Alpha Arrestin
प्रोटीन के अरेस्टिन परिवार को स्तनधारियों में α-अरेस्टिन (जिसे अरेस्टिन से संबंधित ट्रैफिकिंग एडाप्टर (ए. आर. टी. भी कहा जाता है) या खमीर में अरेस्टिन जैसे खमीर प्रोटीन (ए. एल. वाई.) या ए. आर. आर. डी. सी. (प्रोटीन युक्त एरेस्टिन डोमेन), β-एरेस्टिन (जिसे दृश्य और गैर-दृश्य अरेस्टिन भी कहा जाता है) और वी. पी. एस. 26 जैसे एरेस्टिन प्रोटीन में विभाजित किया गया है। α-एरेस्टिन प्रोटीन के बड़े अरेस्टिन परिवार की एक पैतृक शाखा है और वे यूकेरियोट्स में संरक्षित हैं, लेकिन उभरते खमीर सैक्रोमाइसेस सेरेविसिया में सबसे अच्छी विशेषता है; आज तक स्तनधारी कोशिकाओं में 6 α-एरेस्टिन की पहचान की गई है (एरेस्टिन-डोमेन जिसमें प्रोटीन [ए. आर. आर. डी. सी] 1-5 और थियोरेडॉक्सिन इंटरैक्टिंग प्रोटीन [टी. एक्स. एन. आई. पी]) और उभरते खमीर सैक्रोमाइसेस सेरेविसिया में 14 α-एरेस्टिन की पहचान की गई है। यीस्ट α-अरेस्टिन परिवार में Ldb19/आर्ट1, Ecm21/आर्ट2, Aly1/आर्ट6, Aly2/आर्ट3, Rod1/आर्ट4, Rog3/आर्ट7, आर्ट5, Csr2/आर्ट8, रिम8/आर्ट9, आर्ट10, बुल1, बुल2, बुल3 और Spo23 शामिल हैं। आज तक की सबसे अच्छी विशेषता α-अरेस्टिन कार्य प्लाज्मा झिल्ली प्रोटीन का उनका एंडोसाइटिक विनियमन है, जिसमें जी-प्रोटीन युग्मित रिसेप्टर्स (जी. पी. सी. आर.) और पोषक तत्व ट्रांसपोर्टर (समीक्षा में) शामिल हैं। α-अरेस्टिन पोषक तत्व या धातु आयन की अधिकता सहित सेलुलर तनावों के जवाब में इन झिल्ली प्रोटीनों के एंडोसाइटोसिस को नियंत्रित करते हैं। संरचना प्रोटीन परिवार के सभी सदस्यों के पास दो अरेस्ट-इन-फोल्ड डोमेन होते हैं जिनमें 7 एंटी-पैरेलल बीटा-शीट्स होते हैं जिन्हें β-सैंडविच संरचना में इकट्ठा किया जाता है। β-अरेस्टिन में एक ध्रुवीय कोर होता है जो दोनों तरफ एन-और सी-टर्मिनल फोल्ड डोमेन द्वारा घेर लिया जाता है। इनमें एंडोसाइटिक मशीनरी के बाध्यकारी घटकों के लिए जिम्मेदार क्षेत्र भी होते हैं (अर्थात। एक क्लैथ्रिन बाइंडिंग बॉक्स और एक एपी-2 बाइंडिंग साइट)। ये प्रमुख संरचनात्मक विशेषताएं स्तनधारी प्लाज्मा झिल्ली में व्यक्त जी-प्रोटीन युग्मित रिसेप्टर्स (जी. पी. सी. आर.) के एंडोसाइटिक कारोबार को विनियमित करने के लिए β-अरेस्टिन की अनुमति देती हैं। यह स्पष्ट नहीं है कि क्या α-एरेस्टिन में इन संरचनात्मक विशेषताओं में से प्रत्येक की कमी है जो β-एरेस्टिन को α-एरेस्टिन से अलग करने के लिए सोचा जाता है। हालांकि, α-एरेस्टिन सीधे क्लैथ्रिन एडाप्टर जटिल प्रोटीन को बांधते हैं और जब तक α-एरेस्टिन का अधिक व्यापक संरचनात्मक और अंतःक्रिया अध्ययन नहीं किया जाता है, हम इन कार्यात्मक विशेषताओं के लिए संरक्षण की डिग्री नहीं जानेंगे। α-अरेस्टिन में एक विशिष्ट विशेषता एक ल्यूसीन/प्रोलाइन-प्रोलाइन-x-टायरोसिन (L/PPXY जहां x किसी भी अमीनो एसिड का प्रतिनिधित्व करता है) सर्वसम्मति रूपांकन की उपस्थिति है जो सी-टर्मिनल अरेस्टिन-फोल्ड डोमेन से फैली हुई है। यीस्ट α-अरेस्टिन में, ये एल/पी. पी. एक्स. वाई. रूपांकनों डब्ल्यू. डब्ल्यू. डोमेन से जुड़ते हैं जो विभिन्न प्रकार के प्रोटीनों में पाए जाते हैं जिनमें यूबीक्विटिन लाइगेज आर. एस. पी. 5 शामिल है, जो एन. ई. डी. डी. 4 यूबीक्विटिन लाइगेज परिवार का सदस्य है। खमीर में, झिल्ली प्रोटीन के α-अरेस्टिन-मध्यस्थ एंडोसाइटोसिस के लिए इन रूपांकनों की आवश्यकता होती है। समान रूप से, ए. आर. आर. डी. सी. प्रोटीन तस्करी के लिए एन. ई. डी. डी. 4-परिवार यूबीक्विटिन लाइगेस के साथ स्तनधारी α-अरेस्टिन का बंधन आवश्यक है। कार्य संबंधित β-अरेस्टिन गिरफ्तारी परिवार के सबसे अच्छे अध्ययन किए गए सदस्य हैं। वे बहुआयामी प्रोटीन तस्करी एडाप्टर के रूप में कार्य करते हैं जो जी. पी. सी. आर. सहित प्लाज्मा झिल्ली में झिल्ली प्रोटीन से जुड़ते हैं, और इन झिल्ली प्रोटीन के एंडोसाइटोसिस को बढ़ावा देने के लिए ए. पी.-2 एडाप्टिन कॉम्प्लेक्स और क्लैथ्रिन के साथ बातचीत करते हैं। β-अरेस्टिन अतिरिक्त रूप से झिल्ली प्रोटीन के पोस्ट-एंडोसाइटिक सॉर्टिंग को नियंत्रित करते हैं और उनकी गतिविधि को स्थानीयकृत करने के लिए कई प्रोटीन काइनेस के साथ जुड़कर सिग्नलिंग स्कैफोल्ड के रूप में कार्य करते हैं। α-अरेस्टिन के कार्यों को उभरते हुए खमीर सैक्रोमाइसेस सेरेविसिया में सबसे अच्छी तरह से चिह्नित किया जाता है। संबंधित β-अरेस्टिन की तरह, α-अरेस्टिन चुनिंदा रूप से झिल्ली प्रोटीन से जुड़ते हैं और संकेत-निर्भर तरीके से उनके एंडोसाइटोसिस को बढ़ावा देते हैं। हालाँकि, शारीरिक भूमिकाएँ और आणविक तंत्र जिनके द्वारा α-अरेस्टिन कार्य करते हैं, अभी भी उभर रहे हैं। संक्षेप में, α-अरेस्टिन झिल्ली प्रोटीन से जुड़ते हैं और अपने एल/पी. पी. एक्स. वाई. रूपांकनों के माध्यम से, आर. एस. पी. 5 यूबीक्विटिन लाइगेज के डब्ल्यू. डब्ल्यू. डोमेन को बांधते हैं। झिल्ली प्रोटीन और यूबीक्विटिन लाइगेज दोनों को बांधकर, α-अरेस्टिन इन दो कारकों के बीच एक सेतु के रूप में काम करते हैं, जो यूबीक्विटिन लाइगेज को अपने झिल्ली प्रोटीन सब्सट्रेट के साथ निकटता में लाते हैं। झिल्ली प्रोटीन का सर्वव्यापीकरण एक सामान्य संकेत है जो एंडोसाइटोसिस को बढ़ावा देता है, एक आणविक संकेत के रूप में कार्य करता है जो झिल्ली प्रोटीन की अंतःकोशिका मशीनरी के साथ अंतःक्रिया की अनुमति देता है जिसमें यूबीक्विटिन-इंटरैक्टिंग मोटिफ होते हैं। अपने खमीर संबंधी के समान, स्तनधारी α-अरेस्टिन इसी तंत्र का उपयोग करके एन. ई. डी. डी. 4 परिवार में यूबीक्विटिन लिगाज़ को बांधते हैं। जिस तंत्र द्वारा α-एरेस्टिन चुनिंदा रूप से ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन को पहचानते हैं, उसके लिए आगे के अध्ययन की आवश्यकता होती है, लेकिन कुछ α-एरेस्टिन अपने दो अरेस्टिन-इन-फोल्ड डोमेन के बीच एक बुनियादी पैच रखते हैं जो लक्षित ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन के साइटोप्लाज्मिक चेहरे पर अम्लीय अमीनो एसिड के पैच के साथ बातचीत करते हैं। प्रोटीन तस्करी में α-अरेस्टिन की भूमिका बढ़ रही है और खमीर α-अरेस्टिन ट्रांस-गोल्गी नेटवर्क (TGN) में स्थानीयकृत हो जाते हैं जहां वे झिल्ली प्रोटीन की छंटाई को नियंत्रित करते हैं। उदाहरण के लिए, ग्लूकोज के संपर्क में आने पर, यीस्ट α-अरेस्टिन बुल 1 और रॉड 1 एंडोसाइटोसिस शुरू करने के लिए लैक्टेट ट्रांसपोर्टर जेन 1 के सर्वव्यापीकरण को बढ़ावा देते हैं, लेकिन फिर रॉड 1 जेन 1 के मल्टी-वेसिकुलर बॉडी (एमवीबी) मार्ग में पोस्ट-एंडोसाइटिक छँटाई के लिए आवश्यक है। यह स्पष्ट है कि α-अरेस्टिन गतिविधि को अक्सर चयापचय संकेत मार्गों द्वारा कसकर नियंत्रित किया जाता है, जिसमें प्रमुख पोषक संवेदी काइनेस टीओआरसी1 और एएमपीके द्वारा नियंत्रित मार्ग भी शामिल हैं। इस प्रकार, α-अरेस्टिन कोशिकाओं को पोषक तत्वों की उपलब्धता के अनुकूल बनाने में मदद करने के लिए पोषक तत्वों के परिवहनकों के चयनात्मक एंडोसाइटोसिस के साथ सेलुलर चयापचय स्थिति को जोड़ते हैं। उदाहरण के लिए, खमीर α-अरेस्टिन रॉड1 ग्लूकोज रिपीट स्थितियों में ग्लूकोज ट्रांसपोर्टर एच. एक्स. टी. 6 और लैक्टेट ट्रांसपोर्टर जेन1 के एंडोसाइटोसिस को बढ़ावा देता है, लेकिन ग्लूकोज भुखमरी की स्थितियों में रॉड1 गतिविधि फॉस्फो-विनियमन द्वारा बाधित होती है। हालांकि, ग्लूकोज भुखमरी या 2-डीऑक्सीग्लुकोज के साथ उपचार के जवाब में, ग्लूकोज का एक विषाक्त एनालॉग जो सेलुलर चयापचय को बाधित करता है, सीएसआर2 या रॉड1, क्रमशः, कम आत्मीयता, उच्च क्षमता वाले ग्लूकोज ट्रांसपोर्टर एचएक्सटी1 और एचएक्सटी3 के एंडोसाइटोसिस को उत्तेजित करता है। इसके विपरीत, खमीर में अमीनो एसिड की अधिकता क्रमशः मेथियोनीन या आर्जिनिन अमीनो एसिड ट्रांसपोर्टर, एमयूपी1 और कैन1 के एंडोसाइटोसिस की शुरुआत करती है, और इसके लिए ईसीएम21 की गतिविधि की आवश्यकता होती है। मनुष्यों में, α-अरेस्टिन ए. आर. आर. डी. सी. 3 और टी. एक्स. एन. आई. पी. समान रूप से पोषक तत्व नियंत्रित होते हैं, जो इंसुलिन-प्रतिक्रियाशील होते हैं; इंसुलिन द्वारा टी. एक्स. एन. आई. पी. का निषेध ग्लूकोज ट्रांसपोर्टर जी. एल. यू. टी. 4 के एंडोसाइटोसिस को कम करता है और विषाक्त ग्लूकोज एनालॉग 2. डी. जी. द्वारा टी. एक्स. एन. आई. पी. का सक्रियण हेप. जी. 2 कोशिकाओं में ग्लूकोज ट्रांसपोर्टर जी. एल. यू. टी. 1 के आंतरिककरण को उत्तेजित करता है। इस प्रकार, स्तनधारियों में मौजूद जटिल चयापचय संकेत नेटवर्क के लिए मौलिक प्रतिक्रियाओं के लिए α-अरेस्टिन महत्वपूर्ण हैं। α-अरेस्टिन गतिविधि का विनियमन सर्वव्यापी-निर्भर विनियमन α-अरेस्टिन की गतिविधि को पर्यावरणीय संकेतों और चयापचय संकेत द्वारा निर्धारित अनुवाद के बाद के संशोधनों द्वारा सख्ती से नियंत्रित किया जाता है। α-अरेस्टिन स्वयं आर. एस. पी. 5 यूबीक्विटिन लाइगेज द्वारा मोनो-यूबीक्विटिन होते हैं और ज्यादातर मामलों में, इष्टतम कार्य के लिए इस संशोधन की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, यीस्ट आर्जिनिन ट्रांसपोर्टर कैन1 के एल. डी. बी. 19-निर्भर एंडोसाइटोसिस के लिए के486 पर सर्वव्यापीकरण की आवश्यकता होती है। ग्लूकोज के संपर्क में आने के जवाब में, लैक्टेट ट्रांसपोर्टर जेन1 के एंडोसाइटोसिस के लिए रॉड1 का सर्वव्यापी होना महत्वपूर्ण है। इसके विपरीत, कम आत्मीयता वाले ग्लूकोज ट्रांसपोर्टर एच. एक्स. टी. 1 और एच. एक्स. टी. 3 के एंडोसाइटोसिस के लिए रॉड 1 सर्वव्यापीकरण की आवश्यकता नहीं है। इसके अतिरिक्त, तनाव की स्थिति से उत्पन्न सामान्य अमीनो एसिड पारगम्यता गैप1 का एंडोसाइटोसिस, शामिल α-अरेस्टिन की सर्वव्यापी स्थिति को बदले बिना होता है; बुल1/2 और एली1/2। इसलिए, मोनो-उबीक्विटिनेशन कुछ मामलों में α-अरेस्टिन सक्रियण में योगदान देता है, लेकिन सभी मामलों में नहीं। α-अरेस्टिन को आर. एस. पी. 5 मोनो-यूबीक्विटिनेशन की साइटों से अलग एमिनो एसिड पर पॉली-यूबीक्विटिनेट किया जा सकता है। लाइज़ (63) से जुड़ी पॉलीयूबिक्विटिनेशन श्रृंखलाओं का लगाव कई α-अरेस्टिन के प्रोटीसोमल क्षरण को प्रेरित करता है, जो ड्यूबिक्विटिनेटिंग एंजाइम (DUBs) Ubp2 और Ubp15 द्वारा विरोध किया जाता है। एक खुला प्रश्न यह है कि सर्वव्यापीता यंत्रवत् स्तर पर α-अरेस्टिन कार्य को कैसे नियंत्रित करती है। कई मामलों में ऐसा लगता है कि सर्वव्यापीता α-अरेस्टिन के उपकोशिकीय स्थानीयकरण को नियंत्रित कर सकती है। एल. डी. बी. 19 के संदर्भ में, इसके एंडोसाइटिक कार्य और उपकोशिकीय स्थानीयकरण के लिए सर्वव्यापीकरण की आवश्यकता होती है, क्योंकि जिन उत्परिवर्तकों को मोनो-यूबीक्विटिनेट नहीं किया जा सकता है, वे साइटोसोल में अलग-अलग जमा होते हैं। α-अरेस्टिन का सर्वव्यापीकरण चुनिंदा सब्सट्रेट के साथ बातचीत को नियंत्रित कर सकता है जैसे कि रिम8 के मामले में, जो ई. एस. सी. आर. टी. मशीनरी के साथ पी. एच. संवेदक रिम21 के बंधन में मध्यस्थता करता है। आर. एस. पी. 5 द्वारा रिम8 का मोनो-सार्वभौमिकरण ई. एस. सी. आर. टी.-I उप-इकाई वी. पी. एस. 23 के बंधन को बढ़ावा देता है, जो आर. एस. पी. 5 द्वारा रिम8 के बहु-सार्वभौमिकरण को रोकता है। फॉस्फोराइलेशन द्वारा α-एरेस्टिन का विनियमन फॉस्फोराइलेशन एक अन्य महत्वपूर्ण नियामक तंत्र है जो α-एरेस्टिन कार्य को नियंत्रित करता है। कुल मिलाकर, फॉस्फोराइलेशन को α-अरेस्टिन-मध्यस्थ एंडोसाइटोसिस को रोकने के लिए सोचा जाता है और इसे एक प्राथमिक साधन माना जाता है जिसके द्वारा α-एरेस्टिन को विनियमित किया जाता है। कई खमीर α-अरेस्टिन के लिए फॉस्फोराइलेशन की स्थिति प्रमुख पोषक तत्व संवेदी काइनेस द्वारा नियंत्रित की जाती है, जिसमें रैपामाइसिन कॉम्प्लेक्स 1 (टीओआरसी1) और एएमपी-सक्रियकृत काइनेस (एएमपीके) और/या उनके डाउनस्ट्रीम प्रभावकों का लक्ष्य शामिल है। यह विनियमन चयापचय स्थिति के साथ α-अरेस्टिन कार्य के संयोजन पर प्रकाश डालता है। कुछ मामलों में, α-अरेस्टिन का फॉस्फोराइलेशन 14-3-3 प्रोटीन के लिए बंधन स्थल बनाता है जो बदले में यूबीक्विटिन लाइगेज के साथ बातचीत को बाधित करता है, और इस प्रकार α-एरेस्टिन कार्य को अवरुद्ध करता है। α-अरेस्टिन के लिए 14-3-3 प्रोटीन का बंधन आर. एस. पी. 5-मध्यस्थ सर्वव्यापीता में बाधा डालकर उनके कार्य को खराब कर सकता है या ड्यूबिक्विटिनेशन को बढ़ावा दे सकता है, लेकिन अंतर्निहित तंत्र स्पष्ट नहीं है। फॉस्फोराइलेशन उनके उपकोशिकीय स्थानीयकरण को बदलकर α-अरेस्टिन के कार्य को भी बदल सकता है। एल. डी. बी. 19 के मामले में, फॉस्फोराइलेशन मुख्य रूप से साइटोसोल या गोल्गी में स्थानीयकृत प्रोटीन को छोड़ देता है, जबकि डीफॉस्फोराइलेटेड प्रजातियां प्लाज्मा झिल्ली के साथ जुड़ सकती हैं और मेथियोनीन पारगम्यता एम. यू. पी. 1 के एंडोसाइटोसिस को बढ़ावा दे सकती हैं। α-अरेस्टिन की फॉस्फोराइलेशन स्थिति को टी. ओ. आर. सी. 1 सहित प्रमुख पोषक संवेदी काइनेस द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जो एनाबॉलिक प्रक्रिया को बढ़ावा देकर और कैटाबोलिक प्रक्रियाओं को रोककर कोशिका विकास की उत्तेजना के लिए जिम्मेदार है। एमिनो एसिड पारगम्यता के सबस्ट्रेट-प्रेरित एंडोसाइटोसिस कैन1, एमयूपी1, लाइप1, फर4 और टीएटी2 को अप्रत्यक्ष रूप से एलडीबी19 के टीओआरसी1-निर्भर फॉस्फो-विनियमन द्वारा नियंत्रित किया जाता है। टी. ओ. आर. सी. 1 एमिनो एसिड फ्लक्स के जवाब में डाउनस्ट्रीम काइनेज एन. पी. आर. 1 को फॉस्फोरिलेट करता है, जिससे इसकी गतिविधि में बाधा आती है। जब टी. ओ. आर. सी. 1 कम एमिनो एसिड की प्रतिक्रिया में निष्क्रिय हो जाता है, तो एन. पी. आर. 1 एक सक्रिय काइनेज और फॉस्फोराइलेट्स एल. डी. बी. 19 बन जाता है, जिससे प्लाज्मा झिल्ली में एल. डी. बी. 19 की भर्ती को रोका जा सकता है। सबस्ट्रेट-प्रेरित एंडोसाइटोसिस को ई. सी. एम. 21 और ए. एल. आई. 2 द्वारा भी बढ़ावा दिया जा सकता है जहां इन α-अरेस्टिन पर एन. पी. आर. 1-निर्भर फॉस्फोराइलेशन घटनाओं का पता लगाया गया था। α-अरेस्टिन की फॉस्फोराइलेशन स्थिति को प्रभावित करने वाले अतिरिक्त टी. ओ. आर. सी. 1-नियंत्रित मार्गों के लिए कुछ वादा है जहां ई. सी. एम. 21 द्वारा मध्यस्थता किए गए थायमिन ट्रांसपोर्टर, टी. आई. 7 के एंडोसाइटोसिस के लिए टी. ओ. आर. सी. 1 गतिविधि की आवश्यकता होती है, लेकिन यह एन. पी. आर. 1 गतिविधि से स्वतंत्र है। इसलिए, यह संभव है कि कई अन्य α-अरेस्टिन कुछ स्थितियों के तहत टीओआरसी1-निर्भर सिग्नलिंग कैस्केड द्वारा नियंत्रित किए जाते हैं। α-अरेस्टिन फॉस्फोराइलेशन को कई मामलों में एएमपीके (बडिंग यीस्ट में एसएनएफ1) द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जो ग्लूकोज सीमा के अनुकूलन और गैर-पसंदीदा कार्बन स्रोतों के उपयोग के लिए आवश्यक है। एस. एन. एफ. 1 विभिन्न संकेत मार्गों में कोशिका चयापचय को नियंत्रित करता है, जिसमें प्लाज्मा झिल्ली पर ग्लूकोज ट्रांसपोर्टरों की अभिव्यक्ति में परिवर्तन करना शामिल है। जब कोशिकाओं को ग्लूकोज-क्षीण स्थितियों में उगाया जाता है, तो एस. एन. एफ. 1 सक्रिय हो जाता है और सीधे फॉस्फोराइलेट्स बन जाता है और ग्लूकोज ट्रांसपोर्टर एच. एक्स. टी. 1 और एच. एक्स. टी. 3 और जेन 1 लैक्टेट ट्रांसपोर्टर के रॉड 1 और रोग 3-मध्यस्थ एंडोसाइटोसिस को रोकता है। रॉड1 का फॉस्फोराइलेशन 14-3-3 प्रोटीन के साथ इसके बंधन को बढ़ावा देता है, जिससे इसकी गतिविधि बाधित होती है। इसके विपरीत, एस. एन. एफ. 1 द्वारा रोग 3 का फॉस्फोराइलेशन इसके क्षरण को बढ़ावा देता है। इस संदर्भ में रोग3 स्थिरता का विनियमन स्तनधारी α-अरेस्टिन टीएक्सएनआईपी के लिए देखे गए विनियमन के समान है। टीएक्सएनआईपी ग्लूकोज ट्रांसपोर्टर जीएलयूटी1 के एंडोसाइटोसिस के लिए आवश्यक है, और एएमपीके द्वारा इसका फॉस्फोराइलेशन इसे क्षरण के लिए लक्षित करता है, जिससे जीएलयूटी1 आंतरिककरण को रोका जा सकता है। इसलिए, α-अरेस्टिन गतिविधि को एएमपीके के माध्यम से कार्बोहाइड्रेट की उपलब्धता द्वारा नियंत्रित किया जाता है, और अंतर्निहित तंत्र में मनुष्यों और खमीर के बीच संरक्षण की एक डिग्री हो सकती है। संदर्भ यूकेरियोट प्रोटीन