Kiss-and-run fusion
किस-एंड-रन फ्यूजन एक प्रकार का सिनैप्टिक वेसिकल रिलीज है जहां वेसिकल अस्थायी रूप से खुलता और बंद होता है। एक्सोसाइटोसिस के इस रूप में, पुटिका डॉक करती है और अस्थायी रूप से प्रीसिनेप्टिक झिल्ली में फ्यूज हो जाती है और सिनेप्स में अपने न्यूरोट्रांसमीटर छोड़ती है, जिसके बाद पुटिका का पुनः उपयोग किया जा सकता है। किस-एंड-रन पूर्ण संलयन से अलग होता है, जहां पुटिका पूरी तरह से प्लाज्मा झिल्ली में गिर जाती है और फिर बाद में क्लैथ्रिन-कोट-निर्भर प्रक्रिया द्वारा पुनः प्राप्त की जाती है। यह विचार कि न्यूरोट्रांसमीटर को प्रीसिनेप्टिक झिल्ली के साथ सिनैप्टिक पुटिकाओं के संलयन द्वारा "क्वांटा" में जारी किया जा सकता है, पहली बार 1955 में बर्नार्ड काट्ज़ और जोस डेल कैस्टिलो द्वारा पेश किया गया था, जब तंत्रिका टर्मिनलों की पहली ई. एम. छवियां पहली बार दिखाई दीं। इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में दृढ़ता से उत्तेजित मेंढक न्यूरोमस्कुलर जंक्शनों की जांच करने के बाद, 1973 में ब्रूनो सेकारेली द्वारा पुटिका झिल्ली के क्षणिक संलयन और तेजी से पुनर्प्राप्ति की संभावना का प्रस्ताव दिया गया था, और अप्रत्यक्ष रूप से इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी और त्वरित हिमांक तकनीकों का उपयोग करके बाद के वर्षों में उनके समूह के काम द्वारा समर्थित किया गया था। वास्तविक शब्द, चुंबन और दौड़, एक साथ झिल्ली धारिता और एम्पेरोमेट्रिक ट्रांसमीटर रिलीज माप के पहले अध्ययन के बाद सेकारेली के सहयोगियों द्वारा पेश किया गया था और संकेत दिया गया था कि स्रावी उत्पादों को वास्तव में क्षणिक पुटिका संलयन के दौरान जारी किया जा सकता है। आज, पूर्ण संलयन और चुंबन-और-दौड़ संलयन पर आगे-पीछे बहस हो रही है और कौन सा मॉडल सिनैप्टिक रिलीज के पीछे के तंत्र की अधिक सटीक तस्वीर चित्रित करता है। स्राव के बाद आंशिक रूप से खाली स्रावी पुटिकाओं का बढ़ता संचय, जो इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्राफ में देखा गया है, चुंबन-और-दौड़ मॉडल के पक्ष में सबसे सम्मोहक प्रमाण है। स्राव के बाद आंशिक रूप से खाली पुटिकाओं के संचय से पता चलता है कि स्रावी प्रक्रिया के दौरान, पुटिका सामग्री का केवल एक हिस्सा ही कोशिका से बाहर निकलने में सक्षम होता है, जो केवल तभी संभव हो सकता है जब स्रावी पुटिकाएं अस्थायी रूप से कोशिका प्लाज्मा झिल्ली के साथ निरंतरता स्थापित करें, अपनी सामग्री के एक हिस्से को बाहर निकालें, फिर अलग करें और फिर सील करें। 1955 में काट्ज़ और डेल कैस्टिलो द्वारा खोज क्षणिक पुटिका संलयन की परिकल्पना की गई थी। हालाँकि, पहला व्यवस्थित अध्ययन सेकारेली और अन्य लोगों द्वारा किया गया था। 1973 में। सीकेरेली एट अल। मेंढक न्यूरोमस्कुलर जंक्शनों का अध्ययन किया, उन्हें एंडोसाइटोस्ड ऑर्गेनेल की पहचान करने के लिए हॉर्सराडिश पेरोक्सीडेस जैसे मार्करों के साथ उत्तेजित किया, और 20 मिनट से 4 घंटे तक की अवधि के लिए हल्के उत्तेजना (2 हर्ट्ज) या मजबूत उत्तेजना (10 हर्ट्ज) प्रोटोकॉल का उपयोग किया। 4 घंटे की अवधि के लिए कम उत्तेजना पर, सेकारेली एट अल। यह पाया गया कि समय के साथ हॉर्सराडिश पेरोक्सीडेस लेबल वाले पुटिकाओं में वृद्धि हुई थी, और बड़े ऑर्गेनेल में कोई वृद्धि नहीं हुई थी, जो पुटिकाओं के प्रीसिनेप्टिक झिल्ली के साथ जल्दी से जुड़ने और फिर अपने न्यूरोट्रांसमीटर जारी करने के बाद इससे अलग होने का संकेत देता है। उन्होंने परिकल्पना की कि उत्तेजना की कम आवृत्तियों पर, अधिकांश पुटिकाएं उत्तेजना के दौरान और बाद में प्रीसिनेप्टिक झिल्ली से जल्दी से फिर से बन जाती हैं। सेकारेली की प्रयोगशाला में आगे के अध्ययनों ने इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल और मॉर्फोलॉजिकल डेटा की तुलना करके क्षणिक संलयन की परिकल्पना पर सबूत जमा किए। विशेष रूप से, पुटिका संलयन की छवियों की जांच फ्रीज-फ्रैक्चर प्रीसिनेप्टिक झिल्ली पर और तंत्रिका को एक झटके के वितरण के बाद कुछ एमएस तेजी से जमे हुए टर्मिनलों से प्राप्त इलेक्ट्रॉन-माइक्रोस्कोप छवियों पर की गई थी। 1993 में अल्वारेज़ डी टोलेडो और उनके सहयोगियों ने मध्यस्थों की रिहाई का एम्पेरोमेट्रिक पता लगाने के साथ झिल्ली धारिता (जो सतह क्षेत्र में परिवर्तनों की निगरानी करता है) के माप को जोड़कर, एक क्षणिक रूप से संलयन पुटिका के क्षणिक उद्घाटन के दौरान स्रावी उत्पाद रिलीज की घटना का सीधे प्रदर्शन किया। इसने फेसे और अन्य लोगों का नेतृत्व किया। क्षणिक संलयन के पक्ष में सभी अप्रत्यक्ष साक्ष्यों को दोहराना और चुंबन और दौड़ शब्द को गढ़ना। क्षणिक या चुंबन-और-रन संलयन के लिए सबसे सम्मोहक प्रमाण कोशिका प्लाज्मा झिल्ली में एक स्थायी कप के आकार की लिपोप्रोटीन संरचना, पोरोसोम की खोज से आया है, जहां स्रावी पुटिकाएं कोशिका से इंट्रा-वेसिकुलर सामग्री को छोड़ने के लिए अस्थायी रूप से डॉक और फ्यूज करती हैं। सेकारेली एट अल द्वारा चुंबन-और-दौड़ तंत्र की खोज के साथ, कई बाद के अध्ययन किए गए हैं जो चुंबन-और-दौड़ संलयन का समर्थन करने वाले प्रमाण देते हैं। सभी अध्ययनों ने सुझाव दिया है कि पूर्ण संलयन की तुलना में चुंबन-और-दौड़ संलयन के दो मुख्य फायदे हैंः 1) चुंबन-और-दौड़ अधिक कुशल पुटिका पुनर्चक्रण को सक्षम बनाता है और 2) चुंबन-और-दौड़ यह सीमित कर सकता है कि एक छोटे संलयन छिद्र के कारण कितना न्यूरोट्रांसमीटर जारी किया जाता है और कम समय जिसके दौरान न्यूरोट्रांसमीटर वास्तव में जारी किए जा सकते हैं। किस-एंड-रन साक्ष्य की प्रमुख समस्याओं में से एक, और बाद में किस-एंड-रन के खिलाफ कई प्रतिवादों का आधार यह है कि क्योंकि संलयन इतना छोटा है, इसलिए एक वास्तविक किस-एंड-रन घटना को पकड़ना बहुत मुश्किल है। हालांकि, स्राव के बाद आंशिक रूप से खाली पुटिकाओं का संचय चुंबन-और-दौड़ तंत्र का दृढ़ता से समर्थन करता है, यह सुझाव देते हुए कि स्रावी प्रक्रिया के दौरान, पुटिका सामग्री का केवल एक हिस्सा कोशिका से बाहर निकलने में सक्षम होता है, जो केवल तभी संभव हो सकता है जब स्रावी पुटिकाएं अस्थायी रूप से कोशिका प्लाज्मा झिल्ली के साथ निरंतरता स्थापित करें, उनकी सामग्री के एक हिस्से को बाहर निकालें, फिर अलग करें और फिर सील करें। चूँकि पोरोसोम कोशिका प्लाज्मा झिल्ली में स्थायी संरचनाएँ हैं जो स्रावी पुटिका के आकार का केवल एक अंश मापते हैं, यह दर्शाता है कि स्रावी पुटिकाएँ "क्षणिक रूप से" डॉक करती हैं और निरंतरता स्थापित करती हैं, पूर्ण पतन के विपरीत। चूहा अग्नाशय बीटा कोशिकाएं चूहा अग्नाशय बीटा कोशिकाएं चुंबन-और-रन संलयन के माध्यम से न्यूरोट्रांसमीटर छोड़ती हैं। अंतःस्रावी और न्यूरोएंडोक्राइन कोशिकाओं में, सिनेप्टिक जैसे पुटिकाएं (एस. एल. वी.) चुंबन और दौड़ से गुजरती हैं, लेकिन यह विवादास्पद रहा है कि क्या बड़े घने कोर पुटिकाएं (एल. डी. सी. वी.) भी चुंबन और दौड़ से गुजरती हैं। अध्ययनों से पता चला है कि एल. डी. सी. वी. किस-एंड-रन एक्सोसाइटोसिस से गुजरते हैं। मैकडोनाल्ड एट अल। चूहे की बीटा कोशिकाओं में चुंबन-और-दौड़ एक्सोसाइटोसिस के लिए परीक्षण करने के लिए कई दृष्टिकोणों का उपयोग किया गया। 10 एम. एम. ग्लूकोज और 5 एम. एम. फोर्स्कोलिन की उपस्थिति में अक्षुण्ण चूहे बीटा कोशिकाओं के झिल्ली पैच की निगरानी करके, मैकडॉनल्ड और अन्य। यह पाया गया कि कुछ पुटिकाओं को चुंबन और दौड़ से गुजरना पड़ा, जैसा कि एक एक्सोसाइटोटिक घटना के बाद एक समान परिमाण की एंडोसाइटोटिक घटना द्वारा देखा गया। किस-एंड-रन घटनाओं में एल. डी. सी. वी. एक्सोसाइटोसिस का 25 प्रतिशत और एस. एल. वी. एक्सोसाइटोसिस का 28 प्रतिशत हिस्सा था। जबकि एल. डी. सी. वी. चुंबन और दौड़ 25 प्रतिशत समय फोर्स्कोलिन की उपस्थिति में हुआ, फोर्स्कोलिन की अनुपस्थिति में, एल. डी. सी. वी. चुंबन और दौड़ संलयन केवल 7 प्रतिशत समय हुआ। चूँकि फोर्स्कोलिन चक्रीय ए. एम. पी. (सी. ए. एम. पी.) के स्तर को बढ़ाता है, सी. ए. एम. पी. चूहे के अग्नाशय की बीटा कोशिकाओं में एल. डी. सी. वी. चुंबन और संचालन संलयन में तंत्र में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। चुंबन-और-दौड़ के दौरान एस. एल. वी. (छिद्र व्यासः 0.8 +/- 0.1 एनएम) और एल. डी. सी. वी. (छिद्र व्यासः 1.4 +/- 0.1 एनएम) संलयन छिद्रों को गामा-एमिनोब्यूटेरिक एसिड (जी. ए. बी. ए.) और एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (ए. टी. पी.) के प्रवाह की अनुमति देने के लिए पर्याप्त बड़ा दिखाया गया है, लेकिन चूहे अग्नाशय बीटा कोशिकाओं में इंसुलिन जारी करने के लिए बहुत छोटे हैं। इस प्रकार, चुंबन-और-दौड़ तंत्र को इंसुलिन से जुड़ी चिकित्सा जटिलताओं में फंसाया जा सकता है। हिप्पोकैम्पस में स्थित न्यूरॉन्स के सिनेप्स में हिप्पोकैम्पस सिनेप्स किस-एंड-रन एक्सोसाइटोसिस होता है। एफएम 1-43, मार्कर के रूप में पुटिकाओं या झिल्ली में डाली गई एक एम्फीफाइल डाई का उपयोग करने वाले अध्ययन, हिप्पोकैम्पस सिनेप्स में चुंबन-और-दौड़ का समर्थन करने में सहायक रहे हैं। हिप्पोकैम्पल सिनेप्स में, पुटिकाओं को मस्तिष्क में एक उत्तेजक न्यूरोट्रांसमीटर ग्लूटामेट के सामान्य रिलीज की अनुमति देने के लिए दिखाया गया है, एफएम 1-43 डाई को पुटिका में प्रवेश करने या बचने की अनुमति दिए बिना, चुंबन-और-दौड़ने के लिए एक क्षणिक तंत्र का संकेत देता है। ऑस्मोलेरिटी में वृद्धि भी हिप्पोकैम्पस सिनेप्स में कम डाई रिलीज की अनुमति देने के लिए दिखाई गई है। अलग-अलग हाइपरटोनिक समाधानों में, 1.5 ओएसएम में उत्तेजित पुटिकाओं की तुलना में 0.5 ओएसएम में उत्तेजित पुटिकाओं से 70 प्रतिशत अधिक एफएम 1-43 डाई जारी की गई थी। इसलिए शरीर के हाइपरटोनिक क्षेत्रों में स्थित पुटिकाओं में एक्सोसाइटोसिस के चुंबन-और-दौड़ मोड से गुजरने की अधिक संभावना हो सकती है। माइटोकॉन्ड्रिया माइटोकॉन्ड्रिया आंतरिक झिल्ली सामग्री के आदान-प्रदान में चुंबन और दौड़ संलयन का प्रदर्शन करता है। चूहे की कोशिकाओं में माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स-लक्षित ग्रीन-फोटोएक्टिवेटेड, रेड-फ्लोरोसेंट के. एफ. पी. और स्यान-फोटोएक्टिवेटेड, ग्रीन-फ्लोरोसेंस पी. ए. जी. एफ. पी. का उपयोग करने वाले अध्ययनों ने अंतःक्रियाओं को दिखाया है जहां के. एफ. पी. और पी. ए. जी. एफ. पी. को क्षणिक संलयन के माध्यम से एक माइटोकॉन्ड्रियन से दूसरे माइटोकॉन्ड्रियन में स्थानांतरित किया गया था, जो एक चुंबन-और-रन तंत्र का सुझाव देता है। माइटोकॉन्ड्रिया के पूर्ण संलयन के विपरीत, जिसके परिणामस्वरूप एक एकल ऑर्गेनेल होता है, दो माइटोकॉन्ड्रिया के क्षणिक चुंबन-और-रन संलयन के परिणामस्वरूप दो अलग-अलग झिल्ली होती हैं। ऑप्टिक एट्रोफी 1 (ओ. पी. ए. 1) जीन के हेरफेर का माइटोकॉन्ड्रिया के बीच संलयन पर दिलचस्प प्रभाव पड़ा। ओ. पी. ए. 1 जीन को शांत करने से 24 घंटों के बाद माइटोकॉन्ड्रिया की पूर्ण संलयन गतिविधि में कमी आई और ओ. पी. ए. 1 जीन को 48 घंटों के लिए शांत करने के बाद पूर्ण संलयन गतिविधि पूरी तरह से समाप्त हो गई। ओ. पी. ए. 1 के 24 घंटे के मौन रहने के बाद क्षणिक चुंबन और दौड़ संलयन गतिविधि समान रही। ओ. पी. ए. 1 जीन अभिव्यक्ति के निम्न स्तर और ओ. पी. ए. 1 जीन अभिव्यक्ति के अत्यधिक उच्च स्तर के साथ चुंबन-और-दौड़ संलयन सबसे आम है। नतीजतन, ओ. पी. ए. 1 अभिव्यक्ति चुंबन और दौड़ के संबंध में माइटोकॉन्ड्रिया में संलयन को नियंत्रित करती है। माइटोकॉन्ड्रिया में चुंबन और दौड़ संलयन माइटोकॉन्ड्रिया को पूर्ण संलयन की तुलना में कम समय के लिए कम गतिशीलता की स्थिति में रखने में मदद करता है। लियू एट अल। चुंबन-और-दौड़ और पूर्ण संलयन दोनों का परीक्षण किया और माइटोकॉन्ड्रियल गतिशीलता पर उनके प्रभावों का परीक्षण किया, और पाया कि संलयन के दोनों रूपों के परिणामस्वरूप पहले माइटोकॉन्ड्रियल गतिशीलता में कमी आई, लेकिन चुंबन-और-दौड़ संलयन बहाल हुआ, और यहां तक कि चुंबन-और-दौड़ घटना के तुरंत बाद माइटोकॉन्ड्रियल गतिशीलता में वृद्धि हुई। किस-एंड-रन फ्यूजन पूर्ण फ्यूजन की तुलना में माइटोकॉन्ड्रियल बायोएनर्जेटिक्स को नियंत्रित करने के लिए एक बेहतर तंत्र प्रदान करता है। विनियमन कैल्सियम-निर्भर एक्टिन कोटिंग किस-एंड-रन फ्यूजन को पुटिकाओं के एक्टिन कोटिंग द्वारा स्थिर माना गया है। एफ. एम. 1-43 के पुटिका ग्रहण के लिए परीक्षण यह नोट करने के लिए कि कब पुटिकाएं झिल्ली के साथ जुड़ती हैं, शोधकर्ताओं को यह ध्यान देने की अनुमति दी कि एक्टिन कोटिंग चुंबन-और-दौड़ तंत्र के लिए एक आवश्यक कदम है। बीटा-एक्टिन-ग्रीन फ्लोरोसेंट प्रोटीन (जी. एफ. पी.) के साथ लेबल किए गए पुटिकाएं प्रीसिनेप्टिक झिल्ली के साथ फ्यूज होने के कुछ सेकंड बाद फ्लोरोस किए जाते हैं (जैसा कि एफ. एम. 1-43 अपटेक द्वारा दिखाया गया है), लेकिन गैर-फ्यूज किए गए पुटिकाएं कभी फ्लोरोस नहीं होती हैं, यह सुझाव देते हुए कि चुंबन और दौड़ने के लिए एक एक्टिन कोटिंग की आवश्यकता होती है। यह एक्टिन कोटिंग एक्टिन मोनोमर्स के पोलीमराइजेशन से आई है। क्षणिक चुंबन और दौड़ संलयन के लिए आवश्यक एक्टिन कोटिंग प्रक्रिया कैल्शियम द्वारा मध्यस्थता की जाती है। पुटिकाओं के एक्टिन कोटिंग को बाप्टा-एएम द्वारा बाधित किया गया था, जो कैल्शियम को हटा देता है। बी. ए. पी. टी. ए.-ए. एम. के उपयोग के माध्यम से कैल्शियम की अनुपस्थिति के साथ, सभी फ्यूज किए गए पुटिकाएं प्रीसिनेप्टिक झिल्ली से जुड़ी रहीं, लेकिन इसके न्यूरोट्रांसमीटर को जारी नहीं किया, यह सुझाव देते हुए कि एक्टिन कोटिंग बनाने के लिए कैल्शियम की आवश्यकता होती है, और एक्टिन कोटिंग वेसिकल अनलोडिंग या वेसिकल रिलीज के लिए तंत्र में जिम्मेदार है। मायोसिन II किस-एंड-रन एक्सोसाइटोसिस मायोसिन II द्वारा नियंत्रित किया जाता है। न्यूरोएंडोक्राइन पीसी12 कोशिकाओं में टोटल इंटरनल रिफ्लेक्शन फ्लोरोसेंस माइक्रोस्कोपी (टीआईआरएफएम) का उपयोग करने वाले अध्ययनों से पता चला है कि मायोसिन II चुंबन-और-रन एक्सोसाइटोसिस के दौरान संलयन छिद्र गतिशीलता को नियंत्रित करता है। एम. आर. एफ. पी. (मोनोमेरिक रेड फ्लोरोसेंट प्रोटीन) टैग किए गए ऊतक और वीनस-टैग किए गए मस्तिष्क के ऊतकों में सामान्य मायोसिन II नियामक प्रकाश श्रृंखला (आर. एल. सी.) की अत्यधिक अभिव्यक्ति के परिणामस्वरूप लंबे समय तक रिलीज कैनेटीक्स हुआ, जबकि मायोसिन II आर. एल. सी. के उत्परिवर्ती रूप की अत्यधिक अभिव्यक्ति शॉर्ट शॉर्ट रिलीज कैनेटीक्स। लंबे समय तक रिलीज कैनेटीक्स संलयन छिद्र के धीमी गति से बंद होने का संकेत है, इसलिए मायोसिन II यह भी नियंत्रित करता है कि चुंबन-और-रन एक्सोसाइटोसिस के दौरान कितना न्यूरोट्रांसमीटर जारी किया जाता है। SNAREs चुंबन-और-दौड़ एक्सोसाइटोसिस में SNARE प्रोटीन की भूमिका पर बहुत विद्वानों की बहस मौजूद है। एस. एन. ए. आर. ई. प्रोटीन पुटिका संलयन में मध्यस्थता करते हैं-संलयन छिद्र पर प्रीसिनेप्टिक झिल्ली के साथ पुटिकाओं का एक्सोसाइटोसिस। जब एक पुटिका प्रीसिनेप्टिक झिल्ली के साथ संलयन करती है, तो एक एस. एन. ए. आर. ई. संक्रमण एक ट्रांस स्थिति से सी. आई. एस. स्थिति में होता है, जिसके बाद एस. एन. ए. आर. ई. पृथक्करण होता है। इस प्रक्रिया को अपरिवर्तनीय माना जाता था। यदि किस-एंड-रन एक्सोसाइटोसिस होता है, हालांकि, तो यह सुझाव देगा कि एस. एन. ए. आर. ई. प्रोटीन का प्रतिवर्ती संबंध होता है और एक्सोसाइटोसिस के किस-एंड-रन मोड में मध्यस्थता करता है। चुंबन और दौड़ के दौरान एस. एन. ए. आर. ई. प्रोटीन के हेरफेर से इस बात की अधिक जानकारी मिल सकती है कि दोनों कैसे संबंधित हैं, और अधिक विद्वानों के शोध की आवश्यकता है। संदर्भ न्यूरोफिजियोलॉजी