निर्जलित डिहाइड्रोजनेज: संरचना, कार्य, विनियमन, रोग - जीवविज्ञान - 2025

एस uccinato डिहाइड्रोजनेज (SDH), जिसे इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के जटिल II के रूप में भी जाना जाता है, एंजाइमी गतिविधि के साथ एक माइटोकॉन्ड्रियल प्रोटीन जटिल है जो क्रेब्स चक्र और इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला (सेलुलर श्वसन) दोनों में काम करता है।

यह एक एंजाइम है जो सभी एरोबिक कोशिकाओं में मौजूद होता है। यूकेरियोट्स में यह आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली के साथ जुड़ा हुआ एक जटिल है, जबकि प्रोकैरियोट्स में यह प्लाज्मा झिल्ली में पाया जाता है।

माइटोकॉन्ड्रियल सक्सेना डीहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स की सामान्य योजना (स्रोत: माईसेल्फ, फॉस्कोकोनोस वेक्टराइजेशन पर आधारित है। / पब्लिक डोमेन, विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से)

1910 के आस-पास खोजा गया और 1954 में सिंगर और केर्नी द्वारा शुद्ध किया गया सुसाइड डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स, कई कारणों से बड़े पैमाने पर अध्ययन किया गया है:

- क्रेब्स चक्र (साइट्रिक एसिड चक्र या ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र) और इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में दोनों काम करता है (fumarate के लिए succinate के ऑक्सीकरण को उत्प्रेरित करता है)

- इसकी गतिविधि विभिन्न सक्रियकर्ताओं और अवरोधकों द्वारा नियंत्रित की जाती है और

- एक जटिल के साथ जुड़ा हुआ है: लोहा एक हीम समूह, लैबाइल सल्फर और फ्लेविन एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड्स (एफएडी) से बाध्य नहीं है

यह परमाणु जीनोम द्वारा एन्कोड किया गया है और यह साबित किया गया है कि चार जीनों में उत्परिवर्तन जो इसके प्रत्येक सबयूनिट्स (ए, बी, सी और डी) का परिणाम देते हैं, विभिन्न नैदानिक ​​चित्रों में परिणाम हैं, अर्थात, वे दृष्टिकोण से काफी नकारात्मक हो सकते हैं मानव की भौतिक अखंडता के।

संरचना

सुसाइड डिहाइड्रोजनेज एंजाइम कॉम्प्लेक्स जीनोम द्वारा एनकोड किए गए चार सबयूनिट्स (हेटेरोटेट्रामर) से बना होता है, जो इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में एकमात्र ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन कॉम्प्लेक्स बनाता है जिसमें माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम द्वारा एन्कोड किए गए कोई भी सबयूनिट नहीं होते हैं।

इसके अलावा, यह जटिल एकमात्र है जो अपनी उत्प्रेरक कार्रवाई के दौरान आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली के माध्यम से प्रोटॉन पंप नहीं करता है।

पोर्सिन हृदय कोशिकाओं के एंजाइमैटिक कॉम्प्लेक्स के आधार पर किए गए अध्ययनों के अनुसार, सक्सेनेट डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स में निम्नलिखित शामिल हैं:

- एक हाइड्रोफिलिक " सिर " जो माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स में आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली से फैलता है और

- एक हाइड्रोफोबिक " पूंछ " जो आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली में एम्बेडेड होती है और इसमें एक छोटा सा खंड होता है जो माइटोकॉन्ड्रिया के घुलनशील इंटरमैंब्रनर स्पेस में प्रोजेक्ट करता है

सक्सिनेट डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स की संरचना (स्रोत: अंग्रेजी भाषा विकिपीडिया / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से

हाइड्रोफिलिक भाग की संरचना

हाइड्रोफिलिक सिर SdhA (70 kDa) और SdhB (27 kDa) सबयूनिट्स (Sdh1 और Sdh2 खमीर में) से बना है और इसमें कॉम्प्लेक्स का उत्प्रेरक केंद्र शामिल है।

SdhA और SdhB सबयूनिट में redox cofactors होते हैं जो कि ubiquinone (coenzyme Q10, एक अणु जो श्वसन परिसरों I, II और III के बीच इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करता है) की ओर इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण में भाग लेते हैं।

SdhA सबयूनिट में एक कॉफ़ेक्टर FAD (एक कोएंजाइम होता है जो ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रियाओं में भाग लेता है) covalently इसकी संरचना से जुड़ा हुआ है, ठीक है succinate (एंजाइम का मुख्य सब्सट्रेट) के लिए बाध्यकारी साइट पर।

SdhB सबयूनिट में 3 लौह-सल्फर (Fe-S) केंद्र होते हैं जो इलेक्ट्रॉनों के सर्वव्यापी भाग में मध्यस्थता करते हैं। 2Fe-2S केंद्रों में से एक, SdhA सबयूनिट के FAD साइट के करीब है और अन्य (4Fe-4S और 3Fe-4S) पहले से सटे हैं।

विशेष रूप से, संरचनात्मक अध्ययनों से संकेत मिलता है कि SdhB सबयूनिट हाइड्रोफिलिक उत्प्रेरक डोमेन और झिल्ली "एंकर" (हाइड्रोफोबिक) कॉम्प्लेक्स के डोमेन के बीच इंटरफेस बनाता है।

हाइड्रोफोबिक भाग की संरचना

कॉम्प्लेक्स के झिल्ली डोमेन, जैसा कि कहा गया है, SdhC (15 kDa) और SdhD (12-13 kDa) सबयूनिट्स (Sdh3 और Sdh4 खमीर में) शामिल हैं, जो प्रत्येक 3 ट्रांसमीमरिन हेलिकॉप्टर द्वारा गठित इंटीग्रेटेड प्रोटीन हैं। ।

इस डोमेन में SdhC और SdhD सबयूनिट्स के बीच इंटरफेस में एक हीम बी भाग होता है, जहां प्रत्येक दो हिस्टिडाइन लिगैंड में से एक प्रदान करता है जो उन्हें एक साथ रखता है।

इस एंजाइम में ubiquinone के लिए दो बाध्यकारी साइटों का पता लगाया गया है: एक उच्च आत्मीयता के साथ और दूसरा कम आत्मीयता के साथ।

उच्च आत्मीयता स्थल, जिसे Qp (समीपस्थ के लिए p) के रूप में जाना जाता है, माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स का सामना करता है और यह SdhB, SdhC और SdhD सब यूनिटों में स्थित विशिष्ट अमीनो एसिड अवशेषों से बना होता है।

निम्न आत्मीयता स्थल, जिसे Qd भी कहा जाता है (डिस्टल के लिए), आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली के हिस्से में है, जहां कॉम्प्लेक्स डाला जाता है, जो इंटरमेमब्रेन स्पेस के करीब है, जो कि ऑर्गेनेल मैट्रिक्स से आगे है।

एक पूरे के रूप में, कुल परिसर में 200 kDa के करीब आणविक भार होता है और प्रोटीन के प्रत्येक मिलीग्राम के लिए 4.2-5.0 नैनोमोल्स और फ्लेविन के प्रत्येक मोल के लिए लोहे के 2-4 ग्राम के अनुपात का निर्धारण किया गया है।

समारोह

एंजाइमैटिक कॉम्प्लेक्स सक्सीनेट डिहाइड्रोजनेज माइटोकॉन्ड्रिया में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, क्योंकि यह न केवल क्रेब्स चक्र (जहां यह एसिटाइल-सीओए के क्षरण में भाग लेता है) में भाग लेता है, बल्कि श्वसन श्रृंखला का भी हिस्सा है, ऊर्जा उत्पादन के लिए आवश्यक है। एटीपी के रूप में।

दूसरे शब्दों में, यह मध्यवर्ती चयापचय और एरोबिक एटीपी उत्पादन के लिए एक महत्वपूर्ण एंजाइम है।

- यह साइट्रिक एसिड चक्र में फ्यूमरेट के लिए succinate के ऑक्सीकरण के लिए जिम्मेदार है

- रसीद के ऑक्सीकरण से प्राप्त इलेक्ट्रॉनों के साथ इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के जटिल III को खिलाता है, जो ऑक्सीजन को कम करने और पानी बनाने में मदद करता है

- इलेक्ट्रॉन परिवहन आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली में एक विद्युत रासायनिक ढाल उत्पन्न करता है, जो एटीपी संश्लेषण का पक्षधर है

वैकल्पिक रूप से, इलेक्ट्रॉनों का उपयोग ऑबिकिनोन पूल से अणुओं को कम करने के लिए किया जा सकता है, सुपरऑक्साइड आयनों को कम करने के लिए आवश्यक समकक्षों का निर्माण होता है जो एक ही श्वसन श्रृंखला से उत्पन्न होते हैं या जो बाहरी स्रोतों से आते हैं।

सक्सिनेट डीहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स (स्रोत: जॉन्फस्ट / पब्लिक डोमेन, विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से)

यह कैसे काम करता है?

कॉम्प्लेक्स का एक सबयूनिट (जो सहसंयोजक एफएडी से सहवास करता है) एक सब्सट्रेट, फ्यूमरेट और सक्सेनेट के साथ-साथ उनके शारीरिक नियामकों, ऑक्सालोसेटेट (प्रतिस्पर्धी अवरोधक) और एटीपी के लिए बाध्य है।

एटीपी ऑक्सालोसेटेट और एसडीएच कॉम्प्लेक्स के बीच के बंधन को विस्थापित करता है और फिर, उन इलेक्ट्रॉनों को जो "सब्डिनेट" से साधा सबयूनिट में जाते हैं, को SdhB सबयूनिट में मौजूद आयरन और सल्फर परमाणु समूहों में स्थानांतरित कर दिया जाता है। कोएंजाइम एफएडी।

बी सबयूनिट से, ये इलेक्ट्रॉन SdhC और SdhD सबयूनिट्स के हेम बी साइटों तक पहुंचते हैं, जहां से उन्हें अपने क्विनोन बाध्यकारी साइटों के माध्यम से कोएनजाइम को "वितरित" किया जाता है।

इन ट्रांसपोर्टरों के माध्यम से और अंतिम स्वीकर्ता तक, जो ऑक्सीजन है, से इलेक्ट्रॉन का प्रवाह श्वसन श्रृंखला से जुड़े फॉस्फोराइलेशन के माध्यम से प्रत्येक इलेक्ट्रॉन जोड़े के लिए 1.5 एटीपी अणुओं के संश्लेषण के लिए युग्मित होता है।

एंजाइम दोष

जीन में म्यूटेशन सक्विनेट डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स के एक सबयूनिट को शैशवावस्था के दौरान एन्सेफैलोपैथिस का कारण बताया गया है, जबकि बी, सी और डी सबयूनिट्स को संक्रमित करने वाले जीन में उत्परिवर्तन ट्यूमर के गठन के साथ जुड़ा हुआ है।

विनियमन

सक्सिनेट डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स की गतिविधि को फास्फोराइलेशन और एसिटिलेशन जैसे ट्रांस -ट्रांसलेशन संशोधनों द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है, हालांकि सक्रिय साइट का निषेध भी हो सकता है।

कुछ लाइसिन अवशेषों की एसिटिलिकेशन इस एंजाइम की गतिविधि को कम कर सकती है और इस प्रक्रिया को एक डीरसेटाइलेज़ एंजाइम द्वारा किया जाता है जिसे SIRT3 के रूप में जाना जाता है; फॉस्फोराइलेशन का एंजाइम पर समान प्रभाव पड़ता है।

इन संशोधनों के अलावा, एसडीएच परिसर को क्रेब्स चक्र के मध्यवर्ती द्वारा भी विनियमित किया जाता है, विशेष रूप से ऑक्सीलोसेटेट और सक्सेनेट । ऑक्सालोसेटेट एक शक्तिशाली अवरोधक है, जबकि रसीला ऑक्सीलोसेटेट के पृथक्करण का पक्षधर है, एक सक्रियक के रूप में कार्य करता है।

निर्जलित डिहाइड्रोजनेज की कमी

सुसाइड डिहाइड्रोजनेज की कमी माइटोकॉन्ड्रियल श्वसन श्रृंखला की एक असामान्यता या विकार है। यह कमी SDHA (या SDHAF1), SDHB, SDHC और SDHD जीन में परिवर्तन के कारण होती है।

विभिन्न जांचों ने इन जीनों, विशेष रूप से एसडीएचए में समरूप और विषमयुग्मजी उत्परिवर्तन दिखाए हैं। इन जीनों में उत्परिवर्तन प्रोटीन में अमीनो एसिड प्रतिस्थापन का कारण बनता है (SDHA सबयूनिट्स, बी, सी, या डी में से किसी में), या अन्यथा असामान्य रूप से छोटे प्रोटीन को सांकेतिक शब्दों में बदलना।

नतीजतन, एमिनो एसिड प्रतिस्थापन और असामान्य रूप से अल्प प्रोटीन एनकोडिंग से एसडीएच एंजाइम के विकार या परिवर्तन होते हैं, जो माइटोकॉन्ड्रिया की इष्टतम क्षमता में विफलता का कारण बनते हैं। इसे ही वैज्ञानिक माइटोकॉन्ड्रियल श्वसन श्रृंखला विकार कहते हैं।

इस विकार को मनुष्यों में कई तरीकों से फेनोटाइपिक रूप से व्यक्त किया जा सकता है। सबसे अच्छी तरह से जाना जाता है: अन्य संबंधित समस्याओं में भाषा के विकास की कमी या कमी, स्पास्टिक क्वाड्रिप्लेगिया, अनैच्छिक मांसपेशी संकुचन (डिस्टोनिया), मांसपेशियों में कमजोरी और कार्डियोमायोपैथी शामिल हैं।

स्यूसिनेट डिहाइड्रोजनेज की कमी वाले कुछ रोगियों में लेह की बीमारी या केर्न्स-साइर सिंड्रोम हो सकता है।

डिहाइड्रोजनी सक्सिनेट की कमी का पता कैसे लगाया जाता है?

कुछ अध्ययनों से गुणात्मक हिस्टोकेमिकल परीक्षणों और विश्लेषणों के उपयोग के साथ-साथ श्वसन श्रृंखला के मात्रात्मक, एंजाइमैटिक जैव रासायनिक विश्लेषण का सुझाव दिया जाता है। अन्य, उनके भाग के लिए, अध्ययन के तहत सबयूनिट्स के एक्सोन के पोलीमरेज़ चेन रिएक्शन (पीसीआर) के माध्यम से पूर्ण प्रवर्धन का सुझाव देते हैं और फिर, संबंधित अनुक्रमण।

Tricarboxylic एसिड चक्र (क्रेब्स चक्र)। से लिया और संपादित किया गया: नारायणी, विकीसेरपीडिया, यासीनाइनबेट, टोटोबग्गिन्स (अलेजांद्रो पोर्टो द्वारा स्पेनिश में अनुवादित)।

संबंधित रोग

सिटिनेटेड डिहाइड्रोजनेज की कमी के कारण माइटोकॉन्ड्रियल श्वसन श्रृंखला के विकारों द्वारा उत्पादित फेनोटाइपिक अभिव्यक्तियों की एक बड़ी संख्या है। हालांकि, जब यह सिंड्रोम या बीमारियों की बात आती है, तो निम्नलिखित पर चर्चा की जाती है।

लेह सिंड्रोम

यह एक प्रगतिशील न्यूरोलॉजिकल बीमारी है, जो परमाणु जीनोम (सक्सेना डीहाइड्रोजनेज के मामले में) के उत्परिवर्तन से जुड़ी होती है, जो ऑक्सीडेटिव फॉस्फोरिलम मार्ग तक पाइरूवेट-डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स को प्रभावित करती है।

लक्षण व्यक्ति की उम्र के पहले वर्ष से पहले दिखाई देते हैं, लेकिन असामान्य मामलों में, किशोरावस्था के दौरान पहले लक्षण देखे गए हैं।

सबसे आम तौर पर देखे जाने वाले लक्षणों में से हैं: सेपियाल नियंत्रण, अनैच्छिक आंदोलनों, आवर्तक उल्टी, सांस की समस्याओं के नुकसान के साथ हाइपोटोनिया, नेत्रगोलक को हिलाने में असमर्थता, पिरामिडल और दूसरों के बीच एक्स्ट्रामाइराइडल संकेत। दौरे बहुत आम नहीं हैं।

यह संभव है कि प्रसवपूर्व निदान में बीमारी का पता लगाया जा सके। कोई ज्ञात इलाज या विशिष्ट उपचार नहीं है, लेकिन कुछ विशेषज्ञ कुछ विटामिन या कॉफैक्टर्स के साथ उपचार का सुझाव देते हैं।

गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल स्ट्रोमल ट्यूमर (GIST)

आमतौर पर जीआईएसटी कहा जाता है, यह जठरांत्र संबंधी मार्ग का एक प्रकार का ट्यूमर है, जो आमतौर पर पेट या छोटी आंत जैसे क्षेत्रों में विकसित होता है। ऐसा माना जाता है कि यह आईसीसी कोशिकाओं या काजल की अंतरालीय कोशिकाओं नामक अति विशिष्ट कोशिकाओं के एक निश्चित समूह के कारण होता है।

GISTs के कारण के बारे में अन्य विचार कुछ प्रकार के जीनों में उत्परिवर्तन हैं, जो कुछ लेखकों के अनुसार 90% ट्यूमर का कारण बनता है। इसमें शामिल जीन हैं: केआईटी, पीडीजीएफआरए, सक्सेनेट डिहाइड्रोजनेज (एसडीएच) जीन - कमी।

स्यूसिनेट डिहाइड्रोजनेज (एसडीएच) - कमी, मुख्य रूप से युवा महिलाओं में होती है, पेट में ट्यूमर पैदा करती है, और अपेक्षाकृत अक्सर लिम्फ नोड्स के लिए मेटास्टेसाइज करती है। एक छोटा प्रतिशत बच्चों में होता है और ज्यादातर मामलों में, यह SDHB सबयूनिट की अभिव्यक्ति की कमी के कारण होता है।

केर्न्स-सेयर सिंड्रोम

यह निर्धारित किया गया है कि कुछ रोगियों में निर्जलीकरण निर्जलीकरण की कमी के साथ Kearns-Sayre सिंड्रोम प्रकट हो सकता है। यह रोग माइटोकॉन्ड्रियल विकारों से संबंधित है, और नेत्रगोलक के आंदोलन की अनुपस्थिति की विशेषता है।

इस बीमारी की अन्य विशेषताएं रेटिनाइटिस पिगमेंटोसा, बहरापन, कार्डियोमायोपैथी और केंद्रीय तंत्रिका तंत्र विकार हैं। ये लक्षण आमतौर पर 20 वर्ष की आयु तक पहुंचने से पहले मरीज में देखे जाते हैं। इस स्थिति के लिए कोई ज्ञात जन्मपूर्व निदान नहीं है।

इस बीमारी का कोई ज्ञात इलाज नहीं है। उपचार उपशामक है, अर्थात् यह केवल बीमारी के प्रभाव को कम करने के लिए काम करता है, न कि इसे ठीक करने के लिए। दूसरी ओर, हालांकि यह प्रभावित अंगों की संख्या और प्राप्त चिकित्सा ध्यान पर निर्भर करता है, जीवन प्रत्याशा अपेक्षाकृत सामान्य है।

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