Integrated stress response
ஒருங்கிணைந்த அழுத்த பதில் என்பது யூகாரியோடிக் உயிரணுக்களில் பாதுகாக்கப்பட்ட ஒரு செல்லுலார் அழுத்த பதில் ஆகும், இது புரதத் தொகுப்பை குறைக்கிறது மற்றும் உள் அல்லது சுற்றுச்சூழல் அழுத்தங்களுக்கு பதிலளிக்கும் வகையில் குறிப்பிட்ட மரபணுக்களை மேம்படுத்துகிறது. பின்னணி ஒருங்கிணைந்த மன அழுத்தம் எதிர்வினை வெளிப்புற அல்லது உள்ளார்ந்த நிலைமைகள் காரணமாக ஒரு செல்லுக்குள் தூண்டப்படலாம். ஹைபோக்ஸியா, அமினோ அமில இழப்பு, குளுக்கோஸ் இழப்பு, வைரஸ் தொற்று மற்றும் ஆக்ஸிஜனேற்றிகளின் இருப்பு ஆகியவை வெளிப்புற காரணிகளில் அடங்கும். திறக்கப்படாத புரதங்களின் குவிப்பு காரணமாக ஏற்படும் எண்டோபிளாஸ்மிக் ரெட்டிகுலம் அழுத்தம் முக்கிய உள்ளார்ந்த காரணியாகும். ஆன்கோஜீன் செயல்படுத்தல் காரணமாக ஒருங்கிணைந்த மன அழுத்த பதில் தூண்டப்படலாம் என்பதும் கண்டறியப்பட்டுள்ளது. ஒருங்கிணைந்த மன அழுத்த பதில் ஒன்று மன அழுத்த நிலைமைகள் காரணமாக உயிரணுவில் ஏற்படும் சேதத்தை சரிசெய்யும் மரபணுக்களின் வெளிப்பாட்டை ஏற்படுத்தும், அல்லது இது அப்போப்டொசிஸுக்கு வழிவகுக்கும் நிகழ்வுகளின் அடுக்கை ஏற்படுத்தும், இது உயிரணுவை மீண்டும் ஹோமியோஸ்டாஸிஸுக்கு கொண்டு வர முடியாதபோது நிகழ்கிறது. ஈஐஎஃப்2 புரத சிக்கலான அழுத்த சமிக்ஞைகள் ஈஐஎஃப்-2 கைனேஸ்கள் என்று அழைக்கப்படும் புரத கைனேஸ்களை, டிரான்ஸ்லேஷன் துவக்க காரணி 2 (ஈஐஎஃப்2) எனப்படும் புரத வளாகத்தின் α துணைக்குழுவை பாஸ்பரிலேட் செய்யக்கூடும், இதன் விளைவாக மரபணு ஏடிஎஃப்4 இயக்கப்படுகிறது, இது மரபணு வெளிப்பாட்டை மேலும் பாதிக்கும். eIF2 மூன்று துணை அலகுகளைக் கொண்டுள்ளதுஃ eIF2α, eIF2β மற்றும் eIF2γ. eIF2α இரண்டு பிணைப்பு தளங்களைக் கொண்டுள்ளது, ஒன்று பாஸ்போரிலேஷனுக்கு மற்றும் ஒன்று ஆர்என்ஏ பிணைப்புக்கு. கைனேஸ்கள் α துணை அலகு மீது பாஸ்பரிலேட் செரின் 51 க்கு வேலை செய்கின்றன, இது ஒரு மீளக்கூடிய செயலாகும். சாதாரண நிலைமைகளை அனுபவிக்கும் ஒரு செல்லில், எம்ஆர்என்ஏ மொழிபெயர்ப்பைத் தொடங்குவதற்கும், ஏயூஜி தொடக்க கோடானை அங்கீகரிப்பதற்கும் ஈஐஎஃப்2 உதவுகிறது. இருப்பினும், EIF2α பாஸ்பரிலேட்டட் செய்யப்பட்டவுடன், வளாகத்தின் செயல்பாடு குறைகிறது, இது மொழிபெயர்ப்பு துவக்கம் மற்றும் புரதத் தொகுப்பில் குறைப்பை ஏற்படுத்துகிறது, அதே நேரத்தில் ATF4 மரபணுவின் வெளிப்பாட்டை ஊக்குவிக்கிறது. புரோட்டீன் கைனேஸ்கள் நான்கு அறியப்பட்ட பாலூட்டி புரத கைனேஸ்கள் உள்ளன, அவை பாஸ்பரிலேட் ஈஐஎஃப்2α ஆகும், இதில் பிகேஆர் போன்ற ஈஆர் கைனேஸ் (பிஇஆர்கே, ஈஐஎஃப்2ஏகே3), ஹீம்-ஒழுங்குபடுத்தப்பட்ட ஈஐஎஃப்2α கைனேஸ் (எச்ஆர்ஐ, ஈஐஎஃப்2ஏகே1), பொது கட்டுப்பாடு மனச்சோர்வு அல்லாத 2 (ஜிசிஎன்2, ஈஐஎஃப்2ஏகே4) மற்றும் இரட்டை ஸ்ட்ராண்டட் ஆர்என்ஏ சார்பு புரத கைனேஸ் (பிகேஆர், ஈஐஎஃப்2ஏகே2) ஆகியவை அடங்கும். PERK PERK (மனிதர்களில் EIF2AK3 என்ற மரபணுவால் குறியிடப்பட்டுள்ளது) முக்கியமாக எண்டோபிளாஸ்மிக் ரெட்டிகுலம் அழுத்தத்திற்கு பதிலளிக்கிறது மற்றும் இரண்டு செயல்பாட்டு முறைகளைக் கொண்டுள்ளது. இந்த கைனேஸ் ஒரு தனித்துவமான ஒளிரும் களத்தைக் கொண்டுள்ளது, இது செயல்படுத்துவதில் பங்கு வகிக்கிறது. லுமினல் களம் பொதுவாக 78-கேடிஏ குளுக்கோஸ்-ஒழுங்குபடுத்தப்பட்ட புரதத்துடன் (ஜிஆர்பி78) பிணைக்கப்பட்டுள்ளது என்று செயல்பாட்டின் பாரம்பரிய மாதிரி கூறுகிறது. திறக்கப்படாத புரதங்களின் உருவாக்கம் ஏற்பட்டவுடன், ஜிஆர்பி78 லுமினல் களத்திலிருந்து பிரிகிறது. இது PERK ஐ டைமெரைஸ் செய்ய காரணமாகிறது, இது ஆட்டோபாஸ்போரிலேஷன் மற்றும் செயல்படுத்தலுக்கு வழிவகுக்கிறது. செயல்படுத்தப்பட்ட PERK கைனேஸ் பின்னர் பாஸ்பரிலேட் eIF2α ஆக இருக்கும், இது நிகழ்வுகளின் அடுக்கை ஏற்படுத்தும். எனவே, இந்த கைனேஸின் செயல்பாடு எண்டோபிளாஸ்மிக் ரெட்டிகுலத்தில் வெளிப்படும் புரதங்களின் திரட்டலைப் பொறுத்தது. புரோட்டோ-ஆன்கோஜீன் எம். ஒய். சி. யின் செயல்பாட்டிற்கு பதிலளிக்கும் வகையில் PERK செயல்படுவதும் கண்டறியப்பட்டுள்ளது. இந்த செயல்பாடு ஏடிஎஃப் 4 வெளிப்பாட்டை ஏற்படுத்துகிறது, இதன் விளைவாக ட்யூமரிஜெனெசிஸ் மற்றும் செல்லுலார் மாற்றம் ஏற்படுகிறது. எச். ஆர். ஐ. எச். ஆர். ஐ. (மனிதர்களில் ஈ. ஐ. எஃப்2ஏ. கே. 1 என்ற மரபணுவால் குறியிடப்பட்டுள்ளது) தன்னியக்க பாஸ்பரிலேட் மற்றும் செயல்பாட்டிற்காக டைமெரைஸ் செய்கிறது. இந்த செயல்பாடு ஹீம் இருப்பைப் பொறுத்தது. எச்ஆர்ஐ இரண்டு களங்களைக் கொண்டுள்ளது, அவற்றில் ஒன்று என்-முனையத்திலும் மற்றொன்று கைனேஸ் செருகும் களத்திலும் அடங்கும். ஹீமின் இருப்பு எச். ஆர். ஐயின் மோனோமர்களுக்கு இடையில் ஒரு டைசல்பைடு பிணைப்பை உருவாக்குகிறது, இதன் விளைவாக ஒரு செயலற்ற டைமரின் அமைப்பு உருவாகிறது. இருப்பினும், ஹீம் இல்லாதபோது, எச். ஆர். ஐ மோனோமர்கள் சகப்பிணைப்பு அல்லாத தொடர்புகள் மூலம் ஒரு செயலில் உள்ள டைமரை உருவாக்குகின்றன. எனவே, இந்த கைனேஸின் செயல்பாடு ஹீம் குறைபாட்டைப் பொறுத்தது. வெப்ப அதிர்ச்சி, ஆஸ்மோடிக் அழுத்தம் மற்றும் புரோட்டாசோம் தடுப்பு போன்ற பிற அழுத்தங்கள் காரணமாகவும் எச். ஆர். ஐ செயல்படுத்தல் ஏற்படலாம். இந்த அழுத்தங்களுக்கு பதிலளிக்கும் வகையில் எச். ஆர். ஐ. யின் செயல்பாடு ஹீமை சார்ந்தது அல்ல, மாறாக இரண்டு வெப்ப அதிர்ச்சி புரதங்களின் (எச். எஸ். பி. 90 மற்றும் எச். எஸ். பி. 70) உதவியை நம்பியுள்ளது. எச். ஆர். ஐ முக்கியமாக சிவப்பு இரத்த அணுக்களின் முன்னோடிகளில் காணப்படுகிறது, மேலும் எரித்ரோபாய்சிஸின் போது அதிகரிக்கிறது. அமினோ அமில பற்றாக்குறையின் விளைவாக GCN2 GCN2 (மனிதர்களில் EIF2AK4 மரபணுவால் குறியிடப்பட்டுள்ளது) செயல்படுத்தப்படுகிறது. இந்த செயல்பாடு தொடர்பான வழிமுறைகள் இன்னும் ஆராய்ச்சி செய்யப்பட்டு வருகின்றன; இருப்பினும், ஈஸ்டில் ஒரு வழிமுறை ஆய்வு செய்யப்பட்டுள்ளது. GCN2 சார்ஜ் செய்யப்படாத/டீஅசைலேட்டட் செய்யப்பட்ட tRNA உடன் பிணைக்கிறது, இது ஒரு இணக்க மாற்றத்தை ஏற்படுத்துகிறது, இதன் விளைவாக டைமரைசேஷன் ஏற்படுகிறது. டைமெரைசேஷன் பின்னர் ஆட்டோபாஸ்போரிலேஷன் மற்றும் செயல்படுத்தலை ஏற்படுத்துகிறது. பிற அழுத்தங்களும் ஜி. சி. என் 2 ஐ செயல்படுத்துவதாக தெரிவிக்கப்பட்டுள்ளது. குளுக்கோஸ் இல்லாத கட்டி உயிரணுக்களில் ஜி. சி. என் 2 செயல்படுத்தல் காணப்பட்டது, இருப்பினும் அமினோ அமிலங்களை மாற்று ஆற்றல் ஆதாரமாகப் பயன்படுத்தும் உயிரணுக்கள் காரணமாக இது ஒரு மறைமுக விளைவு என்று பரிந்துரைக்கப்பட்டது. சுட்டி கரு ஃபைப்ரோபிளாஸ்ட் செல்கள் மற்றும் மனித கெராடினோசைட்களில், புற ஊதா ஒளி வெளிப்பாடு காரணமாக ஜி. சி. என் 2 செயல்படுத்தப்பட்டது. GCN2 மற்றும் tRNA இடையே குறுக்கு இணைப்பு உட்பட பல மாதிரிகள் முன்மொழியப்பட்டிருந்தாலும், இந்த செயல்பாட்டிற்கான பாதைகளுக்கு மேலும் ஆராய்ச்சி தேவைப்படுகிறது. பி. கே. ஆர். பி. கே. ஆர் (ஈ. ஐ. எஃப்2ஏ. கே2 என்ற மரபணுவால் மனிதர்களில் குறியிடப்பட்ட) செயல்பாடு முக்கியமாக ஒரு வைரஸ் நோய்த்தொற்றின் போது இரட்டை இழைகள் கொண்ட ஆர்என்ஏவின் இருப்பைப் பொறுத்தது. டிஎஸ்ஆர்என்ஏ பி. கே. ஆர் டைமர்களை உருவாக்குகிறது, இதன் விளைவாக ஆட்டோபாஸ்போரிலேஷன் மற்றும் செயல்படுத்தப்படுகிறது. செயல்படுத்தப்பட்டவுடன், பி. கே. ஆர் பாஸ்பரிலேட் ஈ. ஐ. எஃப் 2 ஏ ஆகும், இது வைரஸ் மற்றும் புரவலன் புரதத் தொகுப்பைத் தடுக்கும் நிகழ்வுகளின் அடுக்கை ஏற்படுத்துகிறது. ஆக்சிஜனேற்ற அழுத்தம், எண்டோபிளாஸ்மிக் ரெட்டிகுலம் அழுத்தம், வளர்ச்சி காரணி இழப்பு மற்றும் பாக்டீரியா தொற்று ஆகியவை பி. கே. ஆரின் செயல்பாட்டை ஏற்படுத்தும் பிற அழுத்தங்களில் அடங்கும். அப்போப்டொசிஸின் ஆரம்பத்தில் காஸ்பேஸ் செயல்பாடு பி. கே. ஆரை செயல்படுத்துவதைத் தூண்டுவதாகவும் கண்டறியப்பட்டுள்ளது. இருப்பினும், இந்த அழுத்தங்கள் வேறுபடுகின்றன, அவை டிஎஸ்ஆர்என்ஏவைப் பயன்படுத்தாமல் பி. கே. ஆரை செயல்படுத்துகின்றன. ஏடிஎஃப்4 ஒரு உயிரணு மன அழுத்த நிலைமைகளுக்கு உட்படும் போது, ஏடிஎஃப்4 மரபணு வெளிப்படுத்தப்படுகிறது. ஏ. டி. எஃப் 4 டிரான்ஸ்கிரிப்ஷன் காரணி மரபணு வெளிப்பாடு மற்றும் உயிரணு விதியை பாதிக்கும் பல்வேறு புரதங்களுடன் டைமர்களை உருவாக்கும் திறனைக் கொண்டுள்ளது. ஏ. டி. எஃப் 4 சி/ஈ. பி. பி-ஏ. டி. எஃப் ரெஸ்பான்ஸ் எலிமெண்ட் (கேயர்) வரிசைகளுடன் பிணைக்கிறது, இது மன அழுத்தத்திற்கு பதிலளிக்கும் மரபணுக்களின் படியெடுத்தலை அதிகரிக்க ஒன்றாக வேலை செய்கிறது. இருப்பினும், அமினோ அமில பட்டினிக்கு உட்படும் போது, வரிசைகள் அமினோ அமில மறுமொழி கூறுகளாக செயல்படும். ஹோமோடைமர்கள் அல்லது ஹெட்டோரோடைமர்களை உருவாக்குவதன் மூலம் சிஓஓபி மற்றும் ஏடிஎஃப் 3 போன்ற பிற டிரான்ஸ்கிரிப்ஷன் காரணிகளுடன் ஏடிஎஃப் 4 இணைந்து செயல்படும், இதன் விளைவாக ஏராளமான கவனிக்கப்பட்ட விளைவுகள் ஏற்படும். ஏடிஎஃப்4 தொடர்பு கொள்ளும் புரதங்கள் ஒருங்கிணைந்த அழுத்த பதிலின் போது உயிரணுவின் விளைவை தீர்மானிக்கின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, மன அழுத்த நிலைமைகளைத் தொடர்ந்து உயிரணுவின் உள்ளே ஹோமியோஸ்டாஸிஸை நிறுவ ஏடிஎஃப் 4 மற்றும் ஏடிஎஃப் 3 வேலை செய்கின்றன. மறுபுறம், ATF4 மற்றும் CHOP ஆகியவை உயிரணு இறப்பைத் தூண்டுவதற்கும், அமினோ அமில உயிரியக்கவியல், போக்குவரத்து மற்றும் வளர்சிதை மாற்ற செயல்முறைகளை ஒழுங்குபடுத்துவதற்கும் இணைந்து செயல்படுகின்றன. ஒரு லியூசின் சிப்பர் களம் (bZIP) இருப்பது ஏடிஎஃப் 4 ஐ பல புரதங்களுடன் இணைந்து செயல்பட அனுமதிக்கிறது, இதனால் பல்வேறு வகையான அழுத்தங்களுக்கு குறிப்பிட்ட பதில்களை உருவாக்குகிறது. ஒரு செல் ஹைபோக்ஸியாவின் அழுத்தத்திற்கு உட்படும் போது, ஏடிஎஃப் 4 அதன் டிரான்ஸ்கிரிப்ஷனல் செயல்பாட்டைக் குறைக்க பிஎச்டி 1 மற்றும் பிஎச்டி 3 உடன் தொடர்பு கொள்ளும். கூடுதலாக, ஒரு செல் அமினோ அமில பட்டினி அல்லது எண்டோபிளாஸ்மிக் ரெட்டிகுலம் அழுத்தத்திற்கு உட்படும் போது, TRIP3 செயல்பாட்டைக் குறைக்க ATF4 உடன் தொடர்பு கொள்கிறது. ஏ. டி. எஃப் 4 மற்றும் மன அழுத்தம்-எதிர்வினை புரதங்களின் வெளிப்பாட்டின் ஒரு விளைவாக தன்னியக்கத்தின் தூண்டல் உள்ளது. இந்த செயல்பாட்டின் போது, செல் முழுவதும் பொருளை கொண்டு செல்ல அனுமதிக்கும் ஆட்டோபாகோசோம்கள் அல்லது இரட்டை சவ்வு வெசிகிள்களை உருவாக்குகிறது. இந்த ஆட்டோபாகோசோம்கள் தேவையற்ற உறுப்புகள் மற்றும் புரதங்களையும், சேதமடைந்த அல்லது தீங்கு விளைவிக்கும் கூறுகளையும் ஹோமியோஸ்டாஸிஸை பராமரிக்கும் உயிரணுவின் முயற்சியில் கொண்டு செல்லலாம். ஒருங்கிணைந்த மன அழுத்த பதிலை நிறுத்துதல் ஒருங்கிணைந்த மன அழுத்த பதிலை நிறுத்துவதற்கு, eIF2α இன் டீபாஸ்போரிலேஷன் தேவைப்படுகிறது. புரத பாஸ்பேடேஸ் 1 காம்ப்ளக்ஸ் (PP1) eIF2α இன் டீபாஸ்போரிலேஷனுக்கு உதவுகிறது. இந்த வளாகத்தில் ஒரு பிபி1 வினையூக்கி துணை அலகு மற்றும் இரண்டு ஒழுங்குமுறை துணை அலகுகள் உள்ளன. இந்த சிக்கலானது இரண்டு புரதங்களால் எதிர்மறையாக கட்டுப்படுத்தப்படுகிறதுஃ வளர்ச்சிக் கட்டுப்பாடு மற்றும் டிஎன்ஏ சேதம்-தூண்டக்கூடிய புரதம் (ஜிஏடிடி34), இது பிபிபி1ஆர்15ஏ என்றும் அழைக்கப்படுகிறது, அல்லது பிபிபி1ஆர்15பி என்றும் அழைக்கப்படும் ஈஐஎஃப்2α பாஸ்பரிலேஷன் (சிஆர்இபி) இன் அமைப்பு அடக்குபவர். சி. ஆர். இ. பி சாதாரண நிலைமைகளின் கீழ் உயிரணுக்களில் ஈ. ஐ. எஃப்2α பாஸ்பரிலேஷன் அளவைக் குறைவாக வைத்திருக்க செயல்படுகிறது. GADD34 என்பது ATF4 க்கு பதிலளிக்கும் வகையில் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது மற்றும் eIF2α இன் டீபாஸ்போரிலேஷனை அதிகரிக்க வேலை செய்கிறது. EIF2α இன் டிஃபாஸ்போரிலேஷன் சாதாரண புரதத் தொகுப்பு மற்றும் செல்லுலார் செயல்பாட்டைத் திரும்பப் பெறுகிறது. இருப்பினும், இயல்பான செயல்பாட்டை மீட்டெடுக்க முடியாத அளவுக்கு உயிரணு கடுமையாக சேதமடைந்த சந்தர்ப்பங்களில் இறப்பைத் தூண்டும் புரதங்களின் உற்பத்தியை eIF2α இன் டிஃபாஸ்போரிலேஷன் எளிதாக்கும். ஒருங்கிணைந்த மன அழுத்த பதிலை பாதிக்கும் பிறழ்வுகள் ஒருங்கிணைந்த மன அழுத்த பதிலின் செயல்பாட்டை பாதிக்கும் பிறழ்வுகள் உயிரணுக்களில் பலவீனப்படுத்தும் விளைவுகளை ஏற்படுத்தக்கூடும். எடுத்துக்காட்டாக, ஏ. டி. எஃப் 4 மரபணு இல்லாத உயிரணுக்களால் அழுத்தங்களுக்கு பதிலளிக்கும் வகையில் சரியான மரபணு வெளிப்பாட்டை வெளிப்படுத்த முடியாது. இதன் விளைவாக அமினோ அமில போக்குவரத்து, குளுட்டாதயோன் உயிரியக்கவியல் மற்றும் ஆக்சிஜனேற்ற அழுத்த எதிர்ப்பு ஆகியவற்றில் செல்கள் சிக்கல்களை வெளிப்படுத்துகின்றன. ஒரு பிறழ்வு PERK இன் செயல்பாட்டைத் தடுக்கும்போது, செல் எண்டோபிளாஸ்மிக் ரெட்டிகுலம் அழுத்தத்தை அனுபவிக்கும்போது எண்டோஜெனஸ் பெராக்சைடுகள் குவிகின்றன. PERK இல்லாத எலிகள் மற்றும் மனிதர்களில், அதிக எண்டோபிளாஸ்மிக் ரெட்டிகுலம் அழுத்தத்திற்கு உட்படும் சுரக்கும் செல்கள் அழிக்கப்படுவது கண்டறியப்பட்டுள்ளது. மேலும் காண்க ISRIB, ஒருங்கிணைந்த மன அழுத்த மறுமொழி தடுப்பான் குறிப்புகள் செல்லுலார் செயல்முறைகள் யூகாரியோட் உயிரியல் மரபணு வெளிப்பாடு புரதங்கள்