Motor protein
મોટર પ્રોટીન એ મોલેક્યુલર મોટર્સનો એક વર્ગ છે જે કોષોના કોષરસ સાથે આગળ વધી શકે છે. તેઓ એ. ટી. પી. ના હાઇડ્રોલિસિસ દ્વારા રાસાયણિક ઊર્જાને યાંત્રિક કાર્યમાં રૂપાંતરિત કરે છે. ફ્લેગેલર પરિભ્રમણ, જોકે, પ્રોટોન પંપ દ્વારા સંચાલિત થાય છે. સેલ્યુલર કાર્યો મોટર પ્રોટીન એ કોષરસમાં પ્રોટીન અને વેસિકલ્સના સૌથી સક્રિય પરિવહન પાછળનું પ્રેરક બળ છે. કાઇનેસિન અને સાયટોપ્લાઝમિક ડાયનેઇન અક્ષતંતુ પરિવહન જેવા અંતઃકોશિક પરિવહનમાં અને સ્પિન્ડલ ઉપકરણની રચનામાં અને મિટોસિસ અને અર્ધસૂત્રણ દરમિયાન રંગસૂત્રોને અલગ કરવામાં આવશ્યક ભૂમિકા ભજવે છે. સિલિયા અને ફ્લેજેલામાં જોવા મળતું એક્સોનેમલ ડાયનિન, કોષની ગતિશીલતા માટે નિર્ણાયક છે, ઉદાહરણ તરીકે શુક્રાણુઓમાં અને પ્રવાહી પરિવહનમાં, ઉદાહરણ તરીકે શ્વાસનળીમાં. સ્નાયુ પ્રોટીન માયોસિન "મોટર્સ" પ્રાણીઓમાં સ્નાયુ તંતુઓનું સંકોચન કરે છે. મોટર પ્રોટીન ખામીઓ સાથે સંકળાયેલા રોગો કોષોમાં મોટર પ્રોટીનનું મહત્વ ત્યારે સ્પષ્ટ થાય છે જ્યારે તેઓ તેમના કાર્યને પૂર્ણ કરવામાં નિષ્ફળ જાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, કાઇનેસિનની ઉણપને ચાર્કોટ-મેરી-ટૂથ રોગ અને કિડનીના કેટલાક રોગોના કારણ તરીકે ઓળખવામાં આવી છે. ડાયનેઇનની ખામીઓ શ્વસન માર્ગના ક્રોનિક ચેપ તરફ દોરી શકે છે કારણ કે સિલિયા ડાયનેઇન વિના કાર્ય કરવામાં નિષ્ફળ જાય છે. અસંખ્ય માયોસિનની ખામીઓ રોગની સ્થિતિ અને આનુવંશિક લક્ષણો સાથે સંબંધિત છે. કારણ કે સ્નાયુ સંકોચન માટે માયોસિન II આવશ્યક છે, સ્નાયુબદ્ધ માયોસિનમાં ખામીઓ અનુમાનિત રીતે માયોપેથીનું કારણ બને છે. સ્ટીરિયોસિલિયાના વિકાસમાં તેની ભૂમિકાને કારણે સાંભળવાની પ્રક્રિયામાં માયોસિન જરૂરી છે તેથી માયોસિન પ્રોટીન માળખામાં ખામી અશર સિન્ડ્રોમ અને બિન-સિન્ડ્રોમિક બહેરાપણું તરફ દોરી શકે છે. સાયટોસ્કેલેટલ મોટર પ્રોટીન ચળવળ માટે સાયટોસ્કેલેટનનો ઉપયોગ કરતા મોટર પ્રોટીન તેમના સબસ્ટ્રેટના આધારે બે વર્ગોમાં આવે છેઃ માઇક્રોફિલામેન્ટ્સ અથવા માઇક્રોટ્યુબ્યુલ્સ. માયોસિન જેવા એક્ટિન મોટર્સ એક્ટિન સાથેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા માઇક્રોફિલામેન્ટ્સ સાથે આગળ વધે છે, અને ડાયનેઇન અને કિનેસિન જેવા માઇક્રોટ્યુબ્યુલ મોટર્સ ટ્યુબ્યુલિન સાથેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા માઇક્રોટ્યુબ્યુલ્સ સાથે આગળ વધે છે. માઇક્રોટ્યુબ્યુલ મોટર્સના બે મૂળભૂત પ્રકારો છેઃ પ્લસ-એન્ડ મોટર્સ અને માઈનસ-એન્ડ મોટર્સ, જે કોષની અંદર માઇક્રોટ્યુબ્યુલ કેબલ્સ સાથે "ચાલે છે" તેના આધારે હોય છે. એક્ટિન મોટર્સ માયોસિન એ એક્ટિન મોટર પ્રોટીનનું સુપરફેમિલી છે જે રાસાયણિક ઊર્જાને એટીપીના સ્વરૂપમાં યાંત્રિક ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે, આમ બળ અને હિલચાલ પેદા કરે છે. પ્રથમ ઓળખાયેલ માયોસિન, માયોસિન II, સ્નાયુ સંકોચન પેદા કરવા માટે જવાબદાર છે. માયોસિન II એ એક વિસ્તરેલું પ્રોટીન છે જે મોટર હેડ અને બે હળવા સાંકળો સાથે બે ભારે સાંકળોમાંથી બનેલું છે. દરેક માયોસિન માથામાં એક્ટિન અને એટીપી બંધનકર્તા સ્થળ હોય છે. માયોસિન હેડ એટીપીને બાંધે છે અને હાઇડ્રોલાઇઝ કરે છે, જે એક્ટિન ફિલામેન્ટના વત્તા અંત તરફ ચાલવા માટે ઊર્જા પૂરી પાડે છે. કોષ વિભાજનની પ્રક્રિયામાં માયોસિન II પણ મહત્વપૂર્ણ છે. ઉદાહરણ તરીકે, બિન-સ્નાયુ માયોસિન II દ્વિધ્રુવી જાડા તંતુઓ સાયટોકીનેસિસ દરમિયાન કોષને બે પુત્રી કોષોમાં વિભાજિત કરવા માટે જરૂરી સંકોચન બળ પ્રદાન કરે છે. માયોસિન II ઉપરાંત, અન્ય ઘણા માયોસિન પ્રકારો બિન-સ્નાયુ કોશિકાઓની વિવિધ હિલચાલ માટે જવાબદાર છે. ઉદાહરણ તરીકે, માયોસિન અંતઃકોશિક સંગઠન અને કોષની સપાટી પર એક્ટિન-સમૃદ્ધ માળખાના બહાર નીકળવામાં સામેલ છે. માયોસિન વી વેસિકલ અને ઓર્ગેનેલ પરિવહનમાં સામેલ છે. માયોસિન XI સાયટોપ્લાઝમિક સ્ટ્રીમિંગમાં સામેલ છે, જેમાં કોષમાં માઇક્રોફિલામેન્ટ નેટવર્ક સાથે હિલચાલ ઓર્ગેનેલ્સ અને સાયટોપ્લાઝમને ચોક્કસ દિશામાં પ્રવાહિત કરવાની મંજૂરી આપે છે. માયોસિનના અઢાર જુદા જુદા વર્ગો જાણીતા છે. માયોસિન મોટર્સની જીનોમિક રજૂઆતઃ ફૂગ (યીસ્ટ): 5 છોડ (અરેબિડોપ્સિસ): 17 જંતુઓ (ડ્રોસોફિલા): 13 સસ્તન પ્રાણીઓ (માનવ): 40 ક્રોમાડોરિયા (નેમાટોડ સી. એલિગન્સ): 15 માઇક્રોટ્યુબ્યુલ મોટર્સ કિનેસિન એ સંબંધિત મોટર પ્રોટીનનું સુપરફેમિલી છે જે એન્ટેરોગ્રેડ ચળવળમાં માઇક્રોટ્યુબ્યુલ ટ્રેકનો ઉપયોગ કરે છે. તેઓ કોષ વિભાજન દરમિયાન માઇટોટિક અને મેયોટિક રંગસૂત્ર વિભાજનમાં સ્પિન્ડલ રચના માટે મહત્વપૂર્ણ છે અને યુકેરીયોટિક કોષોની અંદર મિટોકોન્ડ્રિયા, ગોલ્ગી બોડીઝ અને વેસિકલ્સને બંધ કરવા માટે પણ જવાબદાર છે. કાઇનેસિનમાં સક્રિય મોટર દીઠ બે ભારે સાંકળો અને બે પ્રકાશ સાંકળો હોય છે. ભારે સાંકળોમાં બે ગોળાકાર હેડ મોટર ડોમેન્સ એ. ટી. પી. હાઇડ્રોલિસિસની રાસાયણિક ઊર્જાને માઇક્રોટ્યુબ્યુલ્સ સાથે ખસેડવા માટે યાંત્રિક કાર્યમાં રૂપાંતરિત કરી શકે છે. જે દિશામાં માલસામાનનું પરિવહન કરવામાં આવે છે તે કિનેસિનના પ્રકાર પર આધાર રાખીને પ્લસ-એન્ડ અથવા માઇનસ-એન્ડ તરફ હોઈ શકે છે. સામાન્ય રીતે, એન-ટર્મિનલ મોટર ડોમેન્સ સાથેના કાઇનસીન તેમના માલને કોષની પરિઘ પર સ્થિત માઇક્રોટ્યુબ્યુલ્સના વત્તા છેડા તરફ ખસેડે છે, જ્યારે સી-ટર્મિનલ મોટર ડોમેન્સ સાથેના કાઇનસીન કાર્ગોને ન્યુક્લિયસ પર સ્થિત માઇક્રોટ્યુબ્યુલ્સના ઓછા છેડા તરફ ખસેડે છે. ચૌદ અલગ-અલગ કિનેસિન પરિવારો જાણીતા છે, જેમાં કેટલાક વધારાના કિનેસિન જેવા પ્રોટીન છે જેને આ પરિવારોમાં વર્ગીકૃત કરી શકાતા નથી. કાઇનેસિન મોટર્સની જીનોમિક રજૂઆતઃ ફૂગ (યીસ્ટ): 6 છોડ (અરેબિડોપ્સિસ થાલિયાના): 61 જંતુઓ (ડ્રોસોફિલા મેલાનોગાસ્ટર): 25 સસ્તન પ્રાણીઓ (માનવ): 45 ડાયનેઇન ડાયનેન્સ માઇક્રોટ્યુબ્યુલ મોટર્સ છે જે પ્રતિગામી સ્લાઇડિંગ હિલચાલ માટે સક્ષમ છે. ડાયનેઇન સંકુલ કાઇનસિન અને માયોસિન મોટર્સ કરતાં ઘણા મોટા અને વધુ જટિલ હોય છે. ડાયનેઇન બે કે ત્રણ ભારે સાંકળો અને મોટી અને ચલ સંખ્યામાં સંકળાયેલ પ્રકાશ સાંકળોથી બનેલા હોય છે. ડાયનેન્સ માઇક્રોટ્યુબ્યુલ્સના માઈનસ એન્ડ તરફ ઇન્ટ્રાસેલ્યુલર પરિવહનને ચલાવે છે જે ન્યુક્લિયસ નજીક માઇક્રોટ્યુબ્યુલ ઓર્ગેનાઇઝિંગ સેન્ટરમાં આવેલું છે. ડાયને પરિવાર બે મુખ્ય શાખાઓ ધરાવે છે. એક્સોનેમલ ડાયનિન્સ માઇક્રોટ્યુબ્યુલ્સની ઝડપી અને કાર્યક્ષમ સ્લાઇડિંગ હિલચાલ દ્વારા સિલિયા અને ફ્લેજેલાને હરાવવાની સુવિધા આપે છે. બીજી શાખા સાયટોપ્લાઝમિક ડાયનિન્સ છે જે ઇન્ટ્રાસેલ્યુલર કાર્ગોના પરિવહનને સરળ બનાવે છે. એક્સોનેમલ ડાયનેઇનના 15 પ્રકારોની સરખામણીમાં, માત્ર બે કોષરસ સ્વરૂપો જાણીતા છે. ડાયનિન મોટર્સની જીનોમિક રજૂઆતઃ ફૂગ (યીસ્ટ): 1 છોડ (અરેબિડોપ્સિસ થાલિયાના): 0 જંતુઓ (ડ્રોસોફિલા મેલાનોગાસ્ટર): 13 સસ્તન પ્રાણીઓ (માનવ): 14-15 છોડ-વિશિષ્ટ મોટર્સ પ્રાણીઓ, ફૂગ અને બિન-વાહિની છોડથી વિપરીત, ફૂલોના છોડના કોષોમાં ડાયનિન મોટર્સનો અભાવ હોય છે. જો કે, તેમાં મોટી સંખ્યામાં વિવિધ કાઇનેસિન હોય છે. આમાંના ઘણા પ્લાન્ટ-વિશિષ્ટ કિનેસિન જૂથો પ્લાન્ટ સેલ મિટોસિસ દરમિયાન કાર્યો માટે વિશિષ્ટ છે. છોડના કોષો પ્રાણીના કોષોથી અલગ પડે છે કારણ કે તેમની કોષ દિવાલ હોય છે. મિટોસિસ દરમિયાન, નવી કોષ દિવાલ કોષના કેન્દ્રમાં શરૂ થતી કોષ પ્લેટની રચના દ્વારા બનાવવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયાને ફ્રેગ્મોપ્લાસ્ટ દ્વારા સરળ બનાવવામાં આવે છે, જે પ્લાન્ટ સેલ મિટોસિસ માટે અનન્ય માઇક્રોટ્યુબ્યુલ એરે છે. કોષ પ્લેટનું નિર્માણ અને આખરે નવી કોષ દિવાલ માટે કિનેસિન જેવા મોટર પ્રોટીનની જરૂર પડે છે. છોડના કોષ વિભાજન માટે જરૂરી અન્ય મોટર પ્રોટીન કિનેસિન-જેવું કેલમોડ્યુલિન-બંધનકર્તા પ્રોટીન (કેસીબીપી) છે, જે છોડ અને ભાગ કિનેસિન અને ભાગ માયોસિન માટે અનન્ય છે. અન્ય મોલેક્યુલર મોટર્સ ઉપરના મોટર પ્રોટીન ઉપરાંત, કોષમાં બળ અને ટોર્ક ઉત્પન્ન કરવામાં સક્ષમ ઘણા વધુ પ્રકારના પ્રોટીન છે. આમાંના ઘણા મોલેક્યુલર મોટર્સ પ્રોકેરીયોટિક અને યુકેરીયોટિક કોષો બંનેમાં સર્વવ્યાપક છે, જો કે કેટલાક, જેમ કે સાયટોસ્કેલેટલ તત્વો અથવા ક્રોમેટિન સાથે સંકળાયેલા, યુકેરીયોટ્સ માટે અનન્ય છે. મોટર પ્રોટીન પ્રેસ્ટિન, જે સસ્તન કોક્લિયર બાહ્ય વાળના કોષોમાં વ્યક્ત થાય છે, તે કોક્લિયામાં યાંત્રિક વિસ્તરણ ઉત્પન્ન કરે છે. તે ડાયરેક્ટ વોલ્ટેજ-ટુ-ફોર્સ કન્વર્ટર છે, જે માઇક્રોસેકન્ડ દરે કામ કરે છે અને પીઝોઇલેક્ટ્રિક ગુણધર્મો ધરાવે છે. એ. ટી. પી. સિન્થેઝ સાયટોસ્કેલેટન પ્રોટીન ડાયનેમિક્સ સંદર્ભો પણ જુઓ બાહ્ય કડીઓ એમ. બી. આઈ. એન. એફ. ઓ-મોટર પ્રોટીન શું છે? રોન વેલેના સેમિનારઃ "મોલેક્યુલર મોટર પ્રોટીન" બાયોલોજી ઓફ મોટર પ્રોટીન ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ફોર બાયોફિઝિકલ કેમિસ્ટ્રી, ગોટિન્જેન જોનાથન હોવર્ડ (2001), મિકેનિક્સ ઓફ મોટર પ્રોટીન અને સાયટોસ્કેલેટન. કોષની હિલચાલ પરમાણુ મશીનો