आणविक थर्मामीटर कैसा दिखता है? यह प्रश्न पहली नज़र में लग सकता है की तुलना में बहुत अधिक जटिल है। जाहिरा तौर पर, सेल द्वारा उपयोग किया जाने वाला "थर्मामीटर", जो सेल प्रोटिओम की स्थिरता को बनाए रखने में सबसे महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, प्रतिलेखन कारकों और विशेष प्रोटीन - चैपरोन, सहित की एक प्रणाली है। हीट शॉक प्रोटीन जो न केवल तापमान में वृद्धि के लिए प्रतिक्रिया करते हैं (यह प्रोटीन के इस वर्ग के खोजे गए कार्यों में से पहला है), बल्कि सेल को नुकसान पहुंचाने वाले अन्य शारीरिक प्रभावों के लिए भी।
चैपरोन प्रोटीन का एक वर्ग है, जिसका मुख्य कार्य क्षतिग्रस्त प्रोटीन की सही तृतीयक संरचना को बहाल करना है, साथ ही साथ प्रोटीन परिसरों का निर्माण और पृथक्करण भी है।
चैपरोन प्रणाली कोशिका जीवन के दौरान उत्पन्न होने वाली क्षति के प्रति प्रतिक्रिया करती है और राइबोसोमल "असेंबली लाइन" से तीन-आयामी संरचनाओं में उतरने वाले अमीनो एसिड श्रृंखलाओं के तह - तह के सही मार्ग को सुनिश्चित करती है। इस प्रणाली के असाधारण महत्व की स्पष्टता के बावजूद, लंबे समय तक इसका अध्ययन करने वाले किसी भी विशेषज्ञ ने यह नहीं माना कि यह आणविक थर्मामीटर एक ही समय में सेल के लिए "युवाओं का स्रोत" था, और इसका अध्ययन एक अवसर प्रदान करता है। कई बीमारियों को एक नए, पहले अज्ञात दृष्टिकोण से देखने के लिए। ...
प्रोटीन, जो जीनोम के कामकाज का मुख्य उत्पाद हैं, न केवल संरचना बनाते हैं, बल्कि सभी कोशिकाओं, ऊतकों और अंगों के कामकाज को भी सुनिश्चित करते हैं। अमीनो एसिड अनुक्रमों के संश्लेषण में व्यवधान की अनुपस्थिति; प्रोटीन अणुओं का निर्माण, संयोजन और परिवहन, साथ ही क्षतिग्रस्त प्रोटीन का उन्मूलन व्यक्तिगत कोशिकाओं और पूरे जीव दोनों के स्वास्थ्य को बनाए रखने का एक अनिवार्य पहलू है। प्रोटीन "आणविक मशीनों" के गठन और प्रभावी कामकाज के लिए आवश्यक सामग्री भी हैं जो जैवसंश्लेषण प्रक्रियाओं का समर्थन करते हैं, एक प्रक्रिया जो शरीर की लंबी उम्र सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है। प्रोटीन की मौलिक तह प्रक्रिया में व्यवधान से कई समस्याएं उत्पन्न होती हैं। हीट शॉक प्रोटीन और चैपरोन द्वारा दर्शाए गए "ओटीसी" के काम में गड़बड़ी, त्रुटियों की उपस्थिति और संचय की ओर ले जाती है। ये त्रुटियां आणविक तंत्र के काम को बाधित करती हैं, जिससे विभिन्न रोगों का विकास हो सकता है। न्यूरॉन्स में इस तरह की त्रुटियों की घटना वास्तव में गंभीर परिणामों से भरी होती है, जो मल्टीपल स्केलेरोसिस जैसे न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों के विकास के साथ-साथ हंटिंगटन, पार्किंसंस और अल्जाइमर रोगों के विकास से प्रकट होती है।
1962 में फेरुशियो रिटोसा द्वारा खोजा गया, हीट शॉक प्रतिक्रिया को फल मक्खियों की लार ग्रंथियों की कोशिकाओं में घनी पैक क्रोमोसोम के संगठन में तापमान-प्रेरित परिवर्तन के रूप में वर्णित किया जाता है, जिससे तथाकथित "सूजन" का निर्माण होता है। इस तरह की सूजन, जो सूक्ष्मदर्शी के नीचे कपास की गेंदों की तरह दिखती है, कसकर पैक किए गए गुणसूत्रों के बीच सैंडविच होती है, जब भी डाइनिट्रोफेनॉल, इथेनॉल और सैलिसिलिक एसिड लवण के संपर्क में आती है।
यह पता चला कि गुणसूत्रों के उभार प्रतिलेखन के नए क्षेत्र हैं जो उनके प्रकट होने के कुछ ही मिनटों के भीतर नए दूत आरएनए के संश्लेषण को शुरू करते हैं। इस प्रक्रिया के प्रोटीन उत्पादों को अब व्यापक रूप से हीट शॉक प्रोटीन के रूप में जाना जाता है, जिनमें से सबसे अधिक अध्ययन Hsp90 और Hsp70 हैं। इस परिवार के प्रोटीन अमीनो एसिड श्रृंखला के तह को नियंत्रित करते हैं और सभी जीवित जीवों की कोशिकाओं में विकृत प्रोटीन अणुओं की उपस्थिति को रोकते हैं।
1970 के दशक के अंत और 1980 के दशक की शुरुआत में, सेलुलर बायोकैमिस्ट्री की मूल तकनीक का उपयोग करते हुए, जो संबंधित प्रोटीन के अनुक्रमों को कूटने वाले मैसेंजर आरएनए की मात्रा को बढ़ाने की अनुमति देता है, वैज्ञानिक फल मक्खी के पहले हीट शॉक जीन को क्लोन करने में सक्षम थे। उस समय, विशेषज्ञों की राय थी कि हीट शॉक प्रतिक्रिया विशेष रूप से ड्रोसोफिला के जीव के लिए विशेषता थी। यह इस स्तर पर था कि रिचर्ड मोरिमोटो ने हीट शॉक प्रोटीन के अध्ययन में अपना पहला योगदान दिया। उन्होंने बहुकोशिकीय जीवों से डीएनए का एक व्यापक संग्रह एकत्र किया और दक्षिणी सोख्ता की विधि का उपयोग करके प्रदर्शित किया कि उन सभी में Hsp70 जीन के एनालॉग होते हैं जो संरचना में लगभग समान होते हैं। लगभग उसी समय, मैडिसन में विस्कॉन्सिन विश्वविद्यालय के जिम बार्डवेल और बेट्टी क्रेग ने एस्चेरिचिया कोलाई जीनोम में dnaK जीन की पहचान की, जो Hsp70 का एक एनालॉग भी है। इस मुद्दे के आगे विस्तृत अध्ययन का परिणाम यह समझ था कि विकास के दौरान व्यावहारिक रूप से अपरिवर्तित रूप में हीट शॉक जीन जीवित दुनिया के सभी पांच राज्यों के प्रतिनिधियों के जीनोम में दर्शाए जाते हैं।
बाद की घटनाओं की श्रृंखला में अगली प्रगति प्रतिलेखन कारकों के एक परिवार की पहचान थी जो हीट शॉक प्रतिक्रिया के पहले चरण की शुरुआत को नियंत्रित करते हैं। इस काम में विभिन्न विश्वविद्यालयों के कई शोध समूहों ने भाग लिया, जिसमें मोरिमोटो समूह भी शामिल है। वैज्ञानिकों ने प्रदर्शित किया है कि कोशिका के तापमान में वृद्धि से इन प्रतिलेखन कारकों के आकार में परिवर्तन होता है, जो हीट शॉक जीन के प्रमोटरों के लिए उनके बंधन को सुविधाजनक बनाता है, जो हीट शॉक प्रोटीन के संश्लेषण को शुरू करते हैं। इसके अलावा, यह पता चला है कि, खमीर के विपरीत, फल मक्खियों, और नेमाटोड कैनोर्हाडाइटिस एलिगेंस, जिसमें हीट शॉक जीन के लिए केवल एक प्रतिलेखन कारक होता है, मानव कोशिकाओं में ऐसे तीन कारक होते हैं। अध्ययन किए गए जीन की अभिव्यक्ति को विनियमित करने के लिए इस तरह की एक जटिल योजना ने वैज्ञानिकों को उनकी बहुक्रियाशीलता के विचार के लिए प्रेरित किया, जिसके लिए अतिरिक्त अध्ययन की आवश्यकता है।
आगे के अध्ययनों से पता चला है कि हीट शॉक प्रोटीन स्वयं ट्रांसक्रिप्शन कारक के कामकाज को नियंत्रित करते हैं, जो सेल न्यूक्लियस में अपना उत्पादन शुरू करता है। यह भी स्पष्ट हो गया कि हीट शॉक प्रोटीन आणविक चैपरोन के कार्य करते हैं - वे अमीनो एसिड श्रृंखलाओं के तह को नियंत्रित करते हैं, प्रोटीन अणुओं के सही स्थानिक अनुरूपता के गठन को सुनिश्चित करते हैं, और इस प्रक्रिया में व्यवधानों को भी पहचानते हैं और समाप्त करते हैं। इस प्रकार, यह पता चला कि एक सेल थर्मामीटर न केवल तापमान को मापता है, बल्कि सेल में विकृत और क्षतिग्रस्त प्रोटीन की उपस्थिति की निगरानी भी करता है। हीट शॉक और अन्य तनावपूर्ण प्रभाव कोशिका को असामान्य प्रोटीन से भर देते हैं, जिसके लिए चैपरोन इन प्रोटीनों को बांधकर प्रतिक्रिया करते हैं और हीट शॉक ट्रांसक्रिप्शन फैक्टर -1 (Hsf1) जारी करते हैं। इस कारक के अणु अनायास ट्रिमर (तीन अणुओं के परिसर) बनाते हैं जो जीनोम के संबंधित क्षेत्रों से जुड़ते हैं, जो बदले में हीट शॉक प्रोटीन के संश्लेषण को ट्रिगर करते हैं। प्रतिक्रिया सिद्धांत के अनुसार आवश्यक स्तर तक हीट शॉक प्रोटीन की सांद्रता में बाद की वृद्धि Hsf1 प्रतिलेखन कारक की ट्रांसक्रिप्शनल गतिविधि को दबा देती है।
सेल लाइनों पर हीट शॉक प्रोटीन के कामकाज के अध्ययन ने शोधकर्ताओं की संभावनाओं को गंभीर रूप से सीमित कर दिया, क्योंकि इसने पूरे जीव में होने वाले परिवर्तनों के बारे में जानकारी नहीं दी। इसलिए, 1999 के आसपास, मोरिमोटो और उनके सहयोगियों ने एक नए मॉडल - सी. एलिगेंस राउंडवॉर्म पर स्विच करने का फैसला किया। वे विशेष रूप से 1994 में प्रकाशित मैक्स पेरुट्ज़ के काम से प्रेरित थे, जिन्होंने पाया कि एक गंभीर न्यूरोडीजेनेरेटिव बीमारी का कारण - हंटिंगटन रोग - हंटिंगिन नामक जीन में एक विशेष उत्परिवर्तन है। इस उत्परिवर्तन के परिणामस्वरूप लंबी-श्रृंखला वाले अमीनो एसिड ग्लूटामाइन से एक अतिरिक्त टुकड़ा युक्त प्रोटीन संस्करण का संश्लेषण होता है, जो स्पष्ट रूप से सामान्य तह प्रक्रिया को बाधित करता है। न्यूरॉन्स में ऐसे असामान्य प्रोटीन अणुओं के एकत्रीकरण से हंटिंगटन रोग का विकास होता है। शोधकर्ताओं ने अनुमान लगाया कि प्रोटीन का अध्ययन जिसका आणविक गठन पॉलीग्लुटामाइन या इसी तरह के कारणों की अभिव्यक्ति के कारण बाधित होता है, आणविक थर्मामीटर के संचालन को समझने में मदद करेगा।
अतिरिक्त पॉलीग्लुटामाइन अनुक्रम वाले प्रोटीन के न्यूरॉन्स और मांसपेशियों की कोशिकाओं में अभिव्यक्ति के पशु मॉडल के निर्माण पर काम करते हुए, शोधकर्ताओं ने पाया कि ऐसे प्रोटीन की एकत्रीकरण और संबंधित विषाक्तता उनकी लंबाई और जीव की उम्र के समानुपाती होती है। इससे उन्हें विश्वास हो गया कि शरीर के जीवनकाल को नियंत्रित करने वाले इंसुलिन-मध्यस्थता संकेत तंत्र का दमन पॉलीग्लुटामाइन युक्त प्रोटीन के एकत्रीकरण को प्रभावित कर सकता है। आगे के अध्ययनों के परिणामों ने प्रस्तावित संबंध के अस्तित्व की पुष्टि की, और यह भी प्रदर्शित किया कि जीव के जीवनकाल पर प्रतिलेखन कारक Hsf1 के कामकाज का प्रभाव एक इंसुलिन-निर्भर सिग्नलिंग तंत्र द्वारा मध्यस्थता है। इन टिप्पणियों ने यह स्पष्ट कर दिया कि तीव्र तनाव की स्थिति में जीव के अस्तित्व के लिए और प्रोटीन के विषाक्त प्रभाव के निरंतर निष्प्रभावी होने के लिए हीट शॉक प्रतिक्रिया समान रूप से महत्वपूर्ण है, जो कोशिकाओं के कामकाज और जीवनकाल को नकारात्मक रूप से प्रभावित करती है।
प्रायोगिक मॉडल के रूप में जीवित जीवों के उपयोग ने वैज्ञानिकों को अनुसंधान को गुणात्मक रूप से नए स्तर पर ले जाने की अनुमति दी। उन्होंने उन तंत्रों पर ध्यान देना शुरू किया जिनके द्वारा शरीर आणविक स्तर पर बाहर से आने वाली सूचनाओं को मानता और एकीकृत करता है। यदि तनाव उम्र बढ़ने की प्रक्रिया को प्रभावित करता है, तो यह मानना तर्कसंगत है कि हीट शॉक प्रोटीन, जो उपस्थिति दर्ज करते हैं और कोशिका में क्षतिग्रस्त प्रोटीन के संचय को रोकते हैं, उम्र बढ़ने के प्रभावों के विकास को धीमा करने में काफी सक्षम हैं।
तथ्य यह है कि एकत्रीकरण के लिए प्रवण प्रोटीन के संचय से जुड़े कई रोग उम्र बढ़ने के लक्षणों की विशेषता है, और प्रोटीन अणुओं के निर्माण में गड़बड़ी पर आधारित सभी रोग उम्र बढ़ने से जुड़े हैं, यह सुझाव देता है कि तापमान-संवेदनशील मेटास्टेबल प्रोटीन अपनी कार्यक्षमता खो देते हैं। शरीर की उम्र। वास्तव में, सी. एलिगेंस पर किए गए प्रयोगों से पता चला है कि प्रतिलेखन कारक Hsf1, साथ ही साथ अन्य सेल रक्षा प्रणालियों द्वारा ट्रिगर तंत्र की कार्यप्रणाली, जीव के परिपक्वता तक पहुंचने के लगभग तुरंत बाद फीकी पड़ने लगती है। हालांकि, यह पता चला है कि विकास के प्रारंभिक चरणों में प्रतिलेखन कारक Hsf1 की सक्रियता प्रोटीन अणुओं (प्रोटियोस्टेसिस) की स्थिरता की गड़बड़ी को रोक सकती है।
शायद यह अवलोकन, जो बहुत ही पेचीदा संभावनाओं का सुझाव देता है, अधिक जटिल बहुकोशिकीय जीवों पर लागू नहीं होता है, लेकिन सभी जीवित चीजें प्रोटीन से बनी होती हैं, इसलिए उच्च स्तर की संभावना वाले राउंडवॉर्म पर प्रयोगों में प्राप्त परिणाम वैज्ञानिकों को मानव तंत्र को समझने में मदद कर सकते हैं। उम्र बढ़ने।
बहरहाल, यह कहानी का अंत नहीं है। प्रोफेसर मोरिमोटो के नेतृत्व में हाल ही में किए गए कार्य के परिणाम प्रोटियोस्टेसिस को ठीक करने के लिए तंत्र के अस्तित्व को इंगित करते हैं जिन्हें Hsf1 प्रतिलेखन कारक के कामकाज में प्रत्यक्ष हस्तक्षेप की आवश्यकता नहीं होती है। शोधकर्ताओं ने मांसपेशियों की कोशिकाओं में प्रोटीन अणुओं के निर्माण में असामान्यताओं का प्रदर्शन करते हुए सी. एलिगेंस म्यूटेंट की शास्त्रीय आनुवंशिक जांच करने का निर्णय लिया। नतीजतन, उन्होंने पाया कि इस प्रक्रिया को प्रभावित करने वाले उत्परिवर्तन जीन में एक प्रतिलेखन कारक के लिए स्थित है जो न्यूरोट्रांसमीटर गामा-एमिनोब्यूट्रिक एसिड (जीएबीए) के उत्पादन को नियंत्रित करता है। गाबा उत्तेजक न्यूरोट्रांसमीटर के कामकाज को नियंत्रित करता है और मांसपेशियों की टोन को नियंत्रित करता है। एक दिलचस्प तथ्य यह है कि गाबा-मध्यस्थता तंत्र के काम की स्थिरता के किसी भी उल्लंघन से हाइपरस्टिम्यूलेशन होता है, जो पोस्टसिनेप्टिक मांसपेशियों की कोशिकाओं को गैर-मौजूद तनाव का जवाब देने के लिए मजबूर करता है, जिससे प्रोटीन अणुओं के गठन का उल्लंघन होता है। दूसरे शब्दों में, यह पता चला कि न्यूरॉन्स की गतिविधि शरीर में अन्य कोशिकाओं के आणविक थर्मामीटर के कामकाज को प्रभावित कर सकती है, जो उभरती हुई तस्वीर को और जटिल बनाती है।
यदि यह तंत्र मनुष्यों तक फैलता है, तो, शायद, वैज्ञानिक न्यूरॉन्स को प्रभावित करने के लिए एक विधि विकसित करने में सक्षम होंगे, जिससे कंकाल की मांसपेशियों की कोशिकाओं में हीट शॉक प्रोटीन की सक्रियता होगी और मांसपेशियों के डिस्ट्रोफी और मोटर न्यूरॉन्स के अन्य रोगों के लक्षणों को खत्म करने में मदद मिलेगी। . संभवतः, इस तंत्र में हेरफेर उम्र बढ़ने से जुड़े क्षतिग्रस्त प्रोटीन के संचय की प्रक्रिया को नियंत्रित करने की अनुमति देगा। हालाँकि, दुर्भाग्य से, सब कुछ उतना सरल नहीं है जितना हम चाहेंगे। सी. एलिगेंस के जीव में, सभी वयस्क दैहिक कोशिकाओं में हीट शॉक प्रतिक्रिया का विकास एक जोड़ी न्यूरॉन्स द्वारा नियंत्रित होता है। ऐसा प्रतीत होता है कि इन न्यूरॉन्स की गतिविधि और प्रतिक्रिया तंत्र कोशिकाओं और ऊतकों को उनकी विशिष्ट आवश्यकताओं के अनुसार हीट शॉक प्रोटीन को सक्रिय करने की अनुमति देता है। तथ्य यह है कि विभिन्न ऊतकों को प्रोटीन जैवसंश्लेषण की विभिन्न गतिविधियों के साथ-साथ अलग-अलग गंभीरता और बाहरी प्रभावों की प्रकृति की विशेषता होती है। इसलिए, सिद्धांत रूप में, गर्मी के झटके की प्रतिक्रिया को नियंत्रित करने के लिए एक सार्वभौमिक दृष्टिकोण असंभव है।
अपने काम और आशाजनक विचारों के परिणामों के साथ सशस्त्र, मोरिमोटो और उनके कई सहयोगियों ने प्रोटियोस्टेसिस थेरेप्यूटिक्स की स्थापना की, जिसका उद्देश्य चिकित्सीय छोटे अणुओं की पहचान करना है जो विकृत प्रोटीन अणुओं के संचय के रोग संबंधी प्रभावों को ठीक कर सकते हैं। यह दृष्टिकोण काफी उच्च स्तर के जोखिम से जुड़ा है, क्योंकि कई घातक बीमारियों में हीट शॉक प्रोटीन का स्तर बढ़ जाता है। हालांकि, मोरिमोटो और उनके सहयोगियों का मानना है कि जिस दिशा में वे विकसित हो रहे हैं, उसमें अनदेखी करने की बहुत अधिक संभावनाएं हैं।
लेखक के बारे में
प्रोफेसर रिचर्ड मोरिमोटो ने अपने डॉक्टरेट शोध प्रबंध का बचाव करने के बाद, अपना पूरा काम हीट शॉक प्रोटीन के कामकाज और उम्र बढ़ने में उनकी भूमिका का अध्ययन करने के लिए समर्पित कर दिया। मोरिमोटो ने डॉ. मैट मेसेलसन के निर्देशन में हार्वर्ड विश्वविद्यालय में अपनी चुनी हुई दिशा में अपना पहला कदम उठाया। रिचर्ड मोरिमोटो वर्तमान में इवान्स्टन, इलिनोइस में नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी में राइस इंस्टीट्यूट फॉर बायोमेडिकल रिसर्च के निदेशक हैं, और प्रोटियोस्टेसिस थेरेप्यूटिक्स, कैम्ब्रिज, मैसाचुसेट्स के संस्थापक सदस्य हैं।
एवगेनिया रयात्सेवा
पोर्टल "अनन्त युवा" वैज्ञानिक से सामग्री पर आधारित: रिचर्ड मोरिमोटो,
उच्च तापमान के प्रभाव में संरचनात्मक और कार्यात्मक परिवर्तन।उच्च तापमान के संपर्क में मुख्य रूप से झिल्ली की तरलता प्रभावित होती है, जिसके परिणामस्वरूप उनकी पारगम्यता में वृद्धि होती है और कोशिका से पानी में घुलनशील पदार्थों की रिहाई होती है। नतीजतन, कोशिकाओं के कई कार्यों, विशेष रूप से उनके विभाजन का एक अव्यवस्था है। इसलिए, यदि 20 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर सभी कोशिकाएं माइटोटिक विभाजन की प्रक्रिया से गुजरती हैं, 38 डिग्री सेल्सियस पर - हर सातवें और 42 डिग्री सेल्सियस पर - केवल हर पांच सौवें सेल में।
मेम्ब्रेन लिपिड्स की बढ़ी हुई तरलता, ओवरहीटिंग के दौरान मेम्ब्रेन की संरचना और संरचना में बदलाव के कारण, मेम्ब्रेन-बाउंड एंजाइम्स की गतिविधि के नुकसान और ईटीसी की गतिविधि में व्यवधान की ओर ले जाती है। मुख्य ऊर्जा-उत्पादक प्रक्रियाओं में - प्रकाश संश्लेषण और श्वसन, सबसे संवेदनशील प्रकाश संश्लेषण का ईटीसी है, विशेष रूप से फोटोसिस्टम II (पीएस II)। प्रकाश संश्लेषण के एंजाइमों के लिए, प्रकाश संश्लेषण के C3 चक्र का मुख्य एंजाइम, RBP कार्बोक्सिलेज, अति ताप के लिए काफी प्रतिरोधी है।
ओवरहीटिंग का पौधे के जल शासन पर ध्यान देने योग्य प्रभाव पड़ता है, तेजी से और महत्वपूर्ण रूप से वाष्पोत्सर्जन की तीव्रता में वृद्धि होती है। नतीजतन, संयंत्र पानी की कमी विकसित करता है। गर्मी और उच्च सौर सूर्यातप के साथ सूखे के संयोजन का फसलों पर अधिकतम नकारात्मक प्रभाव पड़ता है, प्रकाश संश्लेषण, श्वसन और जल व्यवस्था के साथ-साथ खनिज पोषक तत्वों का अवशोषण बाधित होता है।
हीट शॉक क्षति के आणविक पहलू।सेल में गर्मी मुख्य रूप से प्रोटीन, विशेष रूप से एंजाइमों को नुकसान पहुंचाती है, प्रोटीन बायोसिंथेसिस डे नोवो की प्रक्रिया को बाधित करती है, एंजाइमों की गतिविधि को बाधित करती है, मौजूदा प्रोटीन के क्षरण को प्रेरित करती है। नतीजतन, तनाव और बाद में मरम्मत के दौरान कोशिकाओं के कामकाज के लिए महत्वपूर्ण एंजाइमों के पूल गायब हो सकते हैं। RuBisCO, Catalase, और SOD सहित अधिकांश प्रमुख प्लांट एंजाइम थर्मोलैबाइल हैं। उच्च तापमान पर IF में कमी का मुख्य कारण RuBisc का अवरोध है। गर्मी जौ, गेहूं और आलू में सुक्रोज को स्टार्च में बदलने की क्षमता को भी दबा देती है, यह दर्शाता है कि रूपांतरण श्रृंखला में एक या अधिक एंजाइम गर्मी से दृढ़ता से बाधित होते हैं। इन विट्रो और विवो दोनों में गेहूं के भ्रूणपोष में घुलनशील स्टार्च सिंथेज़ की गतिविधि पर गर्मी का सीधा प्रभाव स्टार्च संचय को दबा देता है।
उच्च तापमान ने कई पौधों की प्रजातियों में उत्प्रेरित गतिविधि को रोक दिया, जबकि अन्य एंटीऑक्सीडेंट एंजाइमों की गतिविधि को दबाया नहीं गया था। राई में, उत्प्रेरित गतिविधि में परिवर्तन प्रतिवर्ती थे और गर्मी को रोकने के बाद दृश्य क्षति नहीं छोड़ते थे, जबकि ककड़ी में, उत्प्रेरित गतिविधि की बहाली को धीमा कर दिया गया था (अवरुद्ध) और क्लोरोफिल मलिनकिरण के साथ था, जो अधिक महत्वपूर्ण ऑक्सीडेटिव क्षति का संकेत देता है। ऊंचे तापमान (35 डिग्री सेल्सियस) पर उगाए गए मकई के पौधों में, एसओडी गतिविधि अपेक्षाकृत कम तापमान (10 डिग्री सेल्सियस) से कम थी।
गर्मी ने झिल्लियों की अखंडता का उल्लंघन किया, जिसके कारण आयनों और समाधानों में उनकी पारगम्यता बढ़ गई। उसी समय, प्रकाश संश्लेषण, श्वसन और आत्मसात के परिवहन के झिल्ली से जुड़े एंजाइमों की गतिविधि बाधित हो गई थी। गर्मी ने ईपीआर झिल्ली फॉस्फोलिपिड्स में फैटी एसिड की संतृप्ति को बढ़ा दिया। अत्यधिक गर्मी की स्थिति में, इसकी झिल्लियों को चुनिंदा रूप से क्षतिग्रस्त कर दिया गया था, जिससे एमआरएनए (3-एमाइलेज) का क्षरण हुआ। साथ ही, झिल्ली के माध्यम से पदार्थों का गर्मी-प्रेरित रिसाव मुख्य सेलुलर डिब्बों की रेडॉक्स क्षमता को प्रभावित करता है, जो बदले में बाधित होता है। कोशिका मृत्यु तक चयापचय प्रक्रियाओं का कोर्स।
ऑक्सीडेटिव तनाव को हाल ही में पौधों पर गर्मी के प्रभाव में सबसे महत्वपूर्ण नकारात्मक कारकों में से एक के रूप में मान्यता दी गई है। ऊष्मा पिगमेंट द्वारा अवशोषित सौर विकिरण की मात्रा और साइटोक्रोम के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों के परिवहन के बीच असंतुलन का कारण बनती है - एक प्रक्रिया जिसे फोटोइन्हिबिशन कहा जाता है। अतिरिक्त ऊर्जा को ऑक्सीजन में स्थानांतरित किया जा सकता है, जिससे आरओएस का निर्माण होता है। कोशिकाओं में ऑक्सीडेटिव क्षति के मुख्य क्षेत्र माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट हैं, जहां इलेक्ट्रॉन परिवहन बिगड़ा हुआ है। क्लोरोप्लास्ट में, उच्च तापमान तनाव प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश अवरोध और उत्प्रेरित की निष्क्रियता का कारण बनता है, जिससे आरओएस और क्लोरोफिल मलिनकिरण का संचय होता है। फोटोसिस्टम II को गर्मी की क्रिया के प्रति सबसे संवेदनशील माना जाता है, जो पीएस II कॉम्प्लेक्स के कार्यात्मक घटकों के विघटन की ओर जाता है और तदनुसार, पीएस I और पीएस II के बीच इलेक्ट्रॉन परिवहन में व्यवधान, इलेक्ट्रॉन प्रवाह में वृद्धि आणविक ऑक्सीजन, और आरओएस का गठन। परिणामस्वरूप, IF कम हो जाता है, जो गर्मी के प्रभाव में उपज हानि का मुख्य कारण है।
हीट शॉक प्रोटीन।तापमान में वृद्धि की प्रतिक्रिया में हीट शॉक प्रोटीन (HSP) का संश्लेषण 1974 में खोजा गया था। यह उच्च और निम्न पौधों सहित सभी प्रकार के जीवित जीवों की विशेषता है। सभी जीवों में एचएसपी को पॉलीपेप्टाइड्स के एक बड़े सेट द्वारा दर्शाया जाता है, जिन्हें आमतौर पर किलोडाल्टन (केडीए) में व्यक्त आणविक भार के अनुसार नामित किया जाता है। उदाहरण के लिए, 70 केडीए के आणविक भार वाले एचएसपी को एचएसपी 70 कहा जाता है। कोशिकाओं के जीवन में एचएसपी की महत्वपूर्ण भूमिका उनके विकास के उच्च रूढ़िवाद से प्रमाणित होती है। इस प्रकार, एचएसपी 70 के विकास में अलग-अलग साइटें बैक्टीरिया और मनुष्यों में 90% से अधिक समरूपता को बरकरार रखती हैं। प्लांट एचएसपी का प्रतिनिधित्व उच्च आणविक भार (110-60 केडीए) और कम आणविक भार (35-15 केडीए) प्रोटीन के समूह द्वारा किया जाता है। पौधों की विशिष्ट विशेषताएं कम आणविक भार एचएसपी की बहुलता और गर्मी के झटके (एचएस) के दौरान उनके संश्लेषण की उच्च तीव्रता हैं।
एचएसपी संश्लेषण एक तनावपूर्ण हीट शॉक प्रोग्राम है जो तब होता है जब तापमान सामान्य से 8-10 डिग्री सेल्सियस ऊपर बढ़ जाता है। इस प्रकार, जौ के पत्तों में, अधिकतम एचएसपी संश्लेषण 40 डिग्री सेल्सियस और चावल के पत्तों में - 45 डिग्री सेल्सियस पर पहुंच जाता है। सामान्य सेल जीवन को एक तनावपूर्ण कार्यक्रम में बदलने में जीन की अभिव्यक्ति के निषेध से जुड़े जीनोम रिप्रोग्रामिंग शामिल हैं, जिसकी गतिविधि सामान्य परिस्थितियों में जीवन की विशेषता है, और एचएस जीन की सक्रियता है। पादप कोशिकाओं में, तनाव की शुरुआत के 5 मिनट बाद एमआरएनए एन्कोडिंग एचएसपी का पता लगाया जाता है। इसके अलावा, सामान्य परिस्थितियों के लिए विशिष्ट प्रोटीन को संश्लेषित करने वाले पॉलीसोम का क्षय होता है, और एचएसपी को संश्लेषित करने वाले पॉलीसोम का निर्माण होता है। न केवल प्रतिलेखन (डीएनए पर आरएनए संश्लेषण), बल्कि अनुवाद (एमआरएनए पर प्रोटीन संश्लेषण) के स्तर पर एचएसपी संश्लेषण की तीव्र सक्रियता कई घटनाओं के समन्वय के परिणामस्वरूप प्राप्त की जाती है। हीट शॉक शॉक से पहले कोशिका में संश्लेषित mRNA में परिवर्तन का कारण बनता है, जो प्रोटीन अनुवाद कारकों और राइबोसोमल प्रोटीन के संशोधन से जुड़ा होता है। इसके अलावा, एचएसपी एमआरएनए पारंपरिक प्रोटीन के एमआरएनए से भिन्न होते हैं। एचएस के परिणामस्वरूप, कमजोर और फिर सामान्य प्रोटीन के संश्लेषण की समाप्ति और प्रोटीन संश्लेषण के तंत्र को एचएसपी के संश्लेषण में बदलना, जो एचएस की शुरुआत के 15 मिनट बाद ही सेल में पाए जाते हैं। अधिकतम संश्लेषण 2-4 घंटों के बाद मनाया जाता है, फिर यह घट जाता है।
विभिन्न एचएसपी का संश्लेषण विभिन्न तापमानों पर होता है। क्लोरोप्लास्ट में, उच्च आणविक भार एचएसपी का संश्लेषण 34-42 डिग्री सेल्सियस की सीमा में सक्रिय हुआ, 44 डिग्री सेल्सियस पर कमजोर हुआ, और 46 डिग्री सेल्सियस पर तेजी से घट गया। कम आणविक भार एचएसपी के संश्लेषण की प्रेरण 40-42 डिग्री सेल्सियस पर विशेष रूप से ध्यान देने योग्य थी। RuBisc के संश्लेषण का एक महत्वपूर्ण निषेध केवल 44 ° C से ऊपर के तापमान पर हुआ। पाए गए लगभग सभी क्लोरोप्लास्ट एचएसपी नाभिक में एन्कोडेड होते हैं, साइटोप्लाज्म में संश्लेषित होते हैं, और फिर क्लोरोप्लास्ट में ले जाया जाता है, जहां वे एचएसपी के दौरान एक सुरक्षात्मक कार्य करते हैं। हीट शॉक की समाप्ति के बाद, एचएसपी संश्लेषण बंद हो जाता है और सामान्य तापमान की स्थिति में कोशिका की प्रोटीन विशेषता का संश्लेषण फिर से शुरू हो जाता है। इस मामले में, एचएसपी एमआरएनए सामान्य तापमान पर कोशिकाओं में तेजी से अवक्रमित होते हैं, जबकि प्रोटीन स्वयं लंबे समय तक बने रह सकते हैं, जाहिर तौर पर गर्मी के लिए सेल प्रतिरोध में वृद्धि प्रदान करते हैं। एचएस के लिए कोशिकाओं के लंबे समय तक संपर्क में आमतौर पर एचएसपी संश्लेषण कमजोर और समाप्त हो जाता है। इस मामले में, प्रतिक्रिया सिद्धांत द्वारा एचएसपी जीन की अभिव्यक्ति को विनियमित करने के लिए तंत्र सक्रिय होते हैं। कोशिकाओं में एचएसपी के संचय से उनके जीन की गतिविधि कम हो जाती है। यह संभव है कि इस तरह सेल अपने अतिउत्पादन को रोकने के लिए आवश्यक स्तर पर एचएसपी की संख्या बनाए रखे।
एक नियम के रूप में, तापमान में वृद्धि के जवाब में, इसी प्रोटीन को संश्लेषित किया जाता है, जो शरीर के थर्मल प्रतिरोध में वृद्धि में योगदान देता है। एचएसपी की सुरक्षात्मक भूमिका एक आणविक चैपरोन मॉडल (अंग्रेजी से अनुवादित - एक गाइड, एक युवा व्यक्ति के लिए एक संरक्षक) द्वारा वर्णित है। चरम स्थितियों में, एचएसपी विशिष्ट मैक्रोमोलेक्यूल्स, सेलुलर संरचनाओं, क्षतिग्रस्त घटकों से मुक्त कोशिकाओं के कामकाज का "देखभाल" करते हैं, जो सेलुलर होमियोस्टेसिस को बनाए रखने की अनुमति देता है। अन्य प्रोटीनों के साथ एचएसपी 70 की परस्पर क्रिया एटीपी/एडीपी अनुपात पर निर्भर करती है। ऐसा माना जाता है कि एडीपी के साथ एक कॉम्प्लेक्स में एचएसपी 70 अपने आप में अवांछित प्रोटीन को बरकरार रखता है, और एडीपी के एटीपी के साथ प्रतिस्थापन से एचएसपी 70 के साथ कॉम्प्लेक्स से इस प्रोटीन की रिहाई होती है।
इस मॉडल के अनुसार, एचएसपी कोशिकाओं के थर्मल प्रतिरोध को बढ़ाते हैं, निम्नलिखित प्रक्रियाएं प्रदान करते हैं: प्रोटीन की मूल संरचना का ऊर्जा-निर्भर स्थिरीकरण; अतिताप की स्थितियों में ओलिगोमेरिक संरचनाओं का सही संयोजन; जीवों की झिल्लियों के माध्यम से पदार्थों का परिवहन; गलत तरीके से इकट्ठे किए गए मैक्रोमोलेक्यूलर कॉम्प्लेक्स का पृथक्करण; विकृत मैक्रोमोलेक्यूल्स से कोशिका की रिहाई और यूबिकिटिन की मदद से उनमें शामिल मोनोमर्स का पुन: उपयोग। Ubiquitins कम आणविक भार वाले हीट शॉक प्रोटीन होते हैं, जिनका पॉलीपेप्टाइड से लगाव इसे प्रोटीज के लिए एक लक्ष्य बनाता है। यह प्रोटीन के लिए एक तरह का "मौत का निशान" है। उनकी मदद से, HS क्रिया के परिणामस्वरूप क्षतिग्रस्त और अधूरे प्रोटीन को हटा दिया जाता है।
एचएस में एचएसपी के सुरक्षात्मक कार्य के पक्ष में कई तथ्य गवाही देते हैं। विशेष रूप से, यह दिखाया गया है कि एच एस के दौरान विशिष्ट अवरोधकों द्वारा प्रोटीन संश्लेषण को बंद करने से, जब एचएसपी संश्लेषण होता है, तो कोशिका मृत्यु हो जाती है। कोशिकाओं को कठोर किया जा सकता है, ऊंचे तापमान के प्रारंभिक अल्पकालिक जोखिम से उनकी थर्मल स्थिरता में वृद्धि। इस तरह की शमन की शर्तें एचएसपी संश्लेषण के शामिल होने की शर्तों के साथ मेल खाती हैं। दिलचस्प बात यह है कि पौधों में एचएसपी का संश्लेषण न केवल एच एस को प्रेरित करता है, बल्कि, उदाहरण के लिए, कैडमियम लवण और आर्सेनाइट, जिसके उपचार से कोशिकाओं के गर्मी के प्रतिरोध में वृद्धि होती है। इस बात पर जोर देना भी महत्वपूर्ण है कि जीन संरचना (म्यूटेशन) में परिवर्तन जो एचएसपी संश्लेषण को बाधित करते हैं, गर्मी के लिए सेल प्रतिरोध का नुकसान होता है। तनाव के तहत प्रत्येक एचएसपी के विशिष्ट कार्य के आगे के अध्ययन से एचएसपी में सुरक्षात्मक गुणों के गठन और कामकाज के आणविक तंत्र को स्पष्ट करना संभव हो जाएगा।
अधिकांश एचएस प्रोटीन में कोशिकाओं में संबंधित प्रोटीन होते हैं, जो सामान्य तापमान पर लगातार या ओटोजेनेसिस के कुछ चरणों में संश्लेषित होते हैं। यह पता चला है कि ये प्रोटीन, विशेष रूप से एचएसपी 70, अन्य प्रोटीनों से बंधते हैं, जिससे वे प्रकट होते हैं और उनके एकत्रीकरण को रोकते हैं। उत्तरार्द्ध प्रोटीन को उसकी कार्यात्मक गतिविधि के लिए आवश्यक मूल संरचना प्राप्त करने से रोक सकता है। क्लोरोप्लास्ट, माइटोकॉन्ड्रिया और ईपीआर की झिल्ली के माध्यम से उनके प्रवेश के लिए एचएसपी का उपयोग कर प्रोटीन का खुलासा आवश्यक है। चूंकि बढ़ते तापमान के साथ प्रोटीन का एकत्रीकरण तेजी से बढ़ता है, इन परिस्थितियों में एचएसपी 70 के संश्लेषण की सक्रियता से प्रोटीन को अपरिवर्तनीय क्षति से बचाना चाहिए। एचएसपी सभी सेल डिब्बों में मौजूद होते हैं, विशेष रूप से न्यूक्लियस और न्यूक्लियोली में, जहां वे एचएस के दौरान जमा होते हैं। एचएसपी 70 इन जीवों के जैवजनन में भूमिका निभाते हुए, झिल्ली के माध्यम से साइटोप्लाज्म में संश्लेषित क्लोरोप्लास्ट और माइटोकॉन्ड्रियल प्रोटीन अग्रदूतों के पारित होने की सुविधा प्रदान करता है। एचएसपी 60, जिसे चैपरोन से भी संबंधित है, को चैपरोनिन भी कहा जाता है। ये प्रोटीन कोशिकीय प्रोटीन की चतुर्धातुक संरचना का सही संयोजन सुनिश्चित करते हैं, उदाहरण के लिए, प्रकाश संश्लेषण का प्रमुख एंजाइम, RuBisCO, जिसमें आठ बड़े और आठ छोटे सबयूनिट होते हैं। चैपरोन के समूह में एचएसपी 90 भी शामिल है, जो अपने रिसेप्टर्स के साथ स्टेरॉयड हार्मोन के एक परिसर के निर्माण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इसके अलावा, एचएसपी 90 कुछ प्रोटीन किनेसेस के साथ कॉम्प्लेक्स बनाता है, जो उनकी गतिविधि को नियंत्रित करता है। जैसा कि आप जानते हैं, प्रोटीन किनेसेस विभिन्न प्रकार के कोशिकीय प्रोटीनों को फास्फोराइलेट करते हैं, उनकी गतिविधि को नियंत्रित करते हैं।
पौधों में, 30 से अधिक कम-आणविक-भार (15-35 kDa) HSP पाए गए, जो मुख्य रूप से साइटोप्लाज्मिक हीट शॉक ग्रैन्यूल में स्थानीयकृत होते हैं जो HS के दौरान दिखाई देते हैं और इसके बाद गायब हो जाते हैं। उनका मुख्य कार्य "प्री-शॉक" एमआरएनए की रक्षा करना है, जो उन्हें सदमे के अंत के बाद प्रोटीन संश्लेषण के लिए उपयोग करने की अनुमति देता है। कम आणविक भार एचएसपी अन्य डिब्बों में भी पाए जाते हैं, विशेष रूप से, क्लोरोप्लास्ट में। ऐसा माना जाता है कि वे थायलाकोइड झिल्लियों को एच एस से बचाते हैं, जहां प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण की प्रक्रियाएं स्थानीयकृत होती हैं।
कुछ पौधों में, विशेष रूप से पराग के गठन के दौरान, संवैधानिक (गैर-प्रेरित) एचएसपी संश्लेषण पाया गया था। यह संभव है कि प्री-शॉक एचएसपी एचएसपी के दौरान अपनी थर्मल स्थिरता प्रदान करें। एचएसपी के अलावा, गर्मी अन्य वर्गों के प्रोटीन की अभिव्यक्ति को प्रेरित करती है, विशेष रूप से शांतोडुलिन में।
हीट शॉक मेटाबॉलिज्म।एच एस की कार्रवाई के तहत संयंत्र चयापचय के बहुत कम लक्षित अध्ययन हैं, और इन प्रयोगों में, एच एस और सूखा दोनों अक्सर एक साथ काम करते हैं। यह एक बहुत ही महत्वपूर्ण बिंदु है, क्योंकि सूखे और एच एस के संयोजन के लिए पौधों की प्रतिक्रिया व्यक्तिगत तनावों की प्रतिक्रिया से अलग है। इस प्रकार, तनाव के संयोजन के तहत, पौधों ने सुक्रोज, माल्टोस, ट्रेकलोज, फ्रक्टोज और ग्लूकोज सहित कई घुलनशील शर्करा जमा की। सूखे की कार्रवाई के तहत, प्रोलाइन जमा हो जाती है, जबकि एचएस की कार्रवाई के साथ-साथ एचएस और सूखे के संयोजन के तहत, पौधों में प्रोलाइन जमा नहीं होता है। टीएस स्थितियों के तहत, प्रोलाइन या इसके मध्यवर्ती (पाइरोलाइन-5-कार्बोक्सिलेट) जहरीले होते हैं; इसलिए, प्रोलाइन एक संगत ऑस्मोलाइट के रूप में उपयुक्त नहीं है। एचएस और सूखे की एक साथ कार्रवाई के साथ, ग्लूटामाइन की सामग्री में तेजी से वृद्धि होती है। जाहिर है, जब प्रोलाइन बायोसिंथेसिस को रोक दिया जाता है, तो ग्लूटामेट ग्लूटामाइन में बदल जाता है। इसी समय, स्टार्च क्लीवेज और लिपिड बायोसिंथेसिस को कूटने वाले जीन सक्रिय होते हैं, और हेक्सोकाइनेज, ग्लूकोज-6-फॉस्फेट डिहाइड्रोजनेज, फ्रुक्टोकाइनेज और सुक्रोज-यूडीपी-ग्लूकोसिलट्रांसफेरेज को कूटने वाले जीन की अभिव्यक्ति बढ़ जाती है। यह ट्रांसक्रिप्शनल स्तर पर जीन अभिव्यक्ति में परिवर्तन है जो कार्बोहाइड्रेट चयापचय के पुन: प्रोग्रामिंग में मुख्य कारक का प्रतिनिधित्व करता है।
अरेबिडोप्सिस पौध पर एचएस की कार्रवाई के तहत, एएनए और पीवीए से प्राप्त कई अमीनो एसिड और एमाइड्स (शतावरी, ल्यूसीन, आइसोल्यूसीन, थ्रेओनीन, ऐलेनिन और वेलिन) के पूल के आकार में एक समकालिक वृद्धि स्थापित की गई थी। इसके अलावा, कार्बोहाइड्रेट की सामग्री में वृद्धि हुई: माल्टोस, सुक्रोज, गैलेक्टिनॉल, मायोइनोसिटोल, रैफिनोज और मोनोसेकेराइड, कोशिका भित्ति के अग्रदूत। पहले से ही 6 घंटे के बाद, बी-अलैनिन, ग्लिसरॉल, माल्टोस, सुक्रोज, ट्रेकलोज की सांद्रता में वृद्धि हुई।
प्रकाश संश्लेषण, वाष्पोत्सर्जन और श्वसन।स्टोमेटल चालन एक संकेतक है जो पौधों में CO2 और H2O चयापचय के नियमन से निकटता से संबंधित है। कई आंकड़ों से संकेत मिलता है कि उच्च तापमान पेट के बंद होने को प्रेरित करता है, जिसे जल वाष्प दबाव घाटे और पत्ती श्वसन की तापमान निर्भरता पर अप्रत्यक्ष प्रतिक्रिया के रूप में माना जा सकता है। इस प्रकार, रंध्रों का आंशिक रूप से बंद होना CO2 की अंतःकोशिकीय सांद्रता में वृद्धि का परिणाम है। हालांकि, रंध्रों के वांछित समापन से प्रकाश संश्लेषण में कमी नहीं होती है, क्योंकि रंध्र चालकता की तापमान निर्भरता और IF मेल नहीं खाते हैं। इस प्रकार, तापमान पर रंध्र चालकता बढ़ जाती है जिससे प्रकाश संश्लेषण अपरिवर्तनीय रूप से बाधित हो जाता है।
हालांकि स्टोमेटल चालन सीधे IF को प्रभावित नहीं करता है, यह वाष्पोत्सर्जन को विनियमित करने में मदद करता है, जो पत्ती के तापमान को नियंत्रित करके, प्रकाश संश्लेषक प्रक्रिया के गर्मी प्रतिरोध को प्रभावित करता है। पर्याप्त नमी की आपूर्ति वाली कुछ फसलों की फसलों में, थर्मोरेग्यूलेशन के कारण, हवा का तापमान फसल के ऊपर हवा के तापमान से लगभग 8 डिग्री सेल्सियस कम हो सकता है। इसी समय, मिट्टी में नमी की कमी के साथ, विपरीत तस्वीर देखी जा सकती है - बुवाई में पत्तियों का तापमान परिवेशी वायु तापमान से लगभग 15 डिग्री सेल्सियस से अधिक हो जाता है, जो आईएफ पर पानी की कमी के नकारात्मक प्रभाव को बढ़ाता है।
गेहूँ और अधिकांश C3 फसलों की शुद्ध प्रकाश संश्लेषण की तीव्रता 15-30 ° C की सीमा में काफी स्थिर होती है। इस तापमान सीमा के नीचे और ऊपर, IF प्रत्येक डिग्री के लिए 5-10% कम हो जाता है (चित्र। 3.1)। 15-30 डिग्री सेल्सियस की सीमा में शुद्ध प्रकाश संश्लेषण में अपेक्षाकृत नगण्य परिवर्तन इस तथ्य को छिपाना नहीं चाहिए कि बढ़ते तापमान के साथ सकल प्रकाश संश्लेषण वास्तव में बढ़ता है। हालांकि, पूरे पौधे की आईडी में एक साथ वृद्धि और विशेष रूप से प्रकाश श्वसन के कारण, शुद्ध प्रकाश संश्लेषण की तीव्रता में थोड़ा परिवर्तन होता है।
इस संबंध में C3 और C4 संस्कृतियों के बीच ध्यान देने योग्य अंतर हैं, और C4 प्रजातियों में शुद्ध प्रकाश संश्लेषण की इष्टतम तीव्रता उच्च तापमान (30-40 डिग्री सेल्सियस) पर देखी जाती है। उनका प्रकाश-श्वसन नगण्य है, जिसके परिणामस्वरूप बढ़ते तापमान के साथ CO2 स्थिरीकरण में वृद्धि प्रकाश-श्वसन लागतों से प्रभावित नहीं होती है। दरअसल, C3 प्रजातियों की तुलना में C4 प्रजातियों में शुद्ध प्रकाश संश्लेषण का उच्च तापमान इष्टतम पूर्व में ऊंचे तापमान पर कम श्वसन लागत द्वारा समझाया गया है। उनके प्रकाश संश्लेषक तंत्र में अपरिवर्तनीय परिवर्तन केवल तभी देखे जाते हैं जब तापमान 40 डिग्री सेल्सियस से अधिक हो जाता है, मुख्य रूप से पीएस II की क्षति के कारण, जो एचएस क्रिया की शुरुआत के कुछ मिनटों के भीतर होता है, जिसका उपज पर निर्णायक प्रभाव पड़ता है।
हीट शोक हीट शोक- हीट शोक।
उच्च तापमान के संपर्क में आने के बाद शरीर की तनावपूर्ण स्थिति, विशेष रूप से, टी.श.पॉलीप्लोइडी को प्रेरित करने के लिए उपयोग किया जाता है<प्रेरित पॉलीप्लोइडी> मुख्य रूप से पानी (मछली, मोलस्क) में प्रजनन करने वाले जानवरों में: पानी का तापमान 2-20 मिनट के लिए 29-33 o तक बढ़ जाता है। (सामान्य ऊष्मायन तापमान आमतौर पर 15-20 डिग्री सेल्सियस होता है) 3-10 मिनट के बाद। (ट्रिप्लोइडी का प्रेरण) या 20-40 मिनट के बाद। (टेट्राप्लोइडी का प्रेरण) निषेचन के बाद; करने में भी सक्षम टी.श.विशिष्ट हीट शॉक प्रोटीन की गतिविधि का विश्लेषण करें<हीट-शॉक प्रोटीन>, पफ गतिविधि<पफिंग> फल मक्खियों में (इस मामले में टी.श. 41-43 ओ सी पर)।
(स्रोत: "द इंग्लिश-रशियन एक्सप्लेनेटरी डिक्शनरी ऑफ जेनेटिक टर्म्स।" अरेफिव वी.ए., लिसोवेंको एल.ए., मॉस्को: वीएनआईआरओ पब्लिशिंग हाउस, 1995)
देखें कि "हीट शॉक" अन्य शब्दकोशों में क्या है:
हीट शोक- *सेप्लावी शॉक* उच्च तापमान के संपर्क में आने से शरीर की हीट शॉक तनावपूर्ण स्थिति। टी. श. इसका उपयोग किया जाता है: ए) मछली, मोलस्क, व्यक्तियों के ऊष्मायन में पॉलीप्लोइडी (देखें) को प्रेरित करने के लिए = 29 33 ° (बजाय ... ... आनुवंशिकी। विश्वकोश शब्दकोश
हीट शोक- उच्च तापमान के संपर्क में आने के बाद शरीर की तनावपूर्ण स्थिति, विशेष रूप से, T.sh। इसका उपयोग मुख्य रूप से पानी (मछली, मोलस्क) में प्रजनन करने वाले जानवरों में पॉलीप्लोइडी को प्रेरित करने के लिए किया जाता है: 2 20 मिनट के लिए पानी का तापमान 29 33 oС तक बढ़ जाता है। ... ... तकनीकी अनुवादक की मार्गदर्शिका
ऊष्मीय आघात- सिन।: हीट थकावट। यह तब होता है जब अत्यधिक उच्च तापमान के लिए हृदय के जहाजों की अपर्याप्त प्रतिक्रिया के कारण अति ताप होता है, विशेष रूप से अक्सर मूत्रवर्धक लेने वाले वृद्ध लोगों में विकसित होता है। यह कमजोरी से प्रकट होता है ... मनोविज्ञान और शिक्षाशास्त्र का विश्वकोश शब्दकोश
ओवरहीटिंग और हीट शॉक- शहद। ओवरहीटिंग (थर्मल बेहोशी, थर्मल प्रोस्ट्रेशन, थर्मल पतन) और हीटस्ट्रोक (हाइपरपाइरेक्सिया, सनस्ट्रोक, शरीर का अधिक गर्म होना) शरीर की पैथोलॉजिकल प्रतिक्रियाएं उच्च परिवेश के तापमान से जुड़ी होती हैं ... ... रोग पुस्तिका
- (अंग्रेजी एचएसपी, हीट शॉक प्रोटीन) कार्यात्मक रूप से समान प्रोटीन का एक वर्ग है, जिसकी अभिव्यक्ति बढ़ते तापमान के साथ या सेल के लिए अन्य तनावपूर्ण परिस्थितियों में बढ़ जाती है। गर्मी प्रोटीन को कूटने वाले जीन की बढ़ी हुई अभिव्यक्ति ... ... विकिपीडिया
चार समान p53 प्रोटीन अणुओं से बना एक टेट्रामर। वे ओलिगोमेराइजेशन के लिए जिम्मेदार डोमेन से जुड़े हुए हैं (पाठ देखें)। p53 (p53 प्रोटीन) एक प्रतिलेखन कारक है जो कोशिका चक्र को नियंत्रित करता है। एक गैर-उत्परिवर्तित अवस्था में ... ... विकिपीडिया
यदि तापमान बढ़ता है, तो जीवित जीव इस पर प्रतिक्रिया करता है, "हीट शॉक प्रोटीन" नामक अजीबोगरीब यौगिकों का उत्पादन करता है। इस तरह एक व्यक्ति प्रतिक्रिया करता है, इस तरह एक बिल्ली प्रतिक्रिया करती है, इस तरह कोई प्राणी प्रतिक्रिया करता है, क्योंकि इसमें जीवित कोशिकाएं होती हैं। हालांकि, न केवल तापमान में वृद्धि क्लैमाइडिया और अन्य प्रजातियों के हीट शॉक प्रोटीन के संश्लेषण को भड़काती है। स्थितियाँ अक्सर गंभीर तनाव से उकसाती हैं।
सामान्य जानकारी
चूंकि हीट शॉक प्रोटीन केवल विशिष्ट स्थितियों में शरीर द्वारा निर्मित होते हैं, उनमें सामान्य रूप से उत्पादित यौगिकों से कई अंतर होते हैं। उनके गठन की अवधि को मुख्य प्रोटीन पूल की अभिव्यक्ति के निषेध की विशेषता है, जो चयापचय में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
HSP-70 यूकेरियोट्स, DnaK प्रोकैरियोट्स एक ऐसा परिवार है जिसमें वैज्ञानिकों ने हीट शॉक प्रोटीन को संयोजित किया है जो सेलुलर स्तर पर जीवित रहने के लिए महत्वपूर्ण हैं। इसका मतलब यह है कि इस तरह के कनेक्शन के लिए धन्यवाद, सेल ऐसी स्थिति में भी काम करना जारी रख सकता है जहां तनाव, हीटिंग और आक्रामक वातावरण इसका विरोध करते हैं। हालांकि, इस परिवार के प्रोटीन भी सामान्य परिस्थितियों में होने वाली प्रक्रियाओं में भाग ले सकते हैं।
सूक्ष्म स्तर पर जीव विज्ञान
यदि डोमेन 100% समान हैं, तो यूकेरियोट्स, प्रोकैरियोट्स 50% से अधिक समरूप हैं। वैज्ञानिकों ने दिखाया है कि प्रकृति में, सभी प्रोटीन समूहों के बीच, बिल्कुल 70 kDa HSP सबसे रूढ़िवादी में से एक है। इस पर 1988 और 1993 में रिसर्च हुई थी। संभवतः, इस घटना को इंट्रासेल्युलर तंत्र में हीट शॉक प्रोटीन में निहित चैपरोन कार्यक्षमता के माध्यम से समझाया जा सकता है।
यह काम किस प्रकार करता है?
यदि हम यूकेरियोट्स पर विचार करें, तो एचएसपी जीन हीट शॉक के प्रभाव में प्रेरित होते हैं। यदि एक निश्चित कोशिका तनावपूर्ण स्थितियों से बच गई है, तो कारक न्यूक्लियस, साइटोप्लाज्म में मोनोमर के रूप में मौजूद होते हैं। इस तरह के यौगिक में कोई डीएनए बाध्यकारी गतिविधि नहीं होती है।
तनावपूर्ण स्थितियों का अनुभव करते समय, कोशिका निम्नानुसार व्यवहार करती है: Hsp70 को साफ किया जाता है, जो विकृत प्रोटीन के उत्पादन की शुरुआत करता है। एचएसपी ट्रिमर बनाता है, गतिविधि अपने चरित्र को बदलती है और डीएनए को छूती है, जो अंततः सेल न्यूक्लियस में घटकों के संचय की ओर ले जाती है। प्रक्रिया चैपरोन प्रतिलेखन में कई वृद्धि के साथ है। बेशक, इसे भड़काने वाली स्थिति समय के साथ गुजरती है, और जब तक ऐसा होता है, तब तक Hsp70 को फिर से HSP में शामिल किया जा सकता है। डीएनए से जुड़ी गतिविधि फीकी पड़ जाती है, कोशिका काम करती रहती है, मानो कुछ हुआ ही न हो। घटनाओं के इस क्रम की पहचान 1993 में मोरिमोटो द्वारा आयोजित एचएसपी पर किए गए अध्ययनों में की गई थी। यदि शरीर बैक्टीरिया से संक्रमित है, तो एचएसपी सिनोवियम पर ध्यान केंद्रित कर सकते हैं।
क्यों और क्यों?
वैज्ञानिक यह प्रकट करने में सक्षम थे कि एचएसपी विभिन्न प्रकार की नकारात्मक स्थितियों के प्रभाव के परिणामस्वरूप बनते हैं जो सेल की महत्वपूर्ण गतिविधि के लिए खतरनाक हैं। बाहर से तनावपूर्ण, हानिकारक प्रभाव अत्यंत विविध हो सकते हैं, लेकिन एक ही प्रकार के लिए अग्रणी। एचएसपी के कारण, आक्रामक कारकों के प्रभाव में कोशिका जीवित रहती है।
यह ज्ञात है कि एचएसपी तीन परिवारों में विभाजित हैं। इसके अलावा, वैज्ञानिकों ने पाया है कि शॉक प्रोटीन को गर्म करने के लिए एंटीबॉडी हैं। एचएसपी समूहों में उपखंड आणविक भार को ध्यान में रखते हुए किया जाता है। तीन श्रेणियां: 25, 70, 90 केडीए। यदि किसी जीवित जीव में सामान्य रूप से कार्य करने वाली कोशिका होती है, तो उसके अंदर संभवतः एक दूसरे के साथ मिश्रित विभिन्न प्रोटीन होंगे, बल्कि समान होंगे। एचएसपी के लिए धन्यवाद, विकृत प्रोटीन, साथ ही साथ गलत तरीके से जमा हुआ प्रोटीन, फिर से एक समाधान बन सकता है। हालांकि, इस समारोह के अलावा, कुछ अन्य भी हैं।
हम क्या जानते हैं और हम क्या अनुमान लगाते हैं
अब तक, क्लैमाइडिया, साथ ही अन्य एचएसपी के हीट शॉक प्रोटीन का पूरी तरह से अध्ययन नहीं किया गया है। बेशक, प्रोटीन के कुछ समूह हैं जिनके बारे में वैज्ञानिकों के पास काफी बड़ी मात्रा में डेटा है, और कुछ ऐसे भी हैं जिन्हें अभी महारत हासिल करना बाकी है। लेकिन अब विज्ञान उस स्तर पर पहुंच गया है जब ज्ञान हमें यह कहने की अनुमति देगा कि ऑन्कोलॉजी में हीट शॉक प्रोटीन वास्तव में उपयोगी उपकरण हो सकता है जो आपको हमारी सदी की सबसे भयानक बीमारियों में से एक - कैंसर को हराने की अनुमति देता है।
वैज्ञानिकों के पास HSP Hsp70 के बारे में सबसे बड़ी मात्रा में डेटा है, जो विभिन्न प्रोटीन, समुच्चय, परिसरों, यहां तक कि असामान्य लोगों के साथ भी जुड़ सकता है। रिलीज समय के साथ होता है, इसके बाद एटीपी यौगिक होता है। इसका मतलब यह है कि एक समाधान फिर से कोशिका में दिखाई देता है, और प्रोटीन जो गलत जमावट प्रक्रिया से गुजरे हैं, उन्हें इस ऑपरेशन के अधीन किया जा सकता है। हाइड्रोलिसिस, एटीपी यौगिक वे तंत्र हैं जिन्होंने इसे संभव बनाया है।
विसंगतियाँ और मानदंड
जीवित जीवों के लिए हीट शॉक प्रोटीन की भूमिका को कम करना मुश्किल है। किसी भी कोशिका में हमेशा असामान्य प्रोटीन होते हैं, जिनकी सांद्रता इसके लिए बाहरी पूर्वापेक्षाएँ होने पर बढ़ सकती है। एक विशिष्ट कहानी अति ताप या संक्रमण के प्रभाव है। इसका मतलब यह है कि सेल की महत्वपूर्ण गतिविधि को जारी रखने के लिए, तत्काल बड़ी संख्या में एचएसपी उत्पन्न करना आवश्यक है। प्रतिलेखन तंत्र सक्रिय होता है, जो प्रोटीन के उत्पादन की शुरुआत करता है, कोशिका बदलती परिस्थितियों के अनुकूल होती है और कार्य करना जारी रखती है। हालांकि, पहले से ही ज्ञात तंत्रों के साथ, बहुत कुछ खोजा जाना बाकी है। विशेष रूप से, क्लैमाइडिया के हीट शॉक प्रोटीन के प्रति एंटीबॉडी वैज्ञानिकों की गतिविधियों के लिए इतना बड़ा क्षेत्र है।
एचएसपी, जब पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला बढ़ जाती है, और वे खुद को ऐसी परिस्थितियों में पाते हैं जो इसके साथ एक बंधन में प्रवेश करना संभव बनाती हैं, तो गैर-विशिष्ट एकत्रीकरण और गिरावट से बचना संभव हो जाता है। इसके बजाय, तह सामान्य रूप से तब होती है जब प्रक्रिया में आवश्यक संरक्षक शामिल होते हैं। पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं के एटीपी-सहायता प्राप्त खुलासा के लिए अतिरिक्त रूप से Hsp70 की आवश्यकता होती है। एचएसपी के माध्यम से इस तथ्य को प्राप्त करना संभव है कि गैर-ध्रुवीय क्षेत्र भी एंजाइमों के प्रभाव के अधीन हैं।
एचटीएस और दवा
रूस में, FMBA वैज्ञानिक इसे बनाने के लिए हीट शॉक प्रोटीन का उपयोग करके एक नई दवा बनाने में सक्षम थे। शोधकर्ताओं द्वारा प्रस्तुत कैंसर की दवा पहले ही सारकोमा और मेलानोमा से प्रभावित प्रायोगिक कृन्तकों में प्रारंभिक परीक्षण पास कर चुकी है। इन प्रयोगों ने विश्वास के साथ यह कहना संभव किया कि ऑन्कोलॉजी के खिलाफ लड़ाई में एक महत्वपूर्ण कदम आगे बढ़ाया गया है।
वैज्ञानिकों ने सुझाव दिया और साबित करने में सक्षम थे कि हीट शॉक प्रोटीन एक दवा है, या यों कहें, यह एक प्रभावी दवा का आधार बन सकता है, मुख्यतः इस तथ्य के कारण कि ये अणु तनावपूर्ण स्थितियों में बनते हैं। चूंकि वे शुरू में कोशिकाओं के अस्तित्व को सुनिश्चित करने के लिए शरीर द्वारा निर्मित होते हैं, इसलिए यह माना जाता था कि अन्य एजेंटों के साथ उचित संयोजन के साथ, यहां तक कि एक ट्यूमर से भी लड़ा जा सकता है।
एचएसपी रोगग्रस्त जीव में रोगग्रस्त कोशिकाओं का पता लगाने और उनमें गलत डीएनए से निपटने के लिए दवा की मदद करता है। यह माना जाता है कि नई दवा किसी भी उपप्रकार के घातक रोगों के लिए समान रूप से प्रभावी होगी। यह एक परी कथा की तरह लगता है, लेकिन डॉक्टर इससे भी आगे जाते हैं - वे मानते हैं कि इलाज बिल्कुल किसी भी स्तर पर उपलब्ध होगा। सहमत हूं, कैंसर से ऐसा हीट शॉक प्रोटीन, जब यह सभी परीक्षण पास करता है और इसकी विश्वसनीयता की पुष्टि करता है, तो मानव सभ्यता के लिए एक अमूल्य अधिग्रहण बन जाएगा।
निदान और उपचार
आधुनिक चिकित्सा की आशा के बारे में सबसे विस्तृत जानकारी डॉ। सिम्बीर्त्सेव द्वारा बताई गई थी, जो दवा के निर्माण पर काम करने वालों में से एक थे। उनके साक्षात्कार से, कोई भी समझ सकता है कि वैज्ञानिकों ने किस तर्क से दवा का निर्माण किया और इसे कैसे प्रभावोत्पादक बनाना चाहिए। इसके अलावा, यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि क्या हीट शॉक प्रोटीन पहले ही क्लिनिकल परीक्षण पास कर चुका है या अभी भी आगे है।
जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, यदि शरीर तनावपूर्ण परिस्थितियों का अनुभव नहीं करता है, तो बीएसएच उत्पादन बहुत कम मात्रा में होता है, लेकिन बाहरी प्रभाव में बदलाव के साथ यह काफी बढ़ जाता है। साथ ही, सामान्य मानव शरीर इतनी मात्रा में एचएसपी का उत्पादन करने में सक्षम नहीं है जो उभरते घातक नियोप्लाज्म को हराने में मदद करे। "और क्या होता है यदि एचएसपी को बाहर से पेश किया जाता है?" - वैज्ञानिकों ने सोचा और इसी विचार को शोध का आधार बनाया।
यह कैसे काम करना चाहिए?
एक नई दवा बनाने के लिए, प्रयोगशाला स्थितियों में वैज्ञानिकों ने जीवित कोशिकाओं के लिए एचएसपी का उत्पादन शुरू करने के लिए आवश्यक सभी चीजों को फिर से बनाया। इसके लिए एक मानव जीन प्राप्त किया गया था, जिसकी क्लोनिंग नवीनतम उपकरणों का उपयोग करके की गई थी। प्रयोगशालाओं में अध्ययन किए गए बैक्टीरिया तब तक उत्परिवर्तित हुए जब तक कि वे वैज्ञानिकों द्वारा वांछित प्रोटीन का स्वतंत्र रूप से उत्पादन करना शुरू नहीं कर देते।
शोध के दौरान प्राप्त जानकारी के आधार पर वैज्ञानिकों ने मानव शरीर पर एचएसपी के प्रभाव के बारे में निष्कर्ष निकाला। ऐसा करने के लिए, हमें एक गिलहरी का आयोजन करना पड़ा। यह बिल्कुल भी आसान नहीं है: हमें अपने ग्रह की कक्षा में नमूने भेजने थे। यह इस तथ्य के कारण है कि क्रिस्टल के सही, समान विकास के लिए स्थलीय परिस्थितियां उपयुक्त नहीं हैं। लेकिन ब्रह्मांडीय स्थितियां ठीक वैसे ही क्रिस्टल प्राप्त करने की अनुमति देती हैं जिनकी वैज्ञानिकों को आवश्यकता थी। अपने गृह ग्रह पर लौटने पर, प्रयोगात्मक नमूनों को जापानी और रूसी वैज्ञानिकों के बीच विभाजित किया गया, जिन्होंने उनका विश्लेषण किया, जैसा कि वे कहते हैं, बिना एक सेकंड बर्बाद किए।
और उन्होंने क्या पाया?
जबकि इस दिशा में अभी काम चल रहा है। वैज्ञानिकों के समूह के प्रतिनिधि ने कहा कि यह निश्चित रूप से स्थापित करना संभव था: एचएसपी अणु और जीवित प्राणी के अंग या ऊतक के बीच कोई सटीक संबंध नहीं है। और यह बहुमुखी प्रतिभा की बात करता है। इसका मतलब यह है कि अगर हीट शॉक प्रोटीन दवा में आवेदन पाता है, तो यह एक ही बार में बड़ी संख्या में बीमारियों के लिए रामबाण बन जाएगा - कोई फर्क नहीं पड़ता कि एक घातक नियोप्लाज्म से कौन सा अंग प्रभावित होता है, इसे ठीक किया जा सकता है।
प्रारंभ में, वैज्ञानिकों ने दवा को तरल रूप में बनाया - परीक्षण विषयों को इसके साथ इंजेक्ट किया जाता है। फंड का परीक्षण करने के लिए चूहों और चूहों को पहले नमूने के रूप में लिया गया था। रोग के विकास के प्रारंभिक और बाद के चरणों में इलाज के मामलों की पहचान करना संभव था। वर्तमान चरण को प्रीक्लिनिकल परीक्षण कहा जाता है। वैज्ञानिकों का अनुमान है कि इसके पूरा होने में कम से कम एक साल का समय लगेगा। उसके बाद क्लीनिकल ट्रायल का समय आएगा। बाजार में, एक नया उपाय, संभवत: रामबाण, अगले 3-4 वर्षों में उपलब्ध होगा। हालांकि, जैसा कि वैज्ञानिक नोट करते हैं, यह सब तभी वास्तविक है जब परियोजना को धन मिल जाए।
रुको या नहीं रुको?
बेशक, डॉक्टरों के वादे आकर्षक लगते हैं, लेकिन साथ ही वे अविश्वास का कारण बनते हैं। मानवता कितने समय से कैंसर से पीड़ित है, पिछले कुछ दशकों में इस बीमारी के कितने शिकार हुए हैं, और यहाँ वे न केवल एक प्रभावी दवा, बल्कि एक वास्तविक रामबाण का वादा करते हैं - किसी भी तरह के लिए, किसी भी समय। आप ऐसी बात पर कैसे विश्वास कर सकते हैं? और इससे भी बदतर, विश्वास करने के लिए, लेकिन प्रतीक्षा न करें, या प्रतीक्षा न करें, लेकिन यह पता चला है कि उपाय उतना अच्छा नहीं है जितना कि वादा किया गया था।
औषधि का विकास आनुवंशिक इंजीनियरिंग की एक विधि है, जो विज्ञान के रूप में चिकित्सा का सबसे उन्नत क्षेत्र है। इसका मतलब है कि यदि सफल हो, तो परिणाम वास्तव में प्रभावशाली होने चाहिए। हालांकि, साथ ही इसका मतलब है कि यह प्रक्रिया बेहद महंगी है। एक नियम के रूप में, निवेशक होनहार परियोजनाओं में काफी बड़े फंड का निवेश करने के लिए तैयार हैं, लेकिन जब विषय इतना जोर से होता है, तो दबाव बहुत अधिक होता है, और समय सीमा धुंधली होती है, जोखिमों का आकलन बहुत बड़ा होता है। यह अब 3-4 वर्षों के लिए आशावादी पूर्वानुमान लग रहा है, लेकिन सभी बाजार विशेषज्ञ इस बात से अच्छी तरह वाकिफ हैं कि समय सीमा कितनी बार दशकों तक फैलती है।
अद्भुत, अविश्वसनीय ... या है ना?
जैव प्रौद्योगिकी एक ऐसा क्षेत्र है जो आम आदमी के लिए समझ से परे है। इसलिए, हम केवल "प्रीक्लिनिकल परीक्षणों की सफलता" शब्दों की आशा कर सकते हैं। दवा को अपना कामकाजी नाम "हीट शॉक प्रोटीन" मिला। हालांकि, एचएसपी एक दवा का केवल मुख्य घटक है जो एंटी-ऑन्कोलॉजी दवा बाजार में एक सफलता का वादा करता है। इसके अलावा, रचना में कई उपयोगी पदार्थ शामिल होने चाहिए, जो उपकरण की प्रभावशीलता का गारंटर होगा। और यह सब इस तथ्य के कारण संभव हो गया कि नवीनतम एचएसपी अध्ययनों से पता चला है कि अणु न केवल जीवित कोशिकाओं को क्षति से बचाने में मदद करता है, बल्कि प्रतिरक्षा के लिए एक तरह की "पॉइंटिंग फिंगर" के रूप में भी काम करता है, जिससे यह पहचानने में मदद मिलती है कि कौन सी कोशिकाएं प्रभावित होती हैं। एक ट्यूमर और जो नहीं हैं। सीधे शब्दों में कहें, जब एचएसपी शरीर में पर्याप्त रूप से उच्च सांद्रता में दिखाई देते हैं, तो वैज्ञानिकों को उम्मीद है कि प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया स्वयं रोगग्रस्त तत्वों को नष्ट कर देगी।
आशा और प्रतीक्षा
संक्षेप में, हम कह सकते हैं कि ट्यूमर के खिलाफ नवीनता इस तथ्य पर आधारित है कि शरीर के पास एक उपाय है जो एक नियोप्लाज्म को नष्ट कर सकता है, यह स्वभाव से काफी कमजोर है। एकाग्रता इतनी कम है कि किसी भी चिकित्सीय प्रभाव का सपना भी नहीं देखा जा सकता है। उसी समय, आंशिक रूप से एचएसपी उन कोशिकाओं में स्थित होते हैं जो ट्यूमर से प्रभावित नहीं होते हैं, और अणु उनसे कहीं भी "छोड़" नहीं पाएंगे। अतः किसी उपयोगी पदार्थ की आपूर्ति बाहर से करना आवश्यक है - ताकि यह प्रभावित तत्वों को और अधिक प्रत्यक्ष रूप से प्रभावित करे। वैसे, जबकि वैज्ञानिक मानते हैं कि दवा के दुष्प्रभाव भी नहीं होंगे - और यह इतनी उच्च दक्षता के साथ है! और वे इस "जादू" की व्याख्या इस तथ्य से करते हैं कि अध्ययनों से पता चला है कि कोई विषाक्तता नहीं है। हालांकि, अंतिम निष्कर्ष तब निकाला जाएगा जब प्रीक्लिनिकल ट्रायल समाप्त हो जाएगा, जिसमें कम से कम एक साल लगेगा।
एक बहुत आशावादी उपशीर्षक के साथ सामग्री "सभी प्रकार और घातक ट्यूमर के चरणों से आनुवंशिक रूप से इंजीनियर दवा तीन से चार वर्षों में रोगियों द्वारा प्राप्त की जा सकती है।"
हालांकि, कोई भी व्यक्ति जो ऑन्कोलॉजिकल रोगों के उपचार के बारे में कम से कम थोड़ा सा जानता है, इस तरह के पूर्वानुमान को देखते हुए, आश्चर्य में अपनी भौहें सबसे अच्छा उठाएगा, और सबसे खराब क्रोध होगा। हम आपको बताएंगे कि अगली "वैज्ञानिक संवेदना" में क्या गलत है।
क्या हुआ?
इज़वेस्टिया में वर्णित दवा का विकास रूस के संघीय चिकित्सा और जैविक एजेंसी (FMBA) के अत्यधिक शुद्ध तैयारी के राज्य अनुसंधान संस्थान में किया जा रहा है। संस्थान के अनुसंधान के लिए उप निदेशक, रूसी विज्ञान अकादमी के संबंधित सदस्य और चिकित्सा विज्ञान के डॉक्टर, प्रोफेसर आंद्रेई सिम्बीर्त्सेव ने इस सामग्री में "रूस ने कैंसर का इलाज बनाया और अंतरिक्ष में इसका परीक्षण किया" शीर्षक के तहत इज़वेस्टिया संवाददाता को बताया "हीट शॉक प्रोटीन" के बारे में आईएसएस पर शून्य गुरुत्वाकर्षण में क्रिस्टलीकृत किया गया था, और अब प्रीक्लिनिकल परीक्षण से गुजर रहा है।
अब अनुसंधान शिक्षा और विज्ञान मंत्रालय से अनुदान के साथ किया जा रहा है, और वैज्ञानिकों ने निजी निवेशकों की मदद से नैदानिक परीक्षणों के लिए 100 मिलियन रूबल खोजने और राज्य के 50% सह-वित्तपोषण कार्यक्रम की योजना बनाई है। उसे आकर्षित करने के लिए, डेवलपर्स "सभी दरवाजे खटखटाने जा रहे हैं, क्योंकि दवा अद्वितीय है। हम पूरी तरह से नए कैंसर उपचार की खोज के कगार पर हैं। यह लाइलाज ट्यूमर वाले लोगों की मदद करेगा।"
"हम पहले से ही अनुसंधान संस्थान के उत्पादन स्थलों पर दवा बना रहे हैं," आंद्रेई सिम्बीर्त्सेव ने प्रेरित पत्रकारों से कहा, फिलहाल उनका चूहों पर परीक्षण किया जा रहा है, और यह केवल तीन से चार वर्षों में रोगियों तक पहुंच जाएगा।
क्या चालबाजी है?
यह सब बहुत प्रेरणादायक लगता है, हालांकि, हीट शॉक प्रोटीन लंबे समय से ज्ञात हैं, लेकिन किसी कारण से लोगों ने अभी भी उन्हें सभी प्रकार के कैंसर के लिए रामबाण नहीं बनाया है। यह प्रोटीन का एक काफी बड़ा परिवार है जो तापमान बढ़ने (और कभी-कभी गिरने) पर तनाव की प्रतिक्रिया में सक्रिय होता है। वे कोशिका को अन्य प्रोटीनों के संरचनात्मक क्षरण के प्रभावों से लड़ने में मदद करते हैं। इस तरह के बदलाव का सबसे प्रसिद्ध उदाहरण अंडे की सफेदी, एल्ब्यूमिन के मुख्य घटक को तलना या उबालना है, जब यह पारदर्शी से सफेद हो जाता है। तो, हीट शॉक प्रोटीन इन परिवर्तनों के परिणामों को समाप्त करते हैं: वे "मरम्मत" करते हैं या अंत में अपमानित संरचनाओं का उपयोग करते हैं। कई हीट शॉक प्रोटीन चैपरोन होते हैं जो अन्य प्रोटीनों को ठीक से मोड़ने में मदद करते हैं।
संदर्भ:
चैपरोन प्रोटीन का एक वर्ग है जिसका मुख्य कार्य प्रोटीन की तृतीयक या चतुर्धातुक संरचना को बहाल करना है; वे प्रोटीन परिसरों के निर्माण और पृथक्करण में भी भाग लेते हैं।
हीट शॉक प्रोटीन सभी कोशिकाओं में पाए जाते हैं। हालांकि, विभिन्न कोशिकाओं में (विशेष रूप से ट्यूमर कोशिकाएं, जो विभिन्न प्रकार के कैंसर में बहुत भिन्न होती हैं, दोनों एक दूसरे से और शरीर की सामान्य कोशिकाओं से), ये प्रोटीन अलग तरह से व्यवहार करते हैं। उदाहरण के लिए, कुछ प्रकार के कैंसर में, HSP-70 प्रोटीन की अभिव्यक्ति या तो बढ़ सकती है (घातक मेलेनोमा में) या घटी हुई (गुर्दे के कैंसर में)।
यह समझने के लिए कि हम किस प्रकार के प्रोटीन के बारे में बात कर रहे हैं और क्या यह वास्तव में कैंसर चिकित्सा में उपयोग किया जाता है और इसके सभी प्रकारों में मदद कर सकता है, हमने जैविक विज्ञान के डॉक्टर अलेक्जेंडर सपोझनिकोव से बात की। यह वैज्ञानिक एम.एम. के नाम पर बायोऑर्गेनिक केमिस्ट्री संस्थान में सेलुलर इंटरैक्शन की प्रयोगशाला का प्रमुख है। शेम्याकिन और यू.ए. ओविचिनिकोव रूसी विज्ञान अकादमी, जो कई वर्षों से इस दिशा में विकास के लिए सबसे आशाजनक हीट शॉक प्रोटीन में से एक है। उन्होंने इस लेख पर इस प्रकार टिप्पणी की:
"मैं यह नहीं कहूंगा कि यह बकवास है, लेकिन यह बिल्कुल गलत जानकारी है। 70 किलोडाल्टन के आणविक भार (तथाकथित HSP-70, अंग्रेजी HSP70 में) के साथ हीट शॉक प्रोटीन का उपयोग करने के विचार के लेखक मेरे मित्र और सहयोगी बोरिस मार्गुलिस हैं। वह सेंट पीटर्सबर्ग में साइटोलॉजी संस्थान में काम करता है।
वह और उनकी पत्नी इरिना गुझोवा जीवन भर इस प्रोटीन पर काम करते रहे हैं (मैं इसे कई सालों से कर रहा हूं, लेकिन कैंसर चिकित्सा से संबंधित शोध में नहीं)। औपचारिक रूप से, प्रयोगशाला का प्रमुख इरीना है, वह अध्ययन कर रही है कि प्रोटीन न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों से कैसे जुड़ा है, और बोरिस विभाग के प्रमुख हैं। वह दुनिया के पहले व्यक्ति हैं जिन्होंने "नग्न" प्रोटीन के उपयोग का सुझाव दिया है जो किसी भी ट्यूमर से जुड़े एंटीजन से भरा नहीं है।
मुझे इस प्रोटीन के इस तरह के उपयोग के बारे में उनके विचारों पर विश्वास नहीं था (वास्तव में, यह अभी तक साबित नहीं हुआ है कि यह प्रभावी होगा)। यदि आप "चूल्हे से नाचते हैं," तो एक निश्चित हिंदू प्रमोद श्रीवास्तव है, जो भारत में पैदा हुआ था, लेकिन अमेरिका में पढ़ा, रहता और काम करता है। बहुत समय पहले उन्होंने HTSH-70 की मदद से न केवल एक ट्यूमर के खिलाफ एक "वैक्सीन" बनाया, बल्कि एक क्लिनिक भी खोला और इसके साथ कैंसर रोगियों का इलाज किया। श्रीवास्तव इस प्रोटीन को सीधे ट्यूमर से निकालते हैं: यह रोगियों से बायोप्सी लेता है, इसे ऊतक के टुकड़ों से निकालता है (इस प्रोटीन का बहुत अधिक अंश प्राप्त करने के विशेष तरीके हैं)।
हालांकि, कैंसर रोगियों के ऊतकों से प्राप्त प्रोटीन ट्यूमर से जुड़े पेप्टाइड्स से दृढ़ता से जुड़ा हुआ है - ट्यूमर के वे लक्षण जिन्हें प्रतिरक्षा प्रणाली पहचानती है। इसलिए, जब इस परिसर को रोगियों को प्रशासित किया जाता है, तो बड़ी संख्या में रोगी प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया विकसित करते हैं, और रोगी के लिए सकारात्मक प्रभाव प्राप्त होता है।
वास्तव में, आंकड़ों के अनुसार, यह प्रभाव कीमोथेरेपी के प्रभाव से अधिक नहीं है। फिर भी, कीमोथेरेपी शरीर को "जहर" देती है, लेकिन ऐसा "टीकाकरण" शरीर को "जहर" नहीं देता है। यह एक बहुत लंबा इतिहास है, इस दृष्टिकोण का उपयोग क्लिनिक में लंबे समय से किया जा रहा है।
अलेक्जेंडर सपोझनिकोव।डॉक्टर ऑफ बायोलॉजिकल साइंसेज, प्रोफेसर
जहां तक बोरिस मार्गुलिस का सवाल है, उन्होंने (विशेष रूप से, मेरी प्रयोगशाला के आधार पर) दिखाया (और अपने काम के परिणामों को प्रकाशित किया) कि अगर ट्यूमर कोशिकाओं में बिना किसी ट्यूमर लोड के एक शुद्ध प्रोटीन जोड़ा जाता है, तो यह बहिर्जात प्रोटीन ट्यूमर का कारण बनता है। कोशिकाओं को अपनी सतह पर उसी ट्यूमर से जुड़े पेप्टाइड्स को उजागर करने के लिए जो आमतौर पर इन कोशिकाओं के अंदर, साइटोप्लाज्म में पाए जाते हैं। तब प्रतिरक्षा प्रणाली उन्हें पहचान लेती है, और शरीर इन कोशिकाओं को अपने आप अस्वीकार कर देगा, ट्यूमर से लड़ेगा।
यह संस्कृति में दिखाया गया है कृत्रिम परिवेशीय, यानी शरीर में नहीं, बल्कि एक परखनली में। इसके अलावा, बोरिस मार्गुलिस ने केवल बचपन के ल्यूकेमिया का दावा किया, क्योंकि वह सेंट पीटर्सबर्ग में चिकित्सकों से जुड़ा हुआ है। सिम्बीर्त्सेव ने अपने साक्षात्कार में जो कहा वह पहले से ही नग्न, शुद्ध प्रोटीन का उपयोग करने की इस पद्धति का विस्तार है।
इस शुद्ध प्रोटीन की क्रिया का तंत्र ट्यूमर को सतह पर खींचने के लिए मजबूर करना है (जैसा कि मार्गुलिस ने खुद इसे "निचोड़" कहा था) इन पेप्टाइड्स को उनके अंतर्जात प्रोटीन के साथ। यह प्रोटीन सभी कोशिकाओं में पाया जाता है, और दुनिया में एक भी कोशिका नहीं है जिसमें यह प्रोटीन न हो। यह एक बहुत प्राचीन, बहुत रूढ़िवादी प्रोटीन है, हर किसी के पास है (मैं अभी वायरस के बारे में बात नहीं कर रहा हूं)।
मार्गुलिस ने खुद प्रीक्लिनिकल रिसर्च में नहीं खींचा होगा, उन्होंने (पांच साल पहले) उच्च शुद्ध तैयारी संस्थान के साथ संयुक्त रूप से अनुदान प्राप्त किया। जाहिरा तौर पर, यह संस्थान इस सिम्बीर्त्सेव में काम कर रहा है, मैंने उसका अंतिम नाम कई बार सुना, लेकिन चूंकि यह संघीय चिकित्सा और जैविक एजेंसी है, जिसमें काशीरका पर इम्यूनोलॉजी संस्थान है, जिसमें मैंने कई वर्षों तक काम किया है, तो सबसे अधिक संभावना है यह संस्थान की उच्च शुद्धता वाली दवाएं हैं, जिसके साथ उन्हें प्रीक्लिनिकल रिसर्च के लिए अनुदान मिला। सोवियत काल में, यह स्वास्थ्य मंत्रालय का तीसरा विभाग था। यह इस संस्थान के साथ था कि शिक्षा मंत्रालय से तीन साल के लिए 30 मिलियन के लिए एक प्रीक्लिनिक का अनुदान प्राप्त हुआ था, जो दो साल पहले समाप्त हो गया था।
उच्च शुद्ध चिकित्सा संस्थान ने सभी कागजी कार्रवाई की, उन्होंने अपने अनुदान पर सूचना दी, अगले चरण के लिए, दवा के प्रचार के लिए, पैसे की भी आवश्यकता है। यह नैदानिक अनुसंधान का पहला चरण है। यहां बोरिस मार्गुलिस, जहां तक मैं समझता हूं, पहले से ही विकास से दूर हो गया है, इसे अत्यधिक शुद्ध तैयारी संस्थान की दया पर छोड़ दिया गया है।
वे यह प्रोटीन बनाते हैं, उन्होंने जैव प्रौद्योगिकी बनाई, मेरे पास यह रेफ्रिजरेटर में भी है, बोरिस ने इसे परीक्षण के लिए दिया था। वे इसे बड़ी मात्रा में बनाते हैं, इसे लियोफिलाइज्ड रूप (सूखा) में, बाँझ ampoules में संग्रहीत करते हैं। वास्तव में, नैदानिक परीक्षणों में, इस दवा का उपयोग किया जाना चाहिए, शायद कुछ एडिटिव्स के साथ। लेकिन यह पैसा लेता है।
जब मैंने गलती से सिम्बीर्त्सेव के साक्षात्कार की खबर देखी, तो मैंने उसे पढ़ा, मार्गुलिसा को भेजा, पूछा कि क्या उसने इसे पढ़ा है। बोरिस ने मुझे जवाब दिया कि आंद्रेई (जिनके साथ वह अच्छी तरह से परिचित हैं) ने कुछ बेवकूफी की थी और लेखकों को भी नहीं भेजा था। इस विचार के लेखक (ऑन्कोलॉजी में एक कैंसर विरोधी दवा के रूप में शुद्ध प्रोटीन का उपयोग करने के लिए), मैं दोहराता हूं, बोरिस मार्गुलिस। लेकिन, जहां तक मैंने उनसे हाल ही में सुना है, वह इस समस्या से दूर हो गए हैं।
मैं इस प्रोटीन पर काम करता हूं, लेकिन एक इम्युनोमोड्यूलेटर के रूप में, मेरी प्रयोगशाला की तरह। हमने माउस मॉडल में एंटीट्यूमर गुणों के साथ थोड़ा काम किया। वास्तव में अच्छे परिणाम थे। मेरा मतलब है "नग्न" प्रोटीन, इसमें सिर्फ इम्यूनोस्टिम्युलेटिंग गुण होते हैं। वैसे, एक और बड़ा सवाल यह है कि इसके इम्यूनोस्टिम्युलेटिंग गुणों का कारण क्या है: स्वयं प्रोटीन या कुछ छोटी अशुद्धियाँ, जैसे कि लिपोपॉलेसेकेराइड। यह प्रोटीन जीवाणु संवर्धन में प्राप्त होता है (में .) ई कोलाई), यह पुनः संयोजक प्रोटीन के उत्पादन के लिए सबसे आम तकनीक है। लिपोपॉलीसेकेराइड (LPS) जीवाणु कोशिका भित्ति का एक घटक है, और इस अशुद्धता से अंत तक संस्कृति को शुद्ध करना बहुत मुश्किल है। बेशक, वे सफाई करते हैं, लेकिन कुछ कम सांद्रता बनी रहती है। इन एलपीएस अशुद्धियों में इम्यूनोस्टिम्युलेटिंग गुण भी होते हैं, क्योंकि प्रतिरक्षा प्रणाली बैक्टीरिया से खुद को बचाने के लिए विकसित हुई है। जैसे ही शरीर में बैक्टीरिया की "गंध" आती है, प्रतिरक्षा प्रणाली सक्रिय हो जाती है। इसलिए, कई लेखक अब मानते हैं कि इस प्रोटीन के इम्यूनोस्टिम्युलेटरी गुण, जो एंटीट्यूमर प्रतिक्रिया को भी नियंत्रित करते हैं, एचएसपी के कारण नहीं, बल्कि इसकी अशुद्धता के कारण होते हैं। लेकिन यह सवाल वैज्ञानिक है, बहस का विषय है और इसका अभ्यास से कोई लेना-देना नहीं है।
अब, मैं दोहराता हूं, बोरिस मार्गुलिस इस विषय से, ऑन्कोलॉजी से दूर जा रहे हैं, और छोटे अणुओं पर काम कर रहे हैं जो इस प्रोटीन के उत्पादन को नियंत्रित कर सकते हैं। उन्होंने रसायनज्ञों से संपर्क किया जो अवरोधक बनाना जानते हैं - ऐसे विशिष्ट किनेसेस, कोशिकाओं के अंदर कुछ प्रकार के एंजाइम जो उन्हें काम करने से रोकते हैं। अवरोधक कुछ एंजाइम को कह सकते हैं: "नहीं, आपको काम करने का कोई अधिकार नहीं है।"
यह बहुत सरलता से किया जाता है: सभी एंजाइमों में एक सब्सट्रेट के साथ एक बाध्यकारी साइट होती है, और यदि आप कुछ छोटे अणु लेते हैं जो इस सब्सट्रेट बाइंडिंग सेंटर में एकीकृत होते हैं, तो यह अब इस सब्सट्रेट को संसाधित करने में सक्षम नहीं होगा। बोरिस अब ऐसे अणुओं पर काम कर रहा है जो इस HSP-70 के इंट्रासेल्युलर संश्लेषण को रोकते हैं। और, वास्तव में, ऐसे अणु बहुत प्रासंगिक हैं, और न केवल मौलिक जीव विज्ञान के लिए, बल्कि अभ्यास, नैदानिक चिकित्सा के लिए भी।"
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