ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन या इंटीग्रल मेम्ब्रेन प्रोटीन कोशिका झिल्ली में अंतर्निहित होते हैं और लिपिड बिलीयर झिल्ली को फैलाते हैं।
इन ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीनों में आम तौर पर तीन अलग-अलग डोमेन होते हैं: एक साइटोसोलिक डोमेन (सेल के आंतरिक भाग में सिग्नल ट्रांसमिट करने के लिए), एक ट्रांसमेम्ब्रेन डोमेन, और एक एक्सोप्लाज्मिक डोमेन जो सेल के बाहर लटकता है, एक रिसेप्टर के रूप में कार्य करता है। इन डोमेन की रासायनिक प्रकृति और संरचना बहुत भिन्न होती है।
फिर भी, सामान्य तौर पर, ट्रांसमेम्ब्रेन डोमेन हाइड्रोफोबिक अवशेषों से बना होता है जो आम तौर पर या तो अल्फा हेलिक्स या कई बीटा-स्ट्रैंड्स से बनी बीटा-शीट के कॉन्फ़िगरेशन को अपनाते हैं।
इंटीग्रल प्रोटीन में एक कोशिका की प्रोटीन सामग्री का लगभग 20-30% शामिल होता है, और ये झिल्ली में कसकर तय होते हैं जैसे कि शोधकर्ताओं को अक्सर 6-8M यूरिया, थियोसाइनेट, लिथियम परक्लोरेट या गनीडिनियम जैसे अराजक एजेंटों को शामिल करते हुए अधिक कठोर परिस्थितियों का सहारा लेना पड़ता है। क्लोराइड झिल्ली के साथ इन प्रोटीनों के हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन को बाधित करने के लिए उनके निष्कर्षण की सुविधा के लिए।
ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन फंक्शन
ये प्रोटीन एक कोशिका में विभिन्न शारीरिक कार्य करते हैं, जिसमें जंक्शन प्रोटीन से लेकर मान्यता, परिवहन, लंगर और पारगमन शामिल हैं।
GPCRs विभिन्न सेल सिग्नलिंग पाथवे में कार्य करते हैं और सबसे महत्वपूर्ण प्रकार के रिसेप्टर्स में से एक हैं जो विशाल शारीरिक प्रक्रियाओं में लगे हुए हैं, जैसे कि एक लिगैंड के जवाब में कुछ जीनों के प्रतिलेखन की सक्रियता।
बैक्टीरियरहोडॉप्सिन एक मल्टीपास प्रोटीन है जिसका उपयोग प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया द्वारा प्रकाश को पकड़ने के लिए किया जाता है। फोटॉन का अवशोषण प्रोटीन में कुछ संरचनागत परिवर्तनों को प्रेरित करता है, जो इसे एक प्रोटॉन ग्रेडिएंट उत्पन्न करने की अनुमति देता है जो अंततः एटीपी को संश्लेषित करने के लिए उपयोग किया जाएगा।
एक्वापोरिन
विभिन्न प्रकार के एक्वापोरिन अणुओं जैसे पानी, पानी में घुलनशील अणुओं और ग्लिसरॉल को पार करते हैं कोशिका झिल्ली।
एक्वापोरिन 0 (एक होमोटेट्रामर) स्तनधारी नेत्र लेंस में सबसे प्रचुर मात्रा में होता है।
एक्वा-ग्लिसरोपोरिन झिल्ली के आर-पार यूरिया और अमोनिया जैसे अनावेशित अणुओं के परिवहन में अद्वितीय हैं।
ई. कोलाई जैसे ग्राम-नकारात्मक जीवाणुओं की बाहरी झिल्ली में अलग-अलग पोरिन होते हैं जो विभिन्न डिसैकराइड (शर्करा) को कोशिका में ले जाते हैं।
आयन चैनल
कई अल्फा-हेलिक्स अभिन्न प्रोटीन होते हैं वोल्टेज-गेटेड सोडियम आयन चैनल जैसे आयन चैनलों से, जो तंत्रिका आवेगों को उत्पन्न करने में महत्वपूर्ण हैं।
प्रतिरक्षा सेल रिसेप्टर्स
टी सेल रिसेप्टर में अल्फा-हेलिक्स होता है और एक बीमारी के खिलाफ प्रतिरक्षा में टी सेल प्रतिक्रियाओं के समुचित कार्य के लिए महत्वपूर्ण है। बी सेल रिसेप्टर्स के लिए भी यही सच है।
विभिन्न बैक्टीरिया में एंजाइम ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन हैं, जैसे कि मीथेन मोनोऑक्सीजिनेज एंजाइम, जो मीथेन के सीएच बांड को ऑक्सीकरण कर सकते हैं।
विभिन्न को लक्षित प्रोटीन कोशिका अंग, जैसे कि एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम और अन्य को लक्षित, कोशिका झिल्ली में सिग्नल पेप्टाइड पेप्टिडेज़ नामक एक एंजाइम होता है।
यह एंजाइम आने वाली पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में ऑर्गेनेल-विशिष्ट सिग्नल पेप्टाइड को पहचानता है और इसे साफ करता है, इसलिए यह विभिन्न पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं के उचित उप-कोशिकीय वितरण में कार्य करता है।
उप सेलुलर स्थानीयकरण
प्रोटीन विभिन्न सेल ऑर्गेनेल को लक्षित करते हैं, जैसे कि जिन्हें लक्षित किया जाता है जालिका और अन्य, कोशिका झिल्ली में सिग्नल पेप्टाइड पेप्टिडेज़ नामक एक एंजाइम होता है।
यह एंजाइम आने वाली पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में ऑर्गेनेल-विशिष्ट सिग्नल पेप्टाइड को पहचानता है और इसे साफ करता है, इसलिए यह विभिन्न पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं के उचित उप-कोशिकीय वितरण में कार्य करता है।
फॉस्फोलिपेस
ग्राम-नेगेटिव बैक्टीरिया की बाहरी झिल्ली में फॉस्फोलिपेज़ A1 एक प्रकार का III ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन है। यह विभिन्न सेलुलर गतिविधियों में एक भूमिका निभाता है, जिनमें से कुछ के नाम पर जहरीले पेप्टाइड्स का स्राव एक है।
जंक्शन प्रोटीन
ये ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन बाह्य मैट्रिक्स के लिए कोशिका आसंजन का एक महत्वपूर्ण घटक हैं और कोशिकाओं के बीच अंतराल और तंग जंक्शनों जैसे विभिन्न जंक्शन बनाते हैं।
गैप जंक्शन कोशिकाओं के बीच सीधे संचार की अनुमति देते हैं। गैप जंक्शन आयनों, शर्करा और अमीनो एसिड जैसे छोटे अणुओं के आदान-प्रदान की अनुमति देते हैं। Connexin एक गैप जंक्शन प्रोटीन है।
सेलुलर पहचान
ग्लाइकोसिलेटेड ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन कोशिका पहचान में शामिल होते हैं, और एक सामान्य उदाहरण एबीओ रक्त समूह टाइपिंग है। ये ओलिगोसेकेराइड एक व्यक्ति के रक्त समूह को निर्धारित करते हैं और चिकित्सकीय रूप से काफी महत्वपूर्ण हैं।
ग्लूकोज परिवहन
विभिन्न ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन विभिन्न अणुओं के प्रसार को सुविधाजनक बनाने के लिए झिल्ली में विभिन्न वाहक और गेटेड चैनल बनाते हैं। GLUT-1 या ग्लूकोज ट्रांसपोर्टर 1 ऐसा ही एक अभिन्न झिल्ली प्रोटीन है।
ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन संरचना
संरचनात्मक रूप से, अल्फा हेलिक्स इंटीग्रल प्रोटीन के ट्रांसमेम्ब्रेन डोमेन में सबसे आम संरचना है, और अन्य माध्यमिक संरचनाओं पर इस अल्फा-हेलिक्स की प्रबलता का आंशिक कारण बाइलेयर और हाइड्रोफोबिक एमिनो के लिपिड के बीच अनुकूल हाइड्रोफोबिक और वैन डेर वाल्स इंटरैक्शन है। एसिड अवशेष और अमीनो एसिड की हाइड्रोफोबिक साइड चेन।
साइटोसोल और बाह्य मैट्रिक्स का सामना करने वाले ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन की टोपोलॉजी अलग-अलग होती है और इस प्रोटीन के पूरे जीवनकाल में समान रहती है। परिधीय प्रोटीन एक लिपिड बाईलेयर में फ्लिप-फ्लॉप आंदोलनों को दिखाते हैं, लेकिन इस तरह के आंदोलन ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन के लिए एक बड़ी संख्या नहीं हैं।
टाइप I ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन
ये प्रोटीन झिल्ली को एक बार फैलाते हैं।
डोमेन की संख्या, विशेष रूप से ट्रांसमेम्ब्रेन डोमेन, जो झिल्ली में प्रोटीन के स्थिर आवास को सुनिश्चित करता है, प्रोटीन के प्रकार पर बहुत निर्भर करता है। टी
वह संख्या आमतौर पर एक ट्रांसमेम्ब्रेन डोमेन से लेकर कई तक होती है। आरबीसी की सतह पर ग्लाइकोफोरिन ए एक सामान्य सिंगल-पास ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन है जिसे आमतौर पर टाइप I ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन कहा जाता है।
टाइप II ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन
टाइप I प्रोटीन के विपरीत, G प्रोटीन-युग्मित रिसेप्टर्स (GPCRs) झिल्ली को सात बार (टाइप II ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन) फैलाते हैं और इस प्रकार इन्हें सर्पिन रिसेप्टर्स भी कहा जाता है।.
एक्वापोरिन अल्फा-हेलिक्स का एक और उदाहरण है जिसमें कोशिका में पानी, ग्लिसरॉल और अन्य पानी में घुलनशील पदार्थों के परिवहन से जुड़े ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन होते हैं। हेलिक्स डोमेन की हाइड्रोफोबिक साइड चेन को हेलिक्स के इंटीरियर से बाहर रखा गया है, और वे बाइलियर के लिपिड की एसाइल चेन के साथ वैन डेर वाल इंटरैक्शन बनाते हैं।
हालाँकि, हेलिक्स में शुद्ध रूप से हाइड्रोफोबिक/अनचार्ज अमीनो एसिड नहीं होते हैं। इसमें हाइड्रोफिलिक/आवेशित अमीनो एसिड भी होते हैं, जो हेलिक्स के अन्य आवेशित अमीनो एसिड के साथ हाइड्रोजन बांड निर्माण में लगे होते हैं, इस प्रकार हेलिक्स को स्थिर करने में मदद करते हैं।
टाइप II ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन
अधिकांश प्रोटीनों में अल्फा हेलिक्स ट्रांसमेम्ब्रेन मोटिफ पर हावी हो सकता है, लेकिन यह एक अभिन्न प्रोटीन में पाया जाने वाला एकमात्र मोटिफ नहीं है। कई बीटा किस्में एक बैरल के आकार की संरचना से एक हेयरपिन लूप से जुड़ती हैं जिसे बीटा-बैरल कहा जाता है जिसमें अणुओं के परिवहन के लिए केंद्र में एक गुहा होती है।
यह विभिन्न पोरिन के मामले में एक सामान्य माध्यमिक रूप है। ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन वाले इन बीटा बैरल को आमतौर पर टाइप III ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन कहा जाता है।
संरचनात्मक रूप से, ये पोरिन होमोट्रीमर हैं क्योंकि वे तीन समान सबयूनिट से बने होते हैं, प्रत्येक सबयूनिट में 16 बीटा-स्ट्रैंड्स होते हैं जो एक बैरल बनाते हैं। कोशिका में हाइड्रोफिलिक पदार्थों के परिवहन की अनुमति देने के लिए इस पोरिन का आंतरिक भाग हाइड्रोफिलिक है; हालांकि, इस बीटा-बैरल का बाहरी हिस्सा हाइड्रोफोबिक है, और यह बिलीयर के लिपिड के साथ इंटरैक्ट करता है जिससे इस छिद्र की स्थिरता सुनिश्चित होती है।
इन बीटा-बैरल प्रोटीनों की अनूठी विशेषता हाइड्रोफोबिक और हाइड्रोफिलिक अमीनो एसिड की एक वैकल्पिक व्यवस्था है। 50 से अधिक ऐसे प्रोटीन होते हैं एक बीटा-बैरल और बीटा-स्ट्रैंड्स के उन्मुखीकरण पर निर्भर करता है। ये तीन प्रमुख श्रेणियों से संबंधित हैं: ग्रीक की मोटिफ, जेली रोल मोटिफ, और अप-एंड-डाउन मोटिफ।
टाइप IV ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन
कुछ ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन में आगे स्थिरीकरण के लिए अतिरिक्त लिपिड एंकर होते हैं, और इन्हें या तो टाइप IV ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन या लिपिड-एंकर प्रोटीन के रूप में जाना जाता है।
आम लिपिड एंकर में मिरिस्टिक एसिड, पामिटिक एसिड, प्रीनिलेटेड एसाइल चेन और ग्लाइकोफॉस्फेटिडिलिनोसिटोल (जीपीआई) शामिल हैं।
इनमें से, जीपीआई एंकर कोशिका के बाहरी हिस्से में पाए जाते हैं, यानी लिपिड बाईलेयर के एक्सोप्लाज्मिक पक्ष लेकिन बाकी के एंकर झिल्ली के आंतरिक हिस्से में पाए जाते हैं, जो सेल झिल्ली का एंडो साइटोसोलिक लीफलेट है।
5-कार्बन युक्त आइसोप्रीन प्रीनिल एंकर के निर्माण का अग्रदूत है। बैक्टीरिया में GPI लंगर वाले प्रोटीन की कमी होती है, लेकिन मनुष्यों जैसे यूकेरियोट्स में, वे रिसेप्टर-निर्भर सिग्नल ट्रांसडक्शन, सेलुलर आसंजन और यहां तक कि एंजाइमी कार्यों जैसे कार्यों की एक विस्तृत श्रृंखला करते हैं।
निष्कर्ष
इन प्रोटीनों की संरचना सिंगल पास से लेकर मल्टीपल पास प्रोटीन तक होती है, जिनमें से अधिकांश में प्रमुख माध्यमिक संरचना के रूप में एक अल्फा हेलिक्स होता है। ये प्रोटीन चैनल प्रोटीन के रूप में कार्य करने से लेकर सेल सिग्नलिंग तक विविध कार्यों में शामिल हैं।
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नमस्ते...मैं आशीष नंदल हूं, मैंने बायोटेक्नोलॉजी में मास्टर डिग्री पूरी कर ली है। मैं हमेशा जैव प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में नए क्षेत्रों की खोज करना पसंद करता हूं।
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