1 परिचय
एफएडी पाउडर (फ्लेविन एडिनाइन डाइन्यूक्लियोटाइड, एफएडी) फ्लेविन प्रोटीन का एक रेडॉक्स कॉफ़ेक्टर (इलेक्ट्रॉन वाहक) है। इन फ्लेविन प्रोटीनों में सक्सिनेट डिहाइड्रोजनेज (जटिल), -कीटोन ग्लूटारेट डिहाइड्रोजनेज, एपोप्टोसिस-उत्प्रेरण कारक 2 (एआईएफ-एम2, एएमआईडी), फोलेट/एफएडी-निर्भर टीआरएनए मिथाइलट्रांसफेरेज और एन-हाइड्रॉक्सिलेटेड फ्लेवोप्रोटीन मोनोऑक्सीजिनेज शामिल हैं। FAD भी पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स के घटकों में से एक है। नाइट्रिक ऑक्साइड के संश्लेषण में भाग लें। इन विट्रो एफएडी (0। 0125-0.05 प्रतिशत समाधान) मानव कॉर्नियल उपकला कोशिकाओं की यूवी-बी-प्रेरित मृत्यु को कम करता है।
फ्लेविन एडेनिन राइबोफ्लेविन का जैविक रूप से सक्रिय रूप है।
फ़्लेविन 7, 8-डाइमिथाइलिसोपाइराज़िन का व्युत्पन्न है, जो मुख्य रूप से राइबोफ़्लिविन (RF), फ़्लेविन एडिनाइन मोनोन्यूक्लियोटाइड (FMN) और फ़्लेविन एडिनाइन डायन्यूक्लियोटाइड (FAD) में N (10) स्थिति से जुड़े विभिन्न समूहों के अनुसार विभाजित है आइसोपाइराज़िन रिंग पर। आरएफ सूक्ष्मजीवों और उच्च पौधों द्वारा संश्लेषित किया जाता है, जो केवल जानवरों द्वारा भोजन से प्राप्त किया जा सकता है। यह विवो में FMN और FAD में फॉस्फोराइलेटेड होता है और महत्वपूर्ण चयापचय गतिविधियों में भाग लेता है।
फ्लेविन एडेनिन राइबोफ्लेविन का जैविक रूप से सक्रिय रूप है। फ़्लेविन 7, 8-डाइमिथाइलिसोपाइराज़िन का व्युत्पन्न है, जो मुख्य रूप से राइबोफ़्लिविन (RF), फ़्लेविन एडिनाइन मोनोन्यूक्लियोटाइड (FMN) और फ़्लेविन एडिनाइन डायन्यूक्लियोटाइड (FAD) में N (10) स्थिति से जुड़े विभिन्न समूहों के अनुसार विभाजित है आइसोपाइराज़िन रिंग पर। आरएफ सूक्ष्मजीवों और उच्च पौधों द्वारा संश्लेषित किया जाता है। पशु इसे केवल भोजन से प्राप्त कर सकते हैं, इसे विवो में एफएमएन और एफएडी में फास्फोराइलेट कर सकते हैं, और महत्वपूर्ण चयापचय गतिविधियों में भाग ले सकते हैं।
2. मुख्य कार्य
FAD पाउडर एक प्रोटीन है जिसमें एंटी-एजिंग और एंटी-कैंसर के लिए एक फ्लेविन समूह होता है।
यह त्वचा और श्लेष्मा झिल्ली के रोगों, न्यूरोलॉजिकल टिनिटस, सेरेब्रल आर्टेरियोस्क्लेरोसिस, इंट्रेक्टेबल सिरदर्द, लीवर सिरोसिस, पीलिया और अन्य यकृत रोगों, नेत्र रोगों और रेटिनल रोगों के लिए उपयोग किया जा सकता है।
फ्लेविन एडिनाइन डायन्यूक्लियोटाइड डिसोडियम सॉल्ट का रासायनिक नाम 1 - (6-एमिनो-9हाइड्रोजन-प्यूरिन) - डाइऑक्सीजन- - डी-फ्यूरान-राइबोस-5 - (2R) है , 3S, 4S) - 5 - (3,4-डायहाइड्रो-7,8-डाइमिथाइल) 2,4-डाइअॉॉक्सीबेंज़ॉप्टरिडाइन - 10 (2H) {{ 21}}, 3,4 डायहाइड्रॉक्सीपेंटेनेडिफॉस्फेट डिसोडियम सॉल्ट, इसका अंग्रेजी सामान्य नाम फ्लेवोन एडिमाइन डायन्यूक्लियोटाइड है, जिसे एफएडी कहा जाता है; जापानी में सामान्य नाम है フラビンアデニンジヌクレオチドナトゆム, और जर्मन में सामान्य नाम फ्लेविन एडेनिन डायन्यूक्लियोटिड है, जो विवो में विटामिन बी 2 फास्फारिलीकरण का सक्रिय पदार्थ है। विवो में विभिन्न ज़ैंथेस बनाने वाले कोएंजाइम विवो में जैविक ऑक्सीकरण प्रक्रिया में भाग लेते हैं, और कार्बोहाइड्रेट, प्रोटीन और वसा के चयापचय में भी भाग ले सकते हैं, सामान्य दृश्य कार्य को बनाए रखते हैं और विकास को बढ़ावा देते हैं। यह राइबोफ्लेविन की तुलना में बेहतर घुलनशीलता और उच्च उपयोग दर की विशेषता है, और सामान्य राइबोफ्लेविन की खुराक केवल 1/100-1/10 है, जिसका उपयोग इंट्रामस्क्युलर और अंतःशिरा इंजेक्शन के लिए किया जा सकता है।
इसके अलावा, FAD विटामिन B6 को सक्रिय कर सकता है और लाल रक्त कोशिकाओं की अखंडता को बनाए रख सकता है। जब शरीर की कमी होती है, तो शरीर की जैविक ऑक्सीकरण प्रक्रिया प्रभावित होती है, और सामान्य चयापचय बिगड़ा होता है, जिससे विटामिन बी 2 की कमी के विशिष्ट लक्षण हो सकते हैं। यह न केवल ग्लूकोज चयापचय, विशेष रूप से वसा चयापचय को प्रभावित करता है, प्लाज्मा और ऊतकों में फॉस्फोलिपिड्स की एकाग्रता को बदलता है, बल्कि विटामिन बी 6 और फोलिक एसिड को उनके कोएंजाइम डेरिवेटिव में बदलने से भी रोकता है। इसलिए, कमी होने पर, यह आमतौर पर थकान, काम करने की क्षमता में कमी और घाव भरने में कठिनाई के रूप में प्रकट होता है। सबसे पहले, ग्रसनीशोथ और कोणीय स्टामाटाइटिस दिखाई देते हैं। फिर ग्लोसिटिस, चीलाइटिस (लाल छीलने वाला होंठ), चेहरे पर सेबोरहाइक डर्मेटाइटिस, ट्रंक और अंगों पर जिल्द की सूजन, इसके बाद एनीमिया और न्यूरोलॉजिकल लक्षण। कुछ रोगियों में स्पष्ट कॉर्नियल वैस्कुलर हाइपरप्लासिया और सफेद रक्त बाधा, स्क्रोसाइटिस, योनिनाइटिस आदि का गठन होता है। यदि बच्चों में इसकी कमी होती है, तो वे धीरे-धीरे बढ़ेंगे। [2]
राइबोफ्लेविन का जैविक सक्रिय रूप फ्लेविन मोनोन्यूक्लियोटाइड (FMN) और फ्लेविन एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड (FAD), दो फ्लेविन कोएंजाइम हैं। ये दो सहएंजाइम फ्लेविन प्रोटीन बनाने के लिए विभिन्न प्रकार के प्रोटीनों के साथ संयोजन करते हैं, जो शरीर की जैविक ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया और ऊर्जा चयापचय में भाग लेते हैं। वे शरीर की कोशिकाओं में बहुक्रियाशील ऑक्सीडेज प्रणाली के आवश्यक घटक भी हैं, जो शरीर में चयापचय सक्रियण या रासायनिक कार्सिनोजेन्स के विषहरण के लिए मुख्य एंजाइम प्रणाली है।
विटामिन बी 2 का मुख्य कार्य जैविक ऑक्सीकरण और ऊर्जा चयापचय में भाग लेना, त्वचा और म्यूकोसा की अखंडता को बनाए रखना, दवा चयापचय, एंटीऑक्सिडेंट और दृश्य संवेदीकरण प्रक्रियाओं में भाग लेना और एपिनेफ्रीन और एरिथ्रोसाइट गठन के उत्पादन को प्रभावित करना है। राइबोफ्लेविन की कमी अप्रत्यक्ष रूप से शरीर के एंटीऑक्सीडेंट कार्य को कमजोर कर देती है। राइबोफ्लेविन की कमी के रोग के लक्षणों में मुख्य रूप से ओरल रिप्रोडक्टिव सिस्टम सिंड्रोम, सेबोरहाइक डर्मेटाइटिस और पेरिफेरल नर्व लक्षण शामिल हैं, जो अंडकोश की खुजली, कोणीय स्टामाटाइटिस, चीलाइटिस और ग्लोसिटिस के रूप में प्रकट होते हैं। परिधीय तंत्रिका लक्षणों में अतिसंवेदनशीलता, ठंड लगना, दर्द और स्पर्श, तापमान, कंपन और स्थिति के प्रति असंवेदनशीलता शामिल है।
फ्लेविनेज में एक कोएंजाइम के रूप में, फ्लेविन एडिनाइन डाइन्यूक्लियोटाइड डिसोडियम सॉल्ट माइटोकॉन्ड्रिया में रेडॉक्स और इलेक्ट्रॉन ट्रांसफर सिस्टम में भाग लेता है, और विवो में कार्बोहाइड्रेट, वसा, प्रोटीन और अन्य चयापचय से व्यापक रूप से संबंधित है, और एक महत्वपूर्ण शारीरिक भूमिका निभाता है। 1938 में, वारबर्ग एट अल। मोनोमर को सफलतापूर्वक अलग किया। 1952 में, क्रिस्टी एट अल। रासायनिक संश्लेषण के माध्यम से पदार्थ की रासायनिक संरचना को सफलतापूर्वक निर्धारित किया। एक फार्मास्युटिकल उत्पाद के रूप में, फ़्लेविन एडिनाइन डायन्यूक्लियोटाइड डिसोडियम सॉल्ट को 1994 में जापानी फार्मास्युटिकल एडमिनिस्ट्रेशन द्वारा स्वीकार किया गया था। [2]
फ्लेविन एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड डिसोडियम सॉल्ट में रक्तचाप को कम करने का प्रभाव होता है, जो खरगोशों के रक्तचाप को काफी कम कर सकता है; रक्त वाहिकाओं और कार्डियक फ़ंक्शन पर प्रभाव खरगोश की रक्त वाहिकाओं को संकुचित और कार्डियक फ़ंक्शन को कमजोर कर सकता है। यह ब्लड शुगर के बढ़ने को भी रोक सकता है। जब एफएडी को खरगोशों और कुत्तों में अंतःशिरा में इंजेक्ट किया जाता है, तो इसका सामान्य रक्त शर्करा मूल्य पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है, लेकिन यह एड्रेनालाईन के चमड़े के नीचे इंजेक्शन के कारण रक्त शर्करा के मूल्य में वृद्धि को महत्वपूर्ण रूप से रोक सकता है। कोएंजाइम के रूप में एफएडी के साथ एरिथ्रोसाइट ग्लूटाथियोन रिडक्टेस (ईजीआर) के गतिविधि गुणांक को मापने के प्रयोग में, यह पाया गया कि गंभीर संक्रमण वाले रोगियों की ईजीआर गतिविधि नियंत्रण समूह में सामान्य लोगों की तुलना में कम थी। एंटीबायोटिक दवाओं के साथ उपचार के बाद, यह पाया गया कि गतिविधि जानबूझकर कम थी (पी।
फ्लेविन एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड डिसोडियम सॉल्ट (एफएडी) के अंतःशिरा इंजेक्शन के बाद, चयापचय मोड शरीर के आंतरिक फ्लेविन एडिनाइन डाइन्यूक्लियोटाइड के समान होता है, और रक्त की सांद्रता धीरे-धीरे कम हो जाती है, जबकि मौखिक रूप से लेने पर, यह छोटी आंत द्वारा अवशोषित हो जाती है।
3.Application
एफएडी पाउडर का स्वास्थ्य और दवा उत्पादों में व्यापक रूप से उपयोग किया जा सकता है।
4. विशिष्टता
परीक्षा | विनिर्देश | परिणाम |
शुद्धता (निर्जल आधार) | 98.0 प्रतिशत | 99.82 प्रतिशत |
उपस्थिति | नारंगी पीला पाउडर | अनुपालन |
पानी में PH मान (100mg / ml) | 5.5-6.5 | 6.0 |
नमी | <10.0% | 5.5 प्रतिशत |
मुक्त फॉस्फोरिक एसिड | <0.25% | अनुपालन |
समाधान की अवस्था | नारंगी पीला और स्पष्ट | अनुपालन |
प्रज्वलन पर छाछ | 0.1 प्रतिशत मैक्स | 0.03 प्रतिशत |
विशिष्ट आवर्तन | {{0}}.5-21.0 डिग्री | -23.3 डिग्री |
हरताल | <1ppm | अनुपालन |
पंजाब: | <10ppm | अनुपालन |
संबंधित यौगिक | <0.1 | अनुपालन |
पारा: | <1ppm | अनुपालन |
जैसा: | <1ppm | अनुपालन |
भारी धातु पीपीएम: | <10ppm | अनुपालन |
5.एमओए का सनक
पीक क्षेत्र अनुपात
200 एमएल पानी में 0.1 ग्राम फ्लेविन एडिनाइन डायन्यूक्लियोटाइड सोडियम को घोलें और इस घोल को नमूना घोल के रूप में उपयोग करें। तरल क्रोमैटोग्राफी के तहत निर्देशित नमूना समाधान के 5 μL के साथ परीक्षण करें<2.01>निम्नलिखित शर्तों के अनुसार। फ्लेविन एडेनिन डायन्यूक्लियोटाइड का शिखर क्षेत्र, ए और फ्लेविन एडिनाइन के अलावा अन्य चोटियों का कुल क्षेत्रफल, एस निर्धारित करें
डायन्यूक्लियोटाइड स्वचालित एकीकरण विधि द्वारा।
फ्लेविन एडिनाइन डायन्यूक्लियोटाइड का शिखर क्षेत्र अनुपात
= l.08Al( l .08A प्लस S)
परिचालन की स्थिति:
डिटेक्टर: एक दृश्यमान स्पेक्ट्रोफोटोमीटर (तरंग दैर्ध्य: 450 एनएम)
कॉलम: आंतरिक व्यास में 4 मिमी और लंबाई में 15 सेमी, तरल क्रोमैटोग्राफी (कण व्यास में 5 माइक्रोमीटर) के लिए ऑक्टाडेसिलसिलेनाइज्ड सिलिका जेल के साथ पैक किया गया एक स्टेनलेस स्टील कॉलम।
स्तंभ तापमान: लगभग 35 डिग्री का निरंतर तापमान।
मोबाइल चरण: पोटेशियम डाइहाइड्रोजन फॉस्फेट (500 में 1) और मेथनॉल (4:1) के घोल का मिश्रण।
प्रवाह दर: प्रवाह दर को समायोजित करें ताकि फ्लेविन एडिनाइन डायन्यूक्लियोटाइड का प्रतिधारण समय लगभग 10 मिनट हो।
माप की समय अवधि: फ्लेविन एडेनिन डायन्यूक्लियोटाइड के अवधारण समय से लगभग 4.5 गुना अधिक।
6.एनएमआर
7. स्थिरता और सुरक्षा अध्ययन
सभी सड़कें माइटोकॉन्ड्रिया की ओर जाती हैं
अमूर्त
1890 की शुरुआत में, अर्नस्टर और शेट्ज़ (1981) ने माइटोकॉन्ड्रिया को सर्वव्यापी इंट्रासेल्युलर संरचनाओं के रूप में वर्णित किया [1]। तब से, पिछली शताब्दी में ज्ञान के संचय ने माइटोकॉन्ड्रिया के कई आणविक विवरणों को प्रकट किया है, जिसमें उनकी उत्पत्ति, संरचना, चयापचय, आनुवंशिकी और सिग्नल ट्रांसडक्शन के साथ-साथ स्वास्थ्य और रोग में उनका महत्व शामिल है। अब हम जानते हैं कि माइटोकॉन्ड्रिया में महत्वपूर्ण बहुमुखी प्रतिभा है और यह कई महत्वपूर्ण सेलुलर प्रक्रियाओं से निकटता से संबंधित है। वे अर्ध-स्वायत्त अंग हैं जो अभी भी एक अलग जीनोम सहित अपने जीवाणु पूर्वजों के अवशेष रखते हैं। माइटोकॉन्ड्रियल उम्र बढ़ने मुक्त कट्टरपंथी सिद्धांत (MFRTA) मानता है कि उम्र बढ़ने माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए को ऑक्सीडेटिव क्षति का उत्पाद है, एक वैचारिक ढांचा प्रदान करता है जो उम्र बढ़ने के अनुसंधान के मानचित्र पर माइटोकॉन्ड्रिया रखता है। हालांकि, हाल के कई अध्ययनों ने माइटोकॉन्ड्रिया उम्र बढ़ने और उम्र से संबंधित बीमारियों को कैसे बढ़ावा देता है, इस बारे में नई अंतर्दृष्टि का समर्थन करने के लिए नए सबूतों के आधार पर इस सिद्धांत की सार्वभौमिक वैधता पर सवाल उठाया है। इन अध्ययनों का एक प्रमुख विषय यह है कि माइटोकॉन्ड्रिया न केवल बायोएनेर्जी और मैक्रोमोलेक्यूल्स के उत्पादन स्थल हैं, बल्कि नियामक केंद्र भी हैं जो सेलुलर और ऊतक स्तरों पर कई महत्वपूर्ण शारीरिक प्रक्रियाओं का संचार और समन्वय करते हैं। सेलुलर विनियमन के संदर्भ में, सह-विकसित माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम और परमाणु जीनोम के बीच दो-तरफ़ा संचार और समन्वय विशेष रूप से दिलचस्प है। माइटोकॉन्ड्रिया गतिशील और अनुकूली हैं, जो उनके कार्यों को सेलुलर वातावरण के प्रति संवेदनशील बनाते हैं। उच्च ऊर्जा आवश्यकताओं वाले संगठन, जैसे मस्तिष्क, उम्र पर निर्भर माइटोकॉन्ड्रियल डिसफंक्शन से विशेष रूप से प्रभावित होते हैं, जो संबंधित नए माइटोकॉन्ड्रियल आधारित उपचारों और नैदानिक विधियों के विकास का आधार प्रदान करता है।
मुख्य शब्द: माइटोकॉन्ड्रिया; जीनोमिक अस्थिरता; बूढ़ा होना; लंबा जीवन; माइटोकॉन्ड्रियल नाभिक; संचार; माइटोकॉन्ड्रियल व्युत्पन्न पेप्टाइड्स; ऑक्सीडेटिव तनाव; टीकाकरण; सूजन और जलन।
1 परिचय
आहार हस्तक्षेप, पोषक तत्व संवेदन मार्ग, और चयापचय होमियोस्टैसिस का मॉडल जीवों की एक विस्तृत श्रृंखला के जीवनकाल और/या स्वास्थ्य पर गहरा प्रभाव पड़ता है। पिछली शताब्दी में, उम्र बढ़ने पर आहार संरचना और भोजन पैटर्न के प्रभाव में काफी प्रगति हुई है, इस खोज के बाद कि कैलोरी सेवन (यानी, कैलोरी प्रतिबंध) को कम करने से चूहों के जीवनकाल में वृद्धि हो सकती है। उदाहरण के लिए, प्रोटीन या विशिष्ट अमीनो एसिड के निम्न स्तर वाले आहार, किटोजेनिक आहार, आंतरायिक उपवास, अनुरूपित उपवास आहार, और समय पर खिलाना सभी स्वस्थ उम्र बढ़ने को बढ़ावा दे सकते हैं। क्रिप्टोरहैबडाइटिस एलिगेंस, ड्रोसोफिला मेलानोगास्टर, और चूहों पर आनुवंशिक शोध ने भी वर्तमान समझ का मार्ग प्रशस्त किया है कि पोषक तत्व संवेदन मार्ग भी उम्र बढ़ने को नियंत्रित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। यह पहली बार क्रिप्टोरहैबडाइटिस एलिगेंस में खोजा गया था, और एकल जीन हेरफेर को जीवन काल को प्रभावी ढंग से लम्बा करने के लिए दिखाया गया है [2,3]। इसके तुरंत बाद, कई अन्य जीन जीवनकाल को विनियमित करने के लिए पाए गए, जिनमें से कई इंसुलिन और इंसुलिन जैसे सिग्नलिंग पाथवे में सहसंबद्ध हैं। ड्रोसोफिला मेलानोगास्टर में एक समानांतर मार्ग खोजा गया है, जो उम्र बढ़ने की प्रक्रिया के लिए एक मजबूत आनुवंशिक आधार प्रदान करता है। इसी समय, चूहों में, विकास हार्मोन और इसके डाउनस्ट्रीम इंसुलिन जैसे विकास कारक -1 (IGF-1) अक्ष में दोष स्तनधारी उम्र बढ़ने [4] के मुख्य नियामक पाए गए हैं। ये रास्ते शरीर में एक रूढ़िवादी चयापचय नेटवर्क के अस्तित्व को दर्शाते हैं, जिसका दीर्घायु और / या स्वास्थ्य के लिए दूरगामी प्रभाव पड़ता है।
माइटोकॉन्ड्रिया उच्चतम चयापचय इकाई है, जो स्पष्ट रूप से लगभग 2 अरब साल पहले बैक्टीरिया में उत्पन्न हुई थी। आज भी, उनके जीवाणु पूर्वजों के अवशेष अभी भी स्पष्ट हैं, जिनमें पॉलीसिस्ट्रॉन जीन के साथ स्वतंत्र जीनोम, अद्वितीय आनुवंशिक कोड का उपयोग और अलैंगिक विभाजन पैटर्न (यानी, विखंडन) शामिल हैं। "वे बहुक्रियाशील अंग हैं जो न केवल इंट्रासेल्युलर एटीपी के विशाल बहुमत का उत्पादन करते हैं, बल्कि क्रमादेशित कोशिका मृत्यु, प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया, मैक्रोमोलेक्युलर संश्लेषण (जैसे स्टेरॉयड और हीम), कैल्शियम विनियमन सहित महत्वपूर्ण सेलुलर प्रक्रियाओं के समन्वय के लिए मुख्य नियामक केंद्र के रूप में कार्य करते हैं। , और इंट्रासेल्युलर और एंडोक्राइन सिग्नल ट्रांसडक्शन।"। माइटोकॉन्ड्रिया की बहुमुखी प्रतिभा और अनुकूलन क्षमता एक जटिल खेल लक्ष्य को बढ़ाने में उनकी भूमिका बनाती है। माइटोकॉन्ड्रियल अनुसंधान में नवीनतम प्रगति ने उम्र बढ़ने के विज्ञान (चित्र 1) सहित कई तरह से उम्र बढ़ने के क्षेत्र के विकास को बढ़ावा दिया है। हालांकि, उम्र बढ़ने के दौरान माइटोकॉन्ड्रिया की विभिन्न परतों के कार्यों को एकीकृत करने वाला एक सुसंगत आणविक मानचित्र पूर्ण से बहुत दूर है। माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम एडिटिंग [5-7], इमेजिंग [8,9], बायोइनफॉरमैटिक्स [10-12], और उभरती कशेरुकी मॉडल जीव विज्ञान [13-15] सहित तकनीकी प्रगति में गहराई से खुलासा करने की काफी संभावनाएं हैं। और उम्र बढ़ने की प्रक्रिया में माइटोकॉन्ड्रियल फ़ंक्शन के अधिक व्यापक आणविक विवरण और उम्र से संबंधित बीमारियों जैसे अल्जाइमर रोग / एडी में। इस समीक्षा में, हम उम्र बढ़ने और उम्र से संबंधित बीमारियों में माइटोकॉन्ड्रिया की भूमिका में कुछ हालिया प्रगति पर चर्चा करते हैं, जिसमें मस्तिष्क की भूमिका पर विशेष जोर दिया गया है।
2. माइटोकॉन्ड्रियल जीनोमिक अस्थिरता
ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण (OXPHOS) के दौरान, माइटोकॉन्ड्रिया इलेक्ट्रॉन ट्रांसफर चेन (ETC) के माध्यम से पोषक तत्वों से ऑक्सीजन में इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करता है, जिससे इंट्रासेल्युलर एटीपी का विशाल बहुमत उत्पन्न होता है। हालांकि, इस प्रक्रिया में, कॉम्प्लेक्स I और III के इलेक्ट्रॉन, मुख्य रूप से ईटीसी से, ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया कर सकते हैं और प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियां (आरओएस) [16,17] उत्पन्न कर सकते हैं। माइटोकॉन्ड्रिया इंट्रासेल्युलर प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों के उत्पादन का मुख्य स्रोत हैं। इसके बाद, माइटोकॉन्ड्रियल प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियां, विशेष रूप से हाइड्रॉक्सिल रेडिकल्स, प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड और फॉस्फोलिपिड्स सहित मैक्रोमोलेक्युलस के साथ प्रतिक्रिया कर सकती हैं और नष्ट कर सकती हैं, जिससे उनके कार्यों को नुकसान पहुंचता है। हालांकि प्रोटीन और लिपिड स्थायी क्षति के बिना अद्यतन किए जाते हैं, मरम्मत न किए गए प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों के कारण होने वाली डीएनए क्षति समय के साथ बनी रह सकती है और जमा हो सकती है। माना जाता है कि माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए आरओएस मध्यस्थता उत्परिवर्तनों के लिए अधिक संवेदनशील है, मुख्यतः क्योंकि यह आरओएस उत्पादन स्थल के करीब है। अपने माइटोकॉन्ड्रियल फ्री रेडिकल एजिंग थ्योरी (MFRTA) में, डेन्हम हरमन ने परिकल्पना की कि उम्र बढ़ने और अपक्षयी रोग प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों [18-25] द्वारा मध्यस्थता वाले हानिकारक माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए म्यूटेशन के क्रमिक संचय के कारण होते हैं। विभिन्न जीवों [26,27] की उम्र बढ़ने की प्रक्रिया के दौरान मैक्रोमोलेक्युलर ऑक्सीडेटिव क्षति देखी गई है, और यह बताया गया है कि लंबे समय तक रहने वाले मॉडल जीव उच्च स्तर के एंटीऑक्सिडेंट एंजाइम [28] व्यक्त करते हैं। विभिन्न मॉडल जीवों में किए गए कई अध्ययनों ने असंगत परिणाम प्रदान किए हैं, यह दर्शाता है कि जीवनकाल को विनियमित करने में एंटीऑक्सिडेंट की जटिल भूमिका काफी हद तक अज्ञात है [29-38]। इसके अलावा, नाभिक की तुलना में, माइटोकॉन्ड्रिया की डीएनए मरम्मत क्षमता कम [39] हो सकती है, जो MFRTA के लिए अतिरिक्त सहायता प्रदान करती है। हालांकि, हाल के अध्ययनों से पता चला है कि माइटोकॉन्ड्रिया ऑक्सीडेटिव माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए क्षति [40] की मरम्मत कर सकता है। इसके अलावा, परमाणु जैसे कॉम्प्लेक्स जो माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए [39] से जुड़ते हैं, श्वसन श्रृंखला से दूरी (यानी, वे स्थान जहां प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियां उत्पन्न होती हैं) [41 - 43], माइटोकॉन्ड्रियल गतिज प्रक्रियाएं [44,45], और माइटोकॉन्ड्रियल फैगोसाइटोसिस [46] प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों के खिलाफ सुरक्षा प्रदान कर सकता है। हालांकि माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए म्यूटेशन उम्र [47,48] के साथ जमा होते हैं, मॉडल जीवों और मानव उम्र बढ़ने के ऊतकों में ऑक्सीडेटिव क्षति अपेक्षा से बहुत कम और अपेक्षाकृत हल्की [49-51] होती है। इसके विपरीत, महत्वपूर्ण उम्र पर निर्भर माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए म्यूटेशन को माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए पोलीमरेज़ (पीओएलजी) प्रतिकृति त्रुटि के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है। वास्तव में, माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए प्रतिकृति के दौरान, उत्परिवर्ती पीओएलजी व्यक्त करने वाले चूहों में प्रूफरीडिंग में दोष होते हैं, एक सुपरफिज़ियोलॉजिकल माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए म्यूटेशन लोड प्रदर्शित करते हैं (समरूप पोलगमट/म्यूट लगभग 2500 गुना अधिक है, और पोलग प्लस/म्यूट लगभग 500 गुना अधिक है), और एक प्रदर्शित करता है। समय से पहले बुढ़ापा फेनोटाइप [49,52]। हालाँकि, यद्यपि समरूप और विषमयुग्मजी म्यूटेंट में माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए म्यूटेशन उम्र बढ़ने के दौरान देखे गए लोगों से अधिक है, केवल होमोज़ीगस चूहों (पोलगमट / म्यूट) का जीवनकाल छोटा होता है, यह दर्शाता है कि माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए म्यूटेशन लोडिंग अकेले जीवनकाल [53 - 55] निर्धारित नहीं कर सकता है, और इसमें शामिल हो सकता है माइटोकॉन्ड्रियल जीनोमिक अस्थिरता [56] की अधिक जटिल अभिव्यक्तियाँ। यद्यपि एमएफआरटीए उम्र बढ़ने के अनुसंधान के लिए एक मूल्यवान वैचारिक आधार प्रदान करता है, इसकी प्रभावशीलता को चुनौती दी गई है [57]। प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों के प्रतिस्थापन प्रभाव, जैसे माइटोकॉन्ड्रियल परमाणु रेडॉक्स सिग्नल [58-61], हमें उम्र बढ़ने में उनकी भूमिका को और समझने की अनुमति दे सकते हैं।
3. माइटोकॉन्ड्रिया और सूजन
उम्र बढ़ने के साथ एक पुरानी, निम्न-श्रेणी की भड़काऊ स्थिति होती है जिसे "भड़काऊ गठन" के रूप में जाना जाता है, जो उम्र बढ़ने और उम्र से संबंधित बीमारियों के अन्य प्रमुख तंत्रों से संबंधित है [62]। माना जाता है कि भड़काऊ प्रतिक्रियाएं मुख्य रूप से जन्मजात प्रतिरक्षा प्रणाली की पुरानी उत्तेजना के कारण होती हैं, जिससे प्रतिरक्षा रोग हो सकता है, जो संक्रमण [63] और उत्तेजना (टीकाकरण) [64,65] के साथ-साथ असामान्य भड़काऊ संकेत के रूप में होता है। पारगमन [66]। माइटोकॉन्ड्रिया वायरल संक्रमण [67,68] और माइटोकॉन्ड्रियल तनाव [69] के जन्मजात प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया में प्रमुख मध्यस्थ हैं, और भड़काऊ निकायों [70], टोल-जैसे रिसेप्टर (टीएलआर) सिग्नल ट्रांसडक्शन [71-73] के माध्यम से संकेत कर सकते हैं। , और इंटरफेरॉन [74]। सहज प्रतिरक्षा प्रणाली पैटर्न मान्यता रिसेप्टर्स (पीआरआर, जैसे टीएलआर) के माध्यम से रोगजनकों से जुड़े आणविक पैटर्न के माध्यम से आक्रामक विदेशी जीवों को पहचानती है। उसी समय, पीआरआर क्षति से जुड़े आणविक पैटर्न की पहचान करता है, जैसे माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए (एमटीडीएनए) और फॉर्मिल पेप्टाइड्स। सेल क्षति की पहचान करने के बाद, सड़न रोकनेवाला सूजन होती है। माइटोकॉन्ड्रिया की प्रोकैरियोटिक उत्पत्ति के कारण, फॉर्मिल पेप्टाइड्स जीवाणु जैसे पदार्थ होते हैं जो सेलुलर तनाव [74,75] के दौरान जारी होते हैं। यह ध्यान देने योग्य है कि माइटोकॉन्ड्रिया से माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए की रिहाई एक विनियमित प्रक्रिया है जो अन्य उपकोशिकीय डिब्बों या डिस्टल कोशिकाओं को नुकसान पहुंचाती है। माइटोकॉन्ड्रियल ट्रांसक्रिप्शन कारक ए में दोष काफी माइटोकॉन्ड्रियल तनाव पैदा कर सकता है और माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए [74,76] के निष्कासन को ट्रिगर कर सकता है। ऑक्सीडेटिव तनाव भी माइटोकॉन्ड्रियल बाहरी झिल्ली [77] पर VDAC (वोल्टेज पर निर्भर एनियन चैनल) ओलिगोमर्स द्वारा गठित छिद्रों के माध्यम से माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए को साइटोप्लाज्म में जारी करने का कारण बनता है। इसके अलावा, एपोप्टोटिक BCL -2 प्रोटीन जैसे BAX और BAK के सक्रियण के माध्यम से एपोप्टोसिस माइटोकॉन्ड्रियल बाहरी झिल्ली पारगम्यता (MOMP) को चलाता है, और माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए रिलीज की ओर जाता है, [78]। BAX/BAK की मध्यस्थता वाले MOMP के विस्तार के साथ, माइटोकॉन्ड्रियल आंतरिक झिल्ली साइटोप्लाज्म में संकुचित हो जाती है और पारदर्शी हो जाती है, जिससे माइटोकॉन्ड्रिया को माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए [79] निर्यात करने की अनुमति मिलती है। माइटोकॉन्ड्रियल आंतरिक झिल्ली में माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए परिवहन के लिए एक अन्य तंत्र माइटोकॉन्ड्रियल पारगम्यता संक्रमण छिद्रों (mPTPs) के माध्यम से है, जो माइटोकॉन्ड्रियल कैल्शियम एकाग्रता और सेलुलर तनाव [80 - 82] में परिवर्तन के जवाब में माइटोकॉन्ड्रियल आंतरिक झिल्ली को फैलाता है। साइटोप्लाज्म में जारी माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए तब सीजीएएस (चक्रीय ग्वानोसिन मोनोफॉस्फेट एडेनोसिन सिंथेज़) से जुड़ सकता है और टाइप I इंटरफेरॉन (आईएफएन) और आईएफएन उत्तेजक जीन [71,74, 83,84]। यह ध्यान देने योग्य है कि cGAS/STING पाथवे सेल एजिंग में शामिल है और प्रिनफ्लेमेटरी एजिंग [85 - 87] से जुड़े स्रावी फेनोटाइप से निकटता से संबंधित है, यह दर्शाता है कि माइटोकॉन्ड्रिया प्रतिरक्षा क्रिया के माध्यम से सेल एजिंग में भाग लेते हैं। सीजीएएस-स्टिंग सक्रियण के अलावा, तनाव प्रेरित माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए क्षति और रिलीज भी परमाणु डीएनए की मरम्मत को बढ़ावा देता है, जो परमाणु जीनोम को जीनोटॉक्सिक तनाव [69] से बचाने के लिए सेंसर और संचार केंद्र के रूप में माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए की भूमिका को दर्शाता है। MtDNA भी कोशिकाओं से बाहर निकलता है और बाह्य तरल पदार्थ [88,89] और मस्तिष्कमेरु द्रव (CSF) [90,91] में पाया जा सकता है, जिसे परिसंचारी मुक्त mtDNA (ccf-mtDNA) के रूप में जाना जाता है। CCF-mtDNA दूरस्थ ऊतकों [92] के बीच माइटोकॉन्ड्रियल संचार के लिए एक नया तंत्र प्रदान करता है और न्यूरोलॉजिकल रोगों [93 - 95] और प्रणालीगत भड़काऊ स्थितियों [96] से जुड़ा है। इसके अलावा, मनोवैज्ञानिक तनाव [97 - 101] और उम्र [102] सीसीएफ-एमटीडीएनए के स्तर को बढ़ाते हैं, यह दर्शाता है कि माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए मनोवैज्ञानिक उम्र बढ़ने और सूजन से जुड़ा हो सकता है। माइटोकॉन्ड्रियल साइटोकिन्स (माइटोटिक कारक), जिसमें ग्रोथ डिफरेंशियल फैक्टर 15, फाइब्रोब्लास्ट ग्रोथ फैक्टर 21 और माइटोकॉन्ड्रियल एन्कोडेड पॉलीपेप्टाइड्स शामिल हैं, माना जाता है कि यह उम्र पर निर्भर अनुकूली माइटोकॉन्ड्रियल एंटी-इंफ्लेमेटरी प्रतिक्रियाओं को मध्यस्थ करता है।
4. माइटोकॉन्ड्रियल संचार
Mitochondria चयापचय, तनाव प्रतिक्रियाओं और अनुकूली परमाणु जीन अभिव्यक्ति सहित सेलुलर प्रक्रियाओं को समन्वयित करने के विभिन्न तरीकों से संचार करता है। माइटोकॉन्ड्रियल संचार के पैटर्न और दायरे को लगातार प्रकट किया गया है और प्रमुख इंट्रासेल्युलर और इंटरसेलुलर प्रक्रियाओं में भाग लेने के लिए सिद्ध किया गया है। लगातार बदलते सेलुलर वातावरण में स्थिरता बनाए रखने के लिए, माइटोकॉन्ड्रिया नाभिक के साथ प्रोटीन विषाक्तता, चयापचय तनाव और भड़काऊ संकेतों को प्रसारित करने के लिए संचार करता है। माइटोकॉन्ड्रियल संचार के कई मध्यस्थों की पहचान की गई है, जिनमें परमाणु एन्कोडेड प्रोटीन, माइटोकॉन्ड्रियल एन्कोडेड पेप्टाइड्स, मेटाबोलाइट्स, अकार्बनिक अणु और स्वयं माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए शामिल हैं। यहां, हम विशेष रूप से नाभिक के साथ माइटोकॉन्ड्रियल संचार के कुछ पहलुओं पर चर्चा करते हैं।
निष्कर्ष
माइटोकॉन्ड्रिया मुख्य चयापचय अंग हैं, न केवल बायोएनेर्जी इकाइयों के उत्पादन स्थल और बड़ी मात्रा में मैक्रोमोलेक्यूल्स, बल्कि महत्वपूर्ण नियामक तंत्र भी हैं, जो सूजन से लेकर परमाणु जीन विनियमन तक शारीरिक प्रक्रियाओं की एक श्रृंखला में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। यह देखते हुए कि यूकेरियोट्स के अस्तित्व को काफी हद तक विकास के सभी चरणों [2004] में माइटोकॉन्ड्रिया की उपस्थिति और भूमिका के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है, यह आश्चर्यजनक नहीं है कि वे सेल फ़ंक्शन में व्यापक रूप से शामिल हैं। प्रारंभिक सहजीवी संबंध को एक संक्रमण के रूप में माना जा सकता है, इस तथ्य के साथ मिलकर कि प्रतिरक्षा और चयापचय सहविकास [62], उम्र बढ़ने [20, 2006] और प्रतिरक्षा [27, 211] के प्रमुख नियामक के रूप में वैचारिक रूप से चयापचय मार्ग का समर्थन करता है। इसमें माइटोकॉन्ड्रिया की जटिल भागीदारी के रूप में। इसके अलावा, जैसे-जैसे प्रारंभिक कोशिकीय कार्य अधिक जटिल होते जाते हैं, माइटोकॉन्ड्रियल और परमाणु जीनोम भी पिछले 2 बिलियन वर्षों [212213] में सह-विकास से गुजरे हैं। यह संभावना है कि सेल नेटवर्क वास्तव में दो जीनोम के कारकों द्वारा संश्लेषित होते हैं जो अनुकूली जीन अभिव्यक्ति को समन्वयित करने के लिए एक दूसरे को विनियमित करते हैं, जिससे सेल अनुकूलन क्षमता को अधिकतम किया जाता है। वास्तव में, चयन की वर्तमान अज्ञात शक्तियों ने एकीकृत एकल जीनोम के बजाय दोहरी जीनोम सेलुलर प्रणाली को चुना हो सकता है, जो स्पष्ट रूप से पूरी तरह से संभव है क्योंकि संपूर्ण माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए अनुक्रम, हालांकि अपमानित, परमाणु जीनोम [214215] के भीतर फैला हुआ है। "माइटोकॉन्ड्रियल फ़ंक्शन" निस्संदेह सेलुलर प्रक्रियाओं की एक श्रृंखला को शामिल करता है जो उम्र बढ़ने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। हालाँकि, कई कार्य यांत्रिक मोटर लक्ष्य प्रतीत होते हैं जो उम्र के साथ बदलते हैं, आंशिक रूप से उनकी गतिशील अनुकूलन क्षमता और व्यापक सहसंबंध के कारण; कम उम्र में प्रतिक्रिया प्रक्रिया जरूरी नहीं कि बुढ़ापे के लिए उपयुक्त हो। इसलिए, एक समग्र और विकासवादी दृष्टिकोण अपनाने से यह अध्ययन करने में मदद मिलेगी कि माइटोकॉन्ड्रिया उम्र बढ़ने की प्रक्रिया और उम्र से संबंधित बीमारियों की घटना को कैसे बढ़ावा देता है।
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