Cyclin-Dependent Protein Kinases (CDKs) और Cyclin प्रोटीन

Hamid ali October 18, 2024 आण्विक जीव विज्ञान (Molecular Biology), कोशिका विज्ञान (Cell Biology)

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CDK and Cyclin in Hindi

Cyclin-Dependent Protein Kinases (CDKs) और Cyclin प्रोटीन

1. Cyclin-Dependent Protein Kinases (CDKs):

Cyclin-Dependent Protein Kinases (CDKs) एक प्रकार के एंजाइम होते हैं जो कोशिका चक्र (cell cycle) के विभिन्न चरणों को नियंत्रित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। CDKs अपने आप सक्रिय नहीं होते हैं; इन्हें सक्रिय करने के लिए एक अन्य प्रोटीन, जिसे Cyclin कहा जाता है, की आवश्यकता होती है। CDKs और Cyclins का संयोजन कोशिका विभाजन को सही समय पर और सटीक ढंग से नियंत्रित करने के लिए आवश्यक है।

CDKs की विशेषताएँ:

निर्भरता: CDKs अकेले सक्रिय नहीं हो सकते। इन्हें सक्रिय करने के लिए Cyclin प्रोटीन की आवश्यकता होती है।
कार्य: CDKs कोशिका चक्र के विभिन्न चरणों (जैसे G1, S, G2, M phases) के दौरान कोशिका विभाजन, DNA प्रतिकृति (DNA replication), और अन्य चयापचयी प्रक्रियाओं का विनियमन करते हैं।
काइनेज सक्रियता: CDKs एक काइनेज (kinase) के रूप में कार्य करते हैं, जिसका अर्थ है कि वे अन्य प्रोटीनों पर फॉस्फेट समूह जोड़ते हैं (phosphorylation), जो कोशिका चक्र के नियमन में सहायक होता है।
प्रमुख CDKs: विभिन्न चरणों में सक्रिय होने वाले CDKs जैसे CDK1, CDK2, CDK4, CDK6 होते हैं।

1. CDK1 (Cyclin-Dependent Kinase 1)

कार्य:

CDK1 कोशिका विभाजन के माइटोटिक चरण (M phase) के दौरान काम करता है।
यह माइटोसिस (mitosis) को नियंत्रित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
CDK1 Cyclin B के साथ मिलकर Cyclin B-CDK1 complex बनाता है, जो माइटोटिक स्पिंडल बनाने, गुणसूत्रों का संघनन (chromosome condensation), और केन्द्रक आवरण के विघटन (nuclear envelope breakdown) के लिए आवश्यक होता है।
यह G2 से M चरण में संक्रमण के लिए मुख्य काइनेज है। यह कोशिका को माइटोसिस में प्रवेश करने के लिए सक्रिय करता है, जिसके परिणामस्वरूप कोशिका विभाजित होती है।

मुख्य कार्य:

माइटोसिस (Mitosis)
गुणसूत्रों का संघनन
कोशिका विभाजन (Cytokinesis)

2. CDK2 (Cyclin-Dependent Kinase 2)

कार्य:

CDK2 मुख्य रूप से G1 से S चरण में संक्रमण के लिए जिम्मेदार होता है।
यह Cyclin E के साथ मिलकर G1 से S प्रावस्था में कोशिका को प्रवेश करने में मदद करता है, जहाँ DNA का प्रतिकृतिकरण (DNA replication) होता है।
इसके अलावा, CDK2 Cyclin A के साथ मिलकर S और G2 चरणों में भी कार्य करता है। यह सुनिश्चित करता है कि DNA प्रतिकृतिकरण सही तरीके से हो और कोशिका विभाजन के लिए तैयार हो जाए।

मुख्य कार्य:

DNA का प्रतिकृतिकरण
S से G2 चरण में संक्रमण

3. CDK3 (Cyclin-Dependent Kinase 3)

कार्य:

CDK3 की भूमिका CDK1, CDK2, CDK4, और CDK6 से थोड़ी भिन्न होती है।
CDK3 Cyclin C के साथ मिलकर काम करता है और मुख्य रूप से G1 से S प्रावस्था में संक्रमण को नियंत्रित करता है, लेकिन इसका एक प्रमुख कार्य कोशिका चक्र के G0 (विश्राम) चरण से G1 चरण में प्रवेश को नियंत्रित करना है।
CDK3, रेटिनोब्लास्टोमा (Rb) प्रोटीन को फॉस्फोरिलेट करके कोशिका को G0 से बाहर निकलने और विभाजित होने के लिए प्रेरित करता है।

मुख्य कार्य:

G0 (Resting phase) से G1 चरण में संक्रमण
रेटिनोब्लास्टोमा (Rb) प्रोटीन का फॉस्फोरिलेशन

विशेष भूमिका:

CDK3 उन कोशिकाओं में महत्वपूर्ण होता है, जो G0 चरण में निष्क्रिय रहती हैं। यह कोशिकाओं को विभाजित होने के लिए प्रेरित करने का कार्य करता है, खासकर उन परिस्थितियों में जब विभाजन के संकेत मिलते हैं।

4. CDK4 (Cyclin-Dependent Kinase 4)

कार्य:

CDK4 Cyclin D के साथ मिलकर G1 प्रावस्था में कोशिका चक्र की शुरुआत को नियंत्रित करता है।
यह कोशिका के G1 चरण में प्रवेश करने में मदद करता है और रेटिनोब्लास्टोमा (Rb) प्रोटीन को फॉस्फोरिलेट करता है, जिससे कोशिका चक्र की प्रगति होती है।
CDK4 के सक्रिय होने से कोशिका S प्रावस्था में प्रवेश करने के लिए तैयार होती है, जहाँ DNA का प्रतिकृतिकरण शुरू होता है।

मुख्य कार्य:

G1 प्रावस्था की प्रगति
रेटिनोब्लास्टोमा (Rb) प्रोटीन का फॉस्फोरिलेशन

CDK and Cyclin In Hindi

5. CDK5 (Cyclin-Dependent Kinase 5)

कार्य:

CDK5 की भूमिका पारंपरिक कोशिका चक्र नियंत्रण से अलग होती है। CDK5 को सामान्यत: न्यूरल (तंत्रिका) कोशिकाओं में अधिक सक्रिय पाया जाता है।
यह तंत्रिका तंतुओं (neurons) के विकास, न्यूरोनल माइग्रेशन (neural migration), सिनैप्टिक गतिविधि (synaptic activity), और मस्तिष्क के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
CDK5 Cyclin D के बजाय p35 और p39 नामक प्रोटीन के साथ मिलकर काम करता है, जो इसे सक्रिय करते हैं।

मुख्य कार्य:

न्यूरोनल माइग्रेशन और विकास: CDK5 तंत्रिका तंतुओं के विकास और न्यूरोनल माइग्रेशन को नियंत्रित करता है, जो मस्तिष्क के विकास के लिए आवश्यक है।
Synaptic प्लास्टिसिटी और सिग्नलिंग: यह न्यूरॉन्स में सिनैप्टिक सिग्नलिंग को नियंत्रित करता है, जो न्यूरल नेटवर्क्स के बीच संचार को बनाए रखने में मदद करता है।

विशेष भूमिका:

CDK5 की भूमिका मस्तिष्क के विकास और तंत्रिका तंतुओं के कार्यों में होती है। इसकी असामान्य सक्रियता से न्यूरोडीजेनेरेटिव (neurodegenerative) रोग जैसे अल्जाइमर रोग भी हो सकते हैं।

6. CDK6 (Cyclin-Dependent Kinase 6)

कार्य:

CDK6 की भूमिका CDK4 के समान होती है। यह भी Cyclin D के साथ मिलकर G1 प्रावस्था की प्रगति में सहायता करता है।
यह G1 से S चरण के संक्रमण में रेटिनोब्लास्टोमा (Rb) प्रोटीन को फॉस्फोरिलेट करके योगदान देता है, जिससे कोशिका S प्रावस्था में प्रवेश करती है।
CDK6, CDK4 के साथ मिलकर कोशिका वृद्धि (cell growth) और विभाजन को बढ़ावा देता है, खासकर उन कोशिकाओं में जो तीव्रता से विभाजित हो रही होती हैं।

मुख्य कार्य:

G1 से S प्रावस्था में संक्रमण
कोशिका वृद्धि और विभाजन का नियमन

2. Cyclin प्रोटीन:

Cyclins प्रोटीन होते हैं जो CDKs को सक्रिय करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। Cyclins की मात्रा कोशिका चक्र के विभिन्न चरणों के दौरान घटती-बढ़ती रहती है, और CDKs को सक्रिय करने के लिए इनका CDKs के साथ संयोजन आवश्यक होता है।

Cyclins की विशेषताएँ:

चरण आधारित उत्पादन: Cyclins का उत्पादन और विनाश कोशिका चक्र के चरणों के अनुसार होता है। यह सुनिश्चित करता है कि CDKs सही समय पर सक्रिय हो और कोशिका विभाजन सही ढंग से हो।
प्रमुख Cyclins: विभिन्न चरणों के लिए अलग-अलग Cyclins होते हैं, जैसे कि Cyclin D, Cyclin E, Cyclin A, और Cyclin B।
- Cyclin D G1 प्रावस्था में CDK4 और CDK6 के साथ मिलकर काम करता है।
- Cyclin E G1 से S प्रावस्था में प्रवेश करने में CDK2 को सक्रिय करता है।
- Cyclin A S और G2 प्रावस्था में CDK2 को सक्रिय करता है।
- Cyclin B माइटोटिक (समसूत्री) चरण में CDK1 के साथ मिलकर माइटोसिस को शुरू करता है।

CDK and Cyclin In Hindi

CDKs और Cyclins का संयोजन और कार्य:

Cyclins CDKs के साथ जुड़कर एक सक्रिय Cyclin-CDK कॉम्प्लेक्स बनाते हैं, जो कोशिका चक्र के विभिन्न चरणों में प्रवेश और संक्रमण को नियंत्रित करता है।

उदाहरण:

G1 से S प्रावस्था संक्रमण: G1 प्रावस्था के दौरान, Cyclin D और CDK4/6 मिलकर कोशिका को S प्रावस्था में प्रवेश करने की अनुमति देते हैं, जहाँ DNA का प्रतिकृतिकरण होता है।
G2 से M प्रावस्था संक्रमण: G2 प्रावस्था में Cyclin B और CDK1 मिलकर कोशिका को माइटोसिस में प्रवेश करने के लिए प्रेरित करते हैं, जहाँ कोशिका विभाजन होता है।