Importin
ઇમ્પોર્ટિન એ કેરીઓફેરિનનો એક પ્રકાર છે જે પ્રોટીનના અણુઓને કોષના કોષરસમાંથી કેન્દ્રકમાં પરિવહન કરે છે. તે પરમાણુ સ્થાનિકીકરણ ક્રમ (એન. એલ. એસ.) તરીકે ઓળખાતા ચોક્કસ ઓળખ ક્રમ સાથે જોડાઈને આમ કરે છે. ઇમ્પોર્ટિનના બે પેટા એકમો છે, ઇમ્પોર્ટિન α અને ઇમ્પોર્ટિન β. ઇમ્પોર્ટિન-બીટા પરિવારના સભ્યો માલસામાનને જાતે બાંધી અને પરિવહન કરી શકે છે, અથવા ઇમ્પોર્ટિન-α સાથે હેટેરોડાઇમર બનાવી શકે છે. હેટેરોડાઇમરના ભાગરૂપે, ઇમ્પોર્ટિન-બીટા છિદ્ર સંકુલ સાથેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં મધ્યસ્થી કરે છે, જ્યારે ઇમ્પોર્ટિન-α કાર્ગો પર પરમાણુ સ્થાનિકીકરણ સંકેત (એન. એલ. એસ.) ને બાંધવા માટે એડેપ્ટર પ્રોટીન તરીકે કામ કરે છે. એન. એલ. એસ.-ઇમ્પોર્ટિન α-ઇમ્પોર્ટિન β ટ્રીમર ન્યુક્લિયસની અંદર રેન જી. ટી. પી. સાથે બંધાયા પછી અલગ પડે છે, જેમાં બે ઇમ્પોર્ટિન પ્રોટીનને વધુ ઉપયોગ માટે કોષરસમાં રિસાયકલ કરવામાં આવે છે. ડિસ્કવરી ઇમ્પોર્ટિન ઇમ્પોર્ટિન-α/β ના હેટેરોડાઇમર તરીકે અથવા ઇમ્પોર્ટિન-β ના મોનોમર તરીકે અસ્તિત્વમાં હોઈ શકે છે. ઇમ્પોર્ટિન-αને સૌપ્રથમ 1994માં મેક્સ ડેલબ્રુક સેન્ટર ફોર મોલેક્યુલર મેડિસિન ખાતે સ્થિત એન્નો હાર્ટમેન સહિતના જૂથ દ્વારા અલગ કરવામાં આવ્યું હતું. પરમાણુ પ્રોટીનની આયાતની પ્રક્રિયા અગાઉની સમીક્ષાઓમાં પહેલેથી જ દર્શાવવામાં આવી હતી, પરંતુ તેમાં સામેલ મુખ્ય પ્રોટીન તે સમય સુધી સ્પષ્ટ કરવામાં આવ્યા ન હતા. ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટીન આયાત કરવા માટે જરૂરી 60 કેડીએ સાયટોસોલિક પ્રોટીન, અને એસઆરપી1પી માટે 44 ટકા અનુક્રમ ઓળખ સાથે, ઝેનોપસ ઇંડામાંથી શુદ્ધ કરવામાં આવ્યું હતું. તેને ક્લોન કરવામાં આવ્યું હતું, અનુક્રમિત કરવામાં આવ્યું હતું અને E.coli માં વ્યક્ત કરવામાં આવ્યું હતું અને સિગ્નલ આધારિત પરિવહનનું સંપૂર્ણપણે પુનર્ગઠન કરવા માટે, તેને રન (TC4) સાથે જોડવું પડ્યું હતું. અભ્યાસમાં અન્ય મુખ્ય ઉત્તેજક પરિબળો પણ જોવા મળ્યા હતા. ઇમ્પોર્ટિન-β, ઇમ્પોર્ટિન-αથી વિપરીત, યીસ્ટમાં કોઈ સીધા સમરૂપતા નથી, પરંતુ તેને 90-95 kDa પ્રોટીન તરીકે શુદ્ધ કરવામાં આવ્યું હતું અને સંખ્યાબંધ જુદા જુદા કિસ્સાઓમાં ઇમ્પોર્ટિન-α સાથે હેટેરોડાઇમર રચતું જોવા મળ્યું હતું. આમાં માઈકલ રેક્સાચની આગેવાની હેઠળના અભ્યાસ અને ડર્ક ગોર્લિચના વધુ અભ્યાસોનો સમાવેશ થાય છે. આ જૂથોને જાણવા મળ્યું કે ઇમ્પોર્ટિન-α ને કાર્ય કરવા માટે અન્ય પ્રોટીન, ઇમ્પોર્ટિન-β ની જરૂર પડે છે, અને તે સાથે મળીને તેઓ ન્યુક્લિયર લોકલાઇઝેશન સિગ્નલ્સ (એન. એલ. એસ.) માટે રીસેપ્ટર બનાવે છે, આમ ન્યુક્લિયસમાં પરિવહનને મંજૂરી આપે છે. 1994 અને 1995માં આ પ્રારંભિક શોધો થઈ ત્યારથી, IPO4 અને IPO7 જેવા ઘણા ઇમ્પોર્ટિન જનીનો મળી આવ્યા છે, જે તેમના અલગ માળખા અને સ્થાનને કારણે થોડા અલગ કાર્ગો પ્રોટીનની આયાતને સરળ બનાવે છે. સ્ટ્રક્ચર ઇમ્પોર્ટિન-α ઇમ્પોર્ટિન-α એડેપ્ટર પ્રોટીનનો મોટો હિસ્સો એકસાથે ગોઠવાયેલા કેટલાક આર્મડિલો રિપીટ્સ (એઆરએમ) થી બનેલો છે. આ પુનરાવર્તનો વક્ર આકારની રચના બનાવવા માટે એક સાથે જોડાઈ શકે છે, જે ચોક્કસ કાર્ગો પ્રોટીનના એન. એલ. એસ. સાથે બંધનની સુવિધા આપે છે. મુખ્ય એનએલએસ બંધનકર્તા સ્થળ એન-ટર્મિનસ તરફ જોવા મળે છે, જેમાં સી-ટર્મિનસ પર એક નાનું સ્થળ જોવા મળે છે. એઆરએમ માળખાઓ ઉપરાંત, ઇમ્પોર્ટિન-αમાં 90 એમિનો એસિડ એન-ટર્મિનલ પ્રદેશ પણ છે, જે ઇમ્પોર્ટિન-β સાથે બંધન માટે જવાબદાર છે, જેને ઇમ્પોર્ટિન-β બંધનકર્તા (IBB) ડોમેન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આ સ્વયંપ્રતિરોધનું સ્થળ પણ છે, અને એકવાર ઇમ્પોર્ટિન-α ન્યુક્લિયસ સુધી પહોંચે તે પછી કાર્ગો છોડવામાં સામેલ થાય છે. ઇમ્પોર્ટિન-બીટા ઇમ્પોર્ટિન-બીટા એ કેરીઓફેરિનના મોટા સુપરફેમિલીનું લાક્ષણિક માળખું છે. તેમની રચનાનો આધાર 18-20 હીટ મોટિફનું પુનરાવર્તન છે. આ દરેક પુનરાવર્તનમાં વળાંક દ્વારા જોડાયેલા બે વિરોધી સમાંતર આલ્ફા હેલિસીસ હોય છે, જે પ્રોટીનની એકંદર રચના બનાવવા માટે એક સાથે જોડાય છે. બીજકમાં માલસામાનનું પરિવહન કરવા માટે, ઇમ્પોર્ટિન-બીટા પરમાણુ છિદ્ર સંકુલ સાથે સંકળાયેલું હોવું જોઈએ. તે તેમના વિવિધ એફજી (ફે-ગ્લાય) પ્રણાલીઓ પર ન્યુક્લિયોપોરિન સાથે નબળા, ક્ષણિક બંધ બનાવીને આમ કરે છે. સ્ફટિકશાસ્ત્રીય વિશ્લેષણ દર્શાવે છે કે આ આકૃતિઓ તેની સપાટી પર જોવા મળતા છીછરા હાઇડ્રોફોબિક ખિસ્સા પર ઇમ્પોર્ટિન-બીટા સાથે જોડાય છે. ન્યુક્લિયર પ્રોટીન આયાત ચક્ર ઇમ્પોર્ટિનનું પ્રાથમિક કાર્ય ન્યુક્લિયર પ્રોટીન આયાત ચક્ર તરીકે ઓળખાતી પ્રક્રિયામાં ન્યુક્લિયર પોર કોમ્પ્લેક્સ (એનપીસી) દ્વારા ન્યુક્લિયર સ્થાનિકીકરણ સંકેતો સાથે ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટીનના સ્થાનાંતરણમાં મધ્યસ્થી કરવાનું છે. કાર્ગો બંધન આ ચક્રનું પ્રથમ પગલું એ કાર્ગોનું બંધન છે. ઇમ્પોર્ટિન આ કાર્ય મોનોમેરિક ઇમ્પોર્ટિન-બીટા પ્રોટીન તરીકે કરી શકે છે, પરંતુ સામાન્ય રીતે ઇમ્પોર્ટિન-α ની હાજરીની જરૂર પડે છે, જે કાર્ગો પ્રોટીન (એનએલએસ સાથેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા) માટે એડેપ્ટર તરીકે કામ કરે છે. એન. એલ. એસ. એ મૂળભૂત એમિનો એસિડનો ક્રમ છે જે પ્રોટીનને ન્યુક્લિયસ માટે નિર્ધારિત કાર્ગો તરીકે ટેગ કરે છે. કાર્ગો પ્રોટીનમાં આમાંથી એક કે બે મોટિફ હોઈ શકે છે, જે ઇમ્પોર્ટ-ઇન-α પર મુખ્ય અને/અથવા નાના બંધનકર્તા સ્થળો સાથે જોડાય છે. એકવાર કાર્ગો પ્રોટીન બંધાઈ જાય પછી, ઇમ્પોર્ટિન-બીટા એનપીસી સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, અને સંકુલ કોષરસમાંથી ન્યુક્લિયસમાં ફેલાય છે. પ્રસરણનો દર કોષરસમાં હાજર ઇમ્પોર્ટિન-α ની સાંદ્રતા અને કાર્ગો સાથે ઇમ્પોર્ટિન-α ની બંધનકર્તા આત્મીયતા બંને પર આધાર રાખે છે. એકવાર ન્યુક્લિયસની અંદર, સંકુલ રાસ-ફેમિલી જીટીપેઝ, રન-જીટીપી સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. આ ઇમ્પોર્ટિન-બીટાની રચનામાં ફેરફાર કરીને સંકુલના વિઘટન તરફ દોરી જાય છે. ઇમ્પોર્ટિન-બીટા રન-જી. ટી. પી. સાથે બંધાયેલ છે, જે રિસાયકલ કરવા માટે તૈયાર છે. કાર્ગો રીલીઝ હવે જ્યારે ઇમ્પોર્ટિન-α/કાર્ગો કોમ્પ્લેક્સ ઇમ્પોર્ટિન-βથી મુક્ત છે, ત્યારે કાર્ગો પ્રોટીનને ન્યુક્લિયસમાં મુક્ત કરી શકાય છે. ઇમ્પોર્ટિન-α ના N-ટર્મિનલ ઇમ્પોર્ટિન-β-બાઇન્ડિંગ (IBB) ડોમેનમાં ઓટો-રેગ્યુલેટરી ક્ષેત્ર છે જે NLS મોટિફની નકલ કરે છે. ઇમ્પોર્ટિન-બીટાનું પ્રકાશન આ પ્રદેશને મુક્ત કરે છે અને તેને પાછું વળવા અને મુખ્ય એન. એલ. એસ.-બંધનકર્તા સ્થળ પર કાર્ગો પ્રોટીન સાથે બંધન માટે સ્પર્ધા કરવાની મંજૂરી આપે છે. આ સ્પર્ધા પ્રોટીનના પ્રકાશન તરફ દોરી જાય છે. કેટલાક કિસ્સાઓમાં, એન. યુ. પી. 2 અને એન. યુ. પી. 50 જેવા ચોક્કસ પ્રકાશન પરિબળોને માલસામાન છોડવામાં મદદ કરવા માટે પણ ઉપયોગમાં લઈ શકાય છે. રિસાયક્લિંગ છેલ્લે, કોષરસ પર પાછા ફરવા માટે, ઇમ્પોર્ટિન-α એ રન-જી. ટી. પી./સી. એ. એસ. (પરમાણુ નિકાસ પરિબળ) સંકુલ સાથે સંકળાયેલું હોવું જોઈએ જે ન્યુક્લિયસમાંથી તેની બહાર નીકળવાની સુવિધા આપે છે. સી. એ. એસ. (સેલ્યુલર એપોપ્ટોસિસ સસેપ્ટિબિલિટી પ્રોટીન) એ કેરીઓફેરિનના ઇમ્પોર્ટિન-બીટા સુપરફેમિલીનો એક ભાગ છે અને તેને પરમાણુ નિકાસ પરિબળ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. ઇમ્પોર્ટિન-બીટા કોષરસમાં પાછું આવે છે, જે હજુ પણ રન-જી. ટી. પી. સાથે બંધાયેલ છે. એકવાર કોષરસમાં, રાન-જી. ટી. પી. ને રાન-જી. ડી. પી. દ્વારા હાઇડ્રોલાઇઝ કરવામાં આવે છે, જે રાન-જી. ડી. પી. બનાવે છે, અને આગળની પ્રવૃત્તિ માટે બે આયાતને મુક્ત કરે છે. તે જી. ટી. પી. નું આ હાઇડ્રોલિસિસ છે જે સમગ્ર ચક્ર માટે ઊર્જા પ્રદાન કરે છે. ન્યુક્લિયસમાં, જીઇએફ જીટીપી પરમાણુ સાથે રનને ચાર્જ કરશે, જે પછી ઉપર જણાવ્યા મુજબ કોષરસમાં જીએપી દ્વારા હાઇડ્રોલાઇઝ કરવામાં આવે છે. તે રનની આ પ્રવૃત્તિ છે જે પ્રોટીનના એક દિશાના પરિવહન માટે પરવાનગી આપે છે. રોગ ઘણી રોગની સ્થિતિઓ અને વિકૃતિઓ છે જે પરિવર્તન અથવા આયાત-α અને આયાત-β ની અભિવ્યક્તિમાં ફેરફારો સાથે સંકળાયેલી છે. ગેમેટોજેનેસિસ અને એમ્બ્રાયોજેનેસિસની પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન ઇમ્પોર્ટિન્સ મહત્વપૂર્ણ નિયમનકારી પ્રોટીન છે. પરિણામે, ઇમ્પોર્ટિન-α ની અભિવ્યક્તિ પેટર્નમાં વિક્ષેપ ડ્રોસોફિલા મેલાનોગાસ્ટરમાં પ્રજનનક્ષમતાની ખામીઓનું કારણ હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે. એવા અભ્યાસો પણ થયા છે જે કેન્સરના કેટલાક કિસ્સાઓમાં ઇમ્પોર્ટ-α માં ફેરફારને જોડે છે. સ્તન કેન્સરના અભ્યાસોએ ઇમ્પોર્ટિન-αનું કાપેલું સ્વરૂપ દર્શાવ્યું છે જેમાં એન. એલ. એસ. બંધનકર્તા ક્ષેત્ર ખૂટે છે. વધુમાં, ઇમ્પોર્ટિન-α ટ્યુમર સપ્રેસર જનીન, બી. આર. સી. એ. 1 (સ્તન કેન્સર પ્રકાર 1 સંવેદનશીલતા પ્રોટીન) ને ન્યુક્લિયસમાં પરિવહન કરવા માટે દર્શાવવામાં આવ્યું છે. ઇમ્પોર્ટિન-α ની અતિશય અભિવ્યક્તિને અમુક મેલાનોમાના દર્દીઓમાં જોવા મળતા નબળા અસ્તિત્વ દર સાથે પણ જોડવામાં આવી છે. ઇમ્પોર્ટિન પ્રવૃત્તિ કેટલીક વાયરલ પેથોલોજી સાથે પણ સંકળાયેલી છે. દાખલા તરીકે, ઇબોલા વાયરસના ચેપ માર્ગમાં, એક મુખ્ય પગલું એ પીવાય-સ્ટેટ 1 ની પરમાણુ આયાતને અટકાવવાનું છે. આ વાયરસ દ્વારા કોષરસમાં આયાત-α ને અલગ કરીને પ્રાપ્ત થાય છે, જેનો અર્થ છે કે તે હવે એન. એલ. એસ. પર તેના માલને બાંધી શકશે નહીં. પરિણામે, ઇમ્પોર્ટિન કાર્ય કરી શકતું નથી અને કાર્ગો પ્રોટીન કોષરસમાં રહે છે. કાર્ગોના પ્રકાર ઘણા જુદા જુદા કાર્ગો પ્રોટીનને ઇમ્પોર્ટિન દ્વારા ન્યુક્લિયસમાં પરિવહન કરી શકાય છે. ઘણીવાર, વિવિધ પ્રોટીનને સ્થાનાંતરિત કરવા માટે α અને β ના વિવિધ સંયોજનોની જરૂર પડશે. વિવિધ માલસામાનના કેટલાક ઉદાહરણો નીચે સૂચિબદ્ધ છે. જો કે ઇમ્પોર્ટિન-α અને ઇમ્પોર્ટિન-β નો ઉપયોગ ઇમ્પોર્ટિનને સંપૂર્ણ રીતે વર્ણવવા માટે થાય છે, તેઓ વાસ્તવમાં પ્રોટીનના મોટા પરિવારોનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે જે સમાન માળખું અને કાર્યને શેર કરે છે. α અને β બંને માટે વિવિધ જનીનોની ઓળખ કરવામાં આવી છે, જેમાંથી કેટલાક નીચે સૂચિબદ્ધ છે. નોંધ લો કે ઘણીવાર કેરીઓફેરિન અને ઇમ્પોર્ટિનનો એકબીજાના બદલે ઉપયોગ થાય છે. આયાતઃ આઇ. પી. ઓ. 4, આઇ. પી. ઓ. 5, આઇ. પી. ઓ. 7, આઇ. પી. ઓ. 8, આઇ. પી. ઓ. 9, આઇ. પી. ઓ. 11, આઇ. પી. ઓ. 13 કેરીઓફેરિન-α: કે. પી. એન. એ. 1, કે. પી. એન. એ. 2, કે. પી. એન. એ. 3, કે. પી. એન. એ. 4, કે. પી. એન. એ. 5, કે. પી. એન. એ. 6 કેરીઓફેરિન-β: કે. પી. એન. બી. 1 પણ જુઓ કેરીઓફેરિન પરમાણુ સ્થાનિકીકરણ ક્રમ પરમાણુ છિદ્રો જટિલ પરમાણુ પરિવહન રન (જનીન) સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ પ્રોટીન પરિવારો પરિવહન પ્રોટીન