्रोफ़िल्मेंट्स अत्यधिक परिवर्तनशील और बहुमुखी संरचनाएं हैं, जो लगातार बढ़ते जा रहे हैं और पोलीमराइजेशन और डीपोलाइराइज़ेशन द्वारा छोटा कर रहे हैं।

जी एक्टिन एक छोटा गोलाकार प्रोटीन है, जो लगभग 400 एमिनो एसिड से बना होता है और लगभग 43 kDa के आणविक भार के साथ होता है।

G-actin monomers जो microfilaments बनाते हैं, एक पेचदार स्ट्रैंड के रूप में व्यवस्थित होते हैं, क्योंकि प्रत्येक अगले के साथ जुड़ने पर एक मोड़ से गुजरता है।

जी एक्टिन सीए 2 + और एटीपी के एक अणु के साथ जुड़ता है, जो इसके गोलाकार रूप को स्थिर करता है; जबकि एफ-एक्टिन को एटीपी अणु के टर्मिनल फॉस्फेट के हाइड्रोलिसिस के बाद जी-एक्टिन में प्राप्त किया जाता है, जो पोलीमराइजेशन में योगदान देता है।

संगठन

एक्टिन फिलामेंट्स को "बंडलों" या "नेटवर्क" में व्यवस्थित किया जा सकता है, जिसमें कोशिकाओं के भीतर अलग-अलग कार्य होते हैं। बंडलों में काफी कठोर क्रॉस ब्रिज से जुड़ी समानांतर संरचनाएं होती हैं।

दूसरी ओर नेटवर्क, अर्ध-ठोस जैल के गुणों के साथ तीन-आयामी जाल की तरह ढीली संरचनाएं हैं।

कई प्रोटीन हैं जो एक्टिन फ़िलामेंट्स या माइक्रोफ़िल्मेंट्स के साथ जुड़ते हैं और एबीपी (एक्टिन बाइंडिंग प्रोटीन) के रूप में जाने जाते हैं, जिनके लिए इसके लिए विशिष्ट साइटें हैं।

इन प्रोटीनों में से कई माइक्रोफ़िल्मेंट्स को साइटोस्केलेटन के अन्य दो घटकों के साथ बातचीत करने की अनुमति देते हैं: सूक्ष्मनलिकाएं और मध्यवर्ती फ़िलामेंट्स, साथ ही प्लाज्मा झिल्ली के आंतरिक चेहरे पर अन्य घटकों के साथ।

अन्य प्रोटीन जो माइक्रोफिल्मेंट्स के साथ बातचीत करते हैं, उनमें परमाणु लामिना और स्पेक्ट्रिन (लाल रक्त कोशिकाओं में) शामिल हैं।

एक्टिन फिलामेंट्स कैसे बनते हैं?

चूंकि गोलाकार एक्टिन मोनोमर्स हमेशा उसी तरह से बाँधते हैं, उसी दिशा में उन्मुख होते हैं, माइक्रोफ़िल्मेंट्स में एक परिभाषित ध्रुवता होती है, जिसमें दो छोर होते हैं: एक "अधिक" और एक "कम"।

इन फिलामेंट्स की ध्रुवता बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि वे अपने सकारात्मक अंत में काफी तेजी से बढ़ते हैं, जहां नए जी-एक्टिन मोनोमर्स जोड़े जाते हैं।

एक्टिन माइक्रोफिल्मेंट फॉर्मेशन का ग्राफिक प्रतिनिधित्व (स्रोत: व्युत्पन्न कार्य: रेटा (टॉक) Thin_filament_form.svg: विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से मिकेल हैग्स्ट्रस्ट्म)

एक्टिन फ़िलामेंट्स के पोलीमराइजेशन के दौरान होने वाली पहली चीज़ "न्यूक्लिएशन" के रूप में जानी जाने वाली एक प्रक्रिया है, जिसमें प्रोटीन के तीन मोनोमर्स का जुड़ाव होता है।

इस ट्रिमर में दोनों सिरों पर नए मोनोमर्स जोड़े जाते हैं, ताकि फिलामेंट बढ़ता रहे। जी-एक्टिन मोनोमर्स प्रत्येक बंधन के साथ एटीपी को हाइड्रोलाइजिंग करने में सक्षम होते हैं, जिसका पॉलीमराइजेशन की दर पर प्रभाव पड़ता है, क्योंकि एक्टिन-एटीपी मोएंस एक्टिन-एडीपी मॉएरीज़ की तुलना में अधिक कठिनाई के साथ अलग हो जाते हैं।

एटीपी पोलीमराइजेशन के लिए आवश्यक नहीं है और इसकी हाइड्रोलिसिस की विशिष्ट भूमिका अभी तक स्पष्ट नहीं हुई है।

कुछ लेखकों का मानना ​​है कि, चूंकि एक्टिन पोलीमराइजेशन इवेंट तेजी से प्रतिवर्ती हैं, इन प्रक्रियाओं से जुड़ी एटीपी इस ऊर्जावान अणु के कुल सेलुलर कारोबार का 40% तक प्रतिनिधित्व कर सकती है।

विनियमन

एक्टिन फिलामेंट्स के पॉलीमराइजेशन और उनके डीपोलाइरलाइजेशन दोनों विशिष्ट प्रोटीनों की एक श्रृंखला द्वारा अत्यधिक विनियमित होते हैं, जो फिलामेंट्स के रीमॉडेलिंग के लिए जिम्मेदार होते हैं।

प्रोटीन के उदाहरण जो कि डीऑलिअलाइज़ेशन को नियंत्रित करते हैं, एक्टिन डिपोलीमराइजेशन फैक्टर कोफिलिन हैं। एक अन्य प्रोटीन, प्रोफिलिन का एक विपरीत कार्य होता है, क्योंकि यह मोनोमर्स के जुड़ाव (एटीपी के लिए एडीपी के आदान-प्रदान को उत्तेजित करके) को उत्तेजित करता है।

विशेषताएं

माइक्रोफ़िल्मेंट्स मायोसिन फ़िलामेंट्स के साथ इंटरैक्ट करते हैं जो कि ट्रांसमैंबरन प्रोटीन से जुड़े होते हैं जिनका साइटोसोल में एक डोमेन होता है और दूसरा सेल एक्सटीरियर में होता है, इस प्रकार सेल मोबिलिटी की प्रक्रियाओं में भाग लेता है।

प्लाज्मा झिल्ली से जुड़े ये माइक्रोफिलामेंट विभिन्न सेलुलर उत्तेजनाओं के विभिन्न वर्गों के लिए मध्यस्थता करते हैं। उदाहरण के लिए, एपिथेलियल ऊतकों में सेल आसंजन, कैथेमरीन के रूप में जानी जाने वाली ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन द्वारा संचालित होता है, जो प्रतिक्रिया कारकों को भर्ती करने के लिए माइक्रोफिल्मेंट्स के साथ बातचीत करता है।

एक्टिन फिलामेंट्स मध्यवर्ती फिलामेंट्स के साथ बातचीत करते हैं जिससे न्यूक्लियस के भीतर राइबोसोम और क्रोमोसोम जैसे प्रमुख स्थानों पर संचारित होता है।

एक्टिन माइक्रोफिलामेंट्स के इंट्रासेल्युलर मोटर फ़ंक्शन का प्रतिनिधित्व (स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से बोम्फ्रेफ़)

माइक्रोफिल्मेंट्स का एक क्लासिक और अच्छी तरह से अध्ययन किया गया कार्य मोटर प्रोटीन मायोसिन I के आंदोलन के लिए "पुल", "रेल" या "राजमार्ग" बनाने की उनकी क्षमता है, जो ऑर्गनेल से झिल्ली तक परिवहन पुटिकाओं को लोड करने में सक्षम है। स्रावी मार्गों में प्लाज्मा।

माइक्रोफ़िल्मेंट्स कोशिकांग के दौरान बनने वाली सिकुड़ा हुआ अंगूठी को स्थापित करने के लिए मायोसिन II के साथ भी बातचीत करते हैं, ठीक कोशिका विभाजन के अंतिम चरण के दौरान जिसमें स्टेम और बेटी कोशिकाओं से साइटोसोल को अलग किया जाता है।

सामान्य तौर पर, एफ-एक्टिन माइक्रोफिल्मेंट्स कुछ जीवों के वितरण को नियंत्रित करते हैं जैसे कि गोल्गी कॉम्प्लेक्स, एंडोप्लास्मिक रेटिकुलम और माइटोकॉन्ड्रिया। इसके अलावा, वे mRNAs की स्थानिक स्थिति में भी भाग लेते हैं ताकि उन्हें राइबोसोम द्वारा पढ़ा जाए।

माइक्रोफ़िल्मेंट्स के पूरे सेलुलर सेट, विशेष रूप से जो प्लाज्मा झिल्ली से निकटता से संबंधित हैं, उन कोशिकाओं के undulating झिल्ली के निर्माण में भाग लेते हैं जिनमें एक निरंतर सक्रिय आंदोलन होता है।

वे कई कोशिकाओं की सतह पर माइक्रोविली और अन्य सामान्य धक्कों के निर्माण में भी शामिल हैं।

जिगर में कार्यों का उदाहरण

माइक्रोफिलामेंट्स हेपेटोसाइट्स (यकृत कोशिकाओं) में पित्त स्राव की प्रक्रिया में और यकृत कैनालिकली के पेरिस्टाल्टिक आंदोलनों (समन्वित संकुचन) में भी भाग लेते हैं।

वे अलग-अलग साइटोसोलिक तत्वों के साथ अपने जुड़ाव के लिए प्लाज्मा झिल्ली डोमेन के भेदभाव में योगदान करते हैं और इन इंट्रासेल्युलर तत्वों की स्थलाकृति पर उनका नियंत्रण होता है।

संबंधित विकृति

संरचना में प्राथमिक दोषों के साथ या माइक्रोफ़िल्मेंट्स के संश्लेषण में नियामक प्रोटीन और एंजाइम के साथ कुछ बीमारियां हैं, इस तथ्य के बावजूद कि ये सीधे बड़ी संख्या में कार्यों में शामिल हैं।

माइक्रोफिलामेंट्स की प्राथमिक संरचना में रोगों और विकृतियों की कम दर इस तथ्य के कारण है कि, आमतौर पर, कई जीन होते हैं जो एक्टिन और इसके नियामक प्रोटीन दोनों को सांकेतिक शब्दों में बदलना करते हैं, एक घटना जिसे "आनुवंशिक अतिरेक" के रूप में जाना जाता है।

सबसे अधिक अध्ययन किए गए पैथोलॉजी में से एक उनके साइटोस्केलेटन पर ओओसाइट्स का विट्रिफिकेशन है, जहां कॉर्टिकल माइक्रोफिलमेंट्स के नेटवर्क में एक रुकावट देखी जाती है, साथ ही माइटोटिक स्पिंडल के सूक्ष्मनलिकाओं का एक डीकोलाइराइजेशन और अव्यवस्था भी होती है।

सामान्य शब्दों में, यह विट्रीफिकेशन एक क्रोमोसोमल फैलाव का कारण बनता है, क्योंकि यह सभी क्रोमैटिन के संघनन में विक्षेपण की ओर जाता है।

जिन कोशिकाओं में एक अधिक संगठन और उनके साइटोस्केलेटन में माइक्रोफिल्मेंट का अनुपात होता है, वे धारीदार मांसपेशी की कोशिकाएं होती हैं, इसलिए, अधिकांश विकृति संकुचन तंत्र की खराबी से जुड़ी होती हैं।

दोषपूर्ण या atypical microfilaments भी पगेट की बीमारी के रूप में जाना हड्डियों के रोग के साथ संबद्ध किया गया है।

संदर्भ

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