Metabolic pathway

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जैव रसायन (biochemistry) में, मेटाबॉलिक पाथवे (metabolic pathway) एक कोशिका के भीतर होने वाली रासायनिक अभिक्रियाओं (chemical reactions) की एक जुड़ी हुई श्रृंखला है। एक एंजाइमी अभिक्रिया (enzymatic reaction) के अभिकारक (reactants), उत्पाद और मेटाबॉलिक इंटरमीडिएट (metabolic intermediates) को मेटाबोलाइट्स (metabolites) के रूप में जाना जाता है, जिन्हें एंजाइमों (enzymes) द्वारा उत्प्रेरित रासायनिक अभिक्रियाओं के एक अनुक्रम द्वारा संशोधित किया जाता है।[1]26 मेटाबॉलिक पाथवे के अधिकांश मामलों में, एक एंजाइम का उत्पाद अगले एंजाइम के लिए सब्सट्रेट के रूप में कार्य करता है। हालाँकि, उप-उत्पादों (side products) को अपशिष्ट माना जाता है और उन्हें कोशिका से बाहर निकाल दिया जाता है।

विभिन्न मेटाबॉलिक पाथवे एक यूकेरियोटिक कोशिका (eukaryotic cell) के भीतर अपनी स्थिति और कोशिका के उस विशिष्ट डिब्बे (compartment) में पाथवे के महत्व के अनुसार कार्य करते हैं।[2] उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रॉन ट्रांसपोर्ट चेन और ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन सभी माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली (mitochondrial membrane) में होते हैं।73, 74 & 109 इसके विपरीत, ग्लाइकोलाइसिस (glycolysis), पेंटोज़ फॉस्फेट पाथवे, और फैटी एसिड बायोसिंथेसिस सभी कोशिका के साइटोसोल (cytosol) में होते हैं।441–442

मेटाबॉलिक पाथवे दो प्रकार के होते हैं, जिन्हें या तो ऊर्जा के उपयोग के साथ अणुओं को संश्लेषित करने (एनाबॉलिक पाथवे) या जटिल अणुओं को तोड़ने और इस प्रक्रिया में ऊर्जा जारी करने (कैटाबॉलिक पाथवे) की उनकी क्षमता द्वारा पहचाना जाता है।[3]

ये दोनों पाथवे एक-दूसरे के पूरक हैं क्योंकि एक से निकलने वाली ऊर्जा का उपयोग दूसरे द्वारा किया जाता है। कैटाबॉलिक पाथवे की अपघटन प्रक्रिया एनाबॉलिक पाथवे के जैवसंश्लेषण (biosynthesis) को संचालित करने के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करती है।[3] दो अलग-अलग मेटाबॉलिक पाथवे के अलावा, एम्फीबोलिक (amphibolic) पाथवे होता है, जो ऊर्जा की आवश्यकता या उपलब्धता के आधार पर कैटाबॉलिक या एनाबॉलिक हो सकता है।

पाथवे एक जीव के भीतर होमियोस्टैसिस (homeostasis) के रखरखाव के लिए आवश्यक हैं और एक पाथवे के माध्यम से मेटाबोलाइट्स का फ्लक्स (flux) कोशिका की जरूरतों और सब्सट्रेट की उपलब्धता के आधार पर विनियमित होता है। एक पाथवे के अंतिम उत्पाद का उपयोग तुरंत किया जा सकता है, किसी अन्य मेटाबॉलिक पाथवे को शुरू करने के लिए किया जा सकता है, या बाद में उपयोग के लिए संग्रहीत किया जा सकता है। एक कोशिका का मेटाबॉलिज्म (metabolism) आपस में जुड़े पाथवे के एक विस्तृत मेटाबॉलिक नेटवर्क से बना होता है जो अणुओं के संश्लेषण और टूटने (एनाबॉलिज्म और कैटाबॉलिज्म) को सक्षम बनाता है।

अवलोकन

Glycolysis, Oxidative Decarboxylation of Pyruvate, and Tricarboxylic Acid (TCA) Cycle
सामान्य मेटाबॉलिक पाथवे की शुद्ध अभिक्रियाएँ

प्रत्येक मेटाबॉलिक पाथवे में जैव रासायनिक अभिक्रियाओं की एक श्रृंखला होती है जो उनके इंटरमीडिएट्स द्वारा जुड़ी होती है: एक अभिक्रिया के उत्पाद बाद की अभिक्रियाओं के लिए सब्सट्रेट होते हैं, और इसी तरह। मेटाबॉलिक पाथवे को अक्सर एक दिशा में प्रवाहित होने वाला माना जाता है। हालाँकि सभी रासायनिक अभिक्रियाएँ तकनीकी रूप से प्रतिवर्ती (reversible) होती हैं, लेकिन कोशिका में स्थितियाँ अक्सर ऐसी होती हैं कि फ्लक्स के लिए अभिक्रिया की एक दिशा में आगे बढ़ना ऊष्मागतिकी (thermodynamics) के दृष्टिकोण से अधिक अनुकूल होता है।[4] उदाहरण के लिए, एक पाथवे किसी विशेष अमीनो एसिड के संश्लेषण के लिए जिम्मेदार हो सकता है, लेकिन उस अमीनो एसिड का टूटना एक अलग और विशिष्ट पाथवे के माध्यम से हो सकता है। इस "नियम" के अपवाद का एक उदाहरण ग्लूकोज का मेटाबॉलिज्म है। ग्लाइकोलाइसिस के परिणामस्वरूप ग्लूकोज का टूटना होता है, लेकिन ग्लाइकोलाइसिस पाथवे में कई अभिक्रियाएँ प्रतिवर्ती होती हैं और ग्लूकोज के पुन: संश्लेषण (ग्लूकोनियोजेनेसिस) में भाग लेती हैं।

  1. जैसे ही ग्लूकोज एक कोशिका में प्रवेश करता है, इसे तुरंत ATP द्वारा ग्लूकोज 6-फॉस्फेट में फॉस्फोराइलेट किया जाता है, जो कि अपरिवर्तनीय पहला चरण है।
  2. अतिरिक्त लिपिड या प्रोटीन ऊर्जा स्रोतों के समय, ग्लाइकोलाइसिस पाथवे की कुछ अभिक्रियाएँ ग्लूकोज 6-फॉस्फेट का उत्पादन करने के लिए विपरीत दिशा में चल सकती हैं, जिसका उपयोग फिर ग्लाइकोजन या स्टार्च के रूप में भंडारण के लिए किया जाता है।
  • मेटाबॉलिक पाथवे अक्सर फीडबैक इनहिबिशन द्वारा विनियमित (regulated) होते हैं।
  • कुछ मेटाबॉलिक पाथवे एक 'चक्र' में प्रवाहित होते हैं जिसमें चक्र का प्रत्येक घटक चक्र में बाद की अभिक्रिया के लिए एक सब्सट्रेट होता है, जैसे कि क्रेब्स चक्र (नीचे देखें) में।
  • यूकेरियोट्स में एनाबॉलिक और कैटाबॉलिक पाथवे अक्सर एक-दूसरे से स्वतंत्र रूप से होते हैं, जो या तो ऑर्गेनेल के भीतर कंपार्टमेंटलाइज़ेशन द्वारा शारीरिक रूप से अलग होते हैं या विभिन्न एंजाइमों और को-फैक्टर्स की आवश्यकता द्वारा जैव रासायनिक रूप से अलग होते हैं।

प्रमुख मेटाबॉलिक पाथवे

कैटाबॉलिक पाथवे (कैटाबॉलिज्म)

एक कैटाबॉलिक पाथवे अभिक्रियाओं की एक श्रृंखला है जो ऊर्जा वाहक एडेनोसिन डाइफॉस्फेट (ADP) और गुआनोसिन डाइफॉस्फेट (GDP) के साथ बने उच्च ऊर्जा फॉस्फेट बंधन के रूप में ऊर्जा की शुद्ध रिहाई लाती है, ताकि क्रमशः एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (ATP) और गुआनोसिन ट्राइफॉस्फेट (GTP) का उत्पादन हो सके।[5]91–93 इसलिए, शुद्ध अभिक्रिया ऊष्मागतिक रूप से अनुकूल है, क्योंकि इसके परिणामस्वरूप अंतिम उत्पादों के लिए कम मुक्त ऊर्जा (free energy) होती है।578–579 एक कैटाबॉलिक पाथवे एक एक्सरगोनिक (exergonic) प्रणाली है जो कार्बोहाइड्रेट, वसा और प्रोटीन जैसे ऊर्जा युक्त स्रोतों से ATP, GTP, NADH, NADPH, FADH2 आदि के रूप में रासायनिक ऊर्जा का उत्पादन करती है। अंतिम उत्पाद अक्सर कार्बन डाइऑक्साइड, पानी और अमोनिया होते हैं। एनाबॉलिज्म की एक एंडरगोनिक अभिक्रिया के साथ मिलकर, कोशिका एनाबॉलिक पाथवे के मूल अग्रदूतों का उपयोग करके नए मैक्रोमोलेक्यूल्स को संश्लेषित कर सकती है। युग्मित अभिक्रिया का एक उदाहरण ग्लाइकोलाइसिस के पाथवे में एंजाइम फॉस्फोफ्रुक्टोकाइनेज द्वारा ATP के हाइड्रोलिसिस के साथ फ्रुक्टोज 6-फॉस्फेट का फॉस्फोराइलेशन है, जिससे इंटरमीडिएट फ्रुक्टोज 1,6-बिसफॉस्फेट बनता है। मेटाबॉलिक पाथवे के भीतर परिणामी रासायनिक अभिक्रिया ऊष्मागतिक रूप से अत्यधिक अनुकूल है और, परिणामस्वरूप, कोशिका में अपरिवर्तनीय है।

Fructose-6-Phosphate+ATP⟶Fructose-1,6-Bisphosphate+ADP

कोशिकीय श्वसन

মূল নিবন্ধ: Cellular respiration

ऊर्जा-उत्पादक कैटाबॉलिक पाथवे का एक मुख्य सेट सभी जीवित जीवों के भीतर किसी न किसी रूप में होता है। ये पाथवे पोषक तत्वों (nutrients) के टूटने से निकलने वाली ऊर्जा को ATP और ऊर्जा के लिए उपयोग किए जाने वाले अन्य छोटे अणुओं (जैसे GTP, NADPH, FADH2) में स्थानांतरित करते हैं। सभी कोशिकाएँ ग्लाइकोलाइसिस द्वारा अवायवीय श्वसन (anaerobic respiration) कर सकती हैं। इसके अतिरिक्त, अधिकांश जीव साइट्रिक एसिड चक्र और ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन के माध्यम से अधिक कुशल वायवीय श्वसन (aerobic respiration) कर सकते हैं। इसके अलावा पौधे, शैवाल और साइनोबैक्टीरिया प्रकाश संश्लेषण (photosynthesis) द्वारा निर्जीव पदार्थ से एनाबॉलिक रूप से यौगिकों को संश्लेषित करने के लिए सूर्य के प्रकाश का उपयोग करने में सक्षम हैं।

ग्लूकोनियोजेनेसिस तंत्र

एनाबॉलिक पाथवे (एनाबॉलिज्म)

कैटाबॉलिक पाथवे के विपरीत, एनाबॉलिक पाथवे को पॉलीपेप्टाइड्स, न्यूक्लिक एसिड, प्रोटीन, पॉलीसेकेराइड और लिपिड जैसे मैक्रोमोलेक्यूल्स बनाने के लिए ऊर्जा इनपुट की आवश्यकता होती है। एनाबॉलिज्म की पृथक अभिक्रिया एक कोशिका में सकारात्मक गिब्स मुक्त ऊर्जा (+ΔG) के कारण प्रतिकूल होती है। इस प्रकार, एक एक्सरगोनिक अभिक्रिया के साथ युग्मन के माध्यम से रासायनिक ऊर्जा का इनपुट आवश्यक है।[1]25–27 कैटाबॉलिक पाथवे की युग्मित अभिक्रिया एनाबॉलिक पाथवे की समग्र सक्रियण ऊर्जा (activation energy) को कम करके अभिक्रिया के ऊष्मागतिकी को प्रभावित करती है और अभिक्रिया को होने की अनुमति देती है।25 अन्यथा, एक एंडरगोनिक अभिक्रिया गैर-सहज (non-spontaneous) होती है।

एक एनाबॉलिक पाथवे एक जैवसंश्लेषक पाथवे है, जिसका अर्थ है कि यह बड़े और अधिक जटिल अणुओं को बनाने के लिए छोटे अणुओं को जोड़ता है।[6]570 एक उदाहरण ग्लाइकोलाइसिस का उल्टा पाथवे है, जिसे ग्लूकोनियोजेनेसिस के रूप में जाना जाता है, जो रक्त में उचित ग्लूकोज सांद्रता बनाए रखने और मस्तिष्क और मांसपेशियों के ऊतकों को पर्याप्त मात्रा में ग्लूकोज की आपूर्ति करने के लिए यकृत और कभी-कभी गुर्दे में होता है। हालाँकि ग्लूकोनियोजेनेसिस ग्लाइकोलाइसिस के विपरीत पाथवे के समान है, इसमें ग्लाइकोलाइसिस से चार अलग-अलग एंजाइम (पाइरूवेट कार्बोक्सिलेज, फॉस्फोएनोलपाइरूवेट कार्बोक्सिकिनेज, फ्रुक्टोज 1,6-बिसफॉस्फेटेस, ग्लूकोज 6-फॉस्फेटेस) होते हैं जो पाथवे को सहज रूप से होने की अनुमति देते हैं।

एम्फीबोलिक पाथवे (एम्फीबोलिज्म)

साइट्रिक एसिड चक्र के एम्फीबोलिक गुण

एक एम्फीबोलिक पाथवे (उभयपथी मार्ग) वह है जो ऊर्जा की उपलब्धता या आवश्यकता के आधार पर अपचय (catabolic) या उपचय (anabolic) हो सकता है।[6]570 जैविक कोशिका में ऊर्जा की मुद्रा एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (ATP) है, जो अपनी ऊर्जा को फॉस्फोएनहाइड्राइड बंधों में संग्रहीत करती है। इस ऊर्जा का उपयोग जैव-संश्लेषण करने, गति को सुविधाजनक बनाने और कोशिका के भीतर सक्रिय परिवहन को विनियमित करने के लिए किया जाता है।571 एम्फीबोलिक मार्गों के उदाहरण साइट्रिक एसिड चक्र और ग्लाइऑक्सिलेट चक्र हैं। रासायनिक अभिक्रियाओं के इन समूहों में ऊर्जा उत्पन्न करने वाले और उपयोग करने वाले दोनों मार्ग शामिल होते हैं।572 दाईं ओर TCA चक्र के एम्फीबोलिक गुणों का एक चित्रण है।

ग्लाइऑक्सिलेट शंट पाथवे, ट्राइकार्बोक्सिलिक एसिड (TCA) चक्र का एक विकल्प है, क्योंकि यह कार्बन यौगिकों के पूर्ण ऑक्सीकरण को रोकने और उच्च ऊर्जा वाले कार्बन स्रोतों को भविष्य के ऊर्जा स्रोतों के रूप में संरक्षित करने के लिए TCA के मार्ग को पुनर्निर्देशित करता है। यह मार्ग केवल पौधों और बैक्टीरिया में होता है और ग्लूकोज अणुओं की अनुपस्थिति में घटित होता है।[7]

विनियमन

संपूर्ण मार्ग का प्रवाह दर-निर्धारक चरणों (rate-determining steps) द्वारा विनियमित होता है।[1]577–578 ये अभिक्रियाओं के एक नेटवर्क में सबसे धीमे चरण होते हैं। दर-सीमित करने वाला चरण मार्ग की शुरुआत के निकट होता है और फीडबैक निषेध (feedback inhibition) द्वारा विनियमित होता है, जो अंततः मार्ग की समग्र दर को नियंत्रित करता है। कोशिका में चयापचय मार्ग सहसंयोजक (covalent) या गैर-सहसंयोजक संशोधनों द्वारा विनियमित होता है। एक सहसंयोजक संशोधन में रासायनिक बंध का जुड़ना या हटना शामिल है, जबकि एक गैर-सहसंयोजक संशोधन (जिसे एलोस्टेरिक विनियमन भी कहा जाता है) हाइड्रोजन बंध, इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन और वैन डेर वाल्स बलों के माध्यम से एंजाइम के साथ नियामक का बंधन है।

चयापचय मार्ग में टर्नओवर की दर, जिसे मेटाबॉलिक फ्लक्स भी कहा जाता है, स्टोइकोमेट्रिक अभिक्रिया मॉडल, मेटाबोलाइट्स की उपयोग दर और लिपिड बाइलेयर के पार अणुओं के स्थानांतरण की गति के आधार पर विनियमित होती है।[8] विनियमन विधियां 13C-लेबलिंग से जुड़े प्रयोगों पर आधारित हैं, जिसका विश्लेषण फिर न्यूक्लियर मैग्नेटिक रेजोनेंस (NMR) या गैस क्रोमैटोग्राफी-मास स्पेक्ट्रोमेट्री (GC–MS) से प्राप्त द्रव्यमान संरचनाओं द्वारा किया जाता है। उपर्युक्त तकनीकें कोशिका में एंजाइमों की उत्प्रेरक गतिविधियों के लिए प्रोटीनोजेनिक अमीनो एसिड में द्रव्यमान वितरण की सांख्यिकीय व्याख्या का संश्लेषण करती हैं।178

चयापचय मार्गों को लक्षित करने में नैदानिक अनुप्रयोग

ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन को लक्षित करना

चयापचय मार्गों को नैदानिक चिकित्सीय उपयोगों के लिए लक्षित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, माइटोकॉन्ड्रियल मेटाबॉलिक नेटवर्क के भीतर, ऐसे विभिन्न मार्ग हैं जिन्हें कैंसर कोशिका प्रसार को रोकने के लिए यौगिकों द्वारा लक्षित किया जा सकता है।[9] ऐसा ही एक मार्ग इलेक्ट्रॉन ट्रांसपोर्ट चेन (ETC) के भीतर ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन (OXPHOS) है। विभिन्न अवरोधक (inhibitors) कॉम्प्लेक्स I, II, III और IV पर होने वाली इलेक्ट्रोकेमिकल अभिक्रियाओं को डाउनरेगुलेट कर सकते हैं, जिससे इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडिएंट के निर्माण को रोका जा सकता है और ETC के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों की गति को डाउनरेगुलेट किया जा सकता है। ATP सिंथेस पर होने वाले सबस्ट्रेट-लेवल फॉस्फोराइलेशन को भी सीधे बाधित किया जा सकता है, जिससे ATP का निर्माण रुक जाता है जो कैंसर कोशिका प्रसार के लिए ऊर्जा की आपूर्ति करने के लिए आवश्यक है। इनमें से कुछ अवरोधक, जैसे कि lonidamine और atovaquone, जो क्रमशः कॉम्प्लेक्स II और कॉम्प्लेक्स III को बाधित करते हैं, वर्तमान में FDA अनुमोदन के लिए नैदानिक परीक्षणों से गुजर रहे हैं। अन्य गैर-FDA-अनुमोदित अवरोधकों ने अभी भी इन विट्रो (in vitro) में प्रयोगात्मक सफलता दिखाई है।

हीम (Heme) को लक्षित करना

Heme, कॉम्प्लेक्स I, II और IV में मौजूद एक महत्वपूर्ण प्रोस्थेटिक समूह को भी लक्षित किया जा सकता है, क्योंकि हीम जैव-संश्लेषण और ग्रहण को कैंसर की बढ़ती प्रगति के साथ जोड़ा गया है।[10] विभिन्न अणु अलग-अलग तंत्रों के माध्यम से हीम को बाधित कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, succinylacetone को म्यूरिन एरिथ्रोल्यूकेमिया कोशिकाओं में δ-अमीनोलेवुलिनिक एसिड को बाधित करके हीम सांद्रता को कम करने के लिए दिखाया गया है। हीम-सीक्वेस्टरिंग पेप्टाइड्स, जैसे HSP1 और HSP2 की प्राथमिक संरचना को हीम सांद्रता को डाउनरेगुलेट करने और नॉन-स्मॉल लंग कैंसर कोशिकाओं के प्रसार को कम करने के लिए संशोधित किया जा सकता है।

ट्राइकार्बोक्सिलिक एसिड चक्र और ग्लूटामाइनोलिसिस को लक्षित करना

ट्राइकार्बोक्सिलिक एसिड चक्र (TCA) और ग्लूटामाइनोलिसिस को भी कैंसर के उपचार के लिए लक्षित किया जा सकता है, क्योंकि वे कैंसर कोशिकाओं के अस्तित्व और प्रसार के लिए आवश्यक हैं। Ivosidenib और enasidenib, दो FDA-अनुमोदित कैंसर उपचार, क्रमशः आइसोसाइट्रेट डिहाइड्रोजनेज-1 (IDH1) और आइसोसाइट्रेट डिहाइड्रोजनेज-2 (IDH2) को बाधित करके कैंसर कोशिकाओं के TCA चक्र को रोक सकते हैं।[9] Ivosidenib विशेष रूप से एक्यूट माइलॉयड ल्यूकेमिया (AML) और कोलेंजियोकार्सिनोमा के लिए है, जबकि enasidenib केवल एक्यूट माइलॉयड ल्यूकेमिया (AML) के लिए विशिष्ट है।

कोलेंजियोकार्सिनोमा और IDH-1 म्यूटेशन वाले 185 वयस्क रोगियों के एक नैदानिक परीक्षण में, ivosidenib के लिए यादृच्छिक (randomized) रोगियों में सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण सुधार (p<0.0001; HR: 0.37) देखा गया। फिर भी, इन रोगियों में कुछ प्रतिकूल दुष्प्रभावों में थकान, मतली, दस्त, भूख में कमी, जलोदर (ascites) और एनीमिया शामिल थे।[11] AML और IDH2 म्यूटेशन वाले 199 वयस्क रोगियों के एक नैदानिक परीक्षण में, 23% रोगियों ने enasidenib पर रहते हुए पूर्ण प्रतिक्रिया (CR) या आंशिक हेमेटोलॉजिकल रिकवरी के साथ पूर्ण प्रतिक्रिया (CRh) का अनुभव किया, जो औसतन 8.2 महीने तक चली। परीक्षण की शुरुआत में जिन 157 रोगियों को आधान (transfusion) की आवश्यकता थी, उनमें से 34% को enasidenib पर 56-दिन की अवधि के दौरान अब आधान की आवश्यकता नहीं थी। परीक्षण की शुरुआत में जिन 42% रोगियों को आधान की आवश्यकता नहीं थी, उनमें से 76% को परीक्षण के अंत तक भी आधान की आवश्यकता नहीं पड़ी। enasidenib के दुष्प्रभावों में मतली, दस्त, ऊंचा बिलीरुबिन और सबसे विशेष रूप से, डिफरेंशिएशन सिंड्रोम शामिल थे।

ग्लूटामिनेज (GLS), जो ग्लूटामाइनोलिसिस की पहली अभिक्रिया के दौरान हाइड्रोलिटिक डीएमिनेशन के माध्यम से ग्लूटामाइन को ग्लूटामेट में बदलने के लिए जिम्मेदार एंजाइम है, को भी लक्षित किया जा सकता है। हाल के वर्षों में, कई छोटे अणुओं, जैसे कि एज़ेरीन, एसिविसिन और CB-839 को ग्लूटामिनेज को बाधित करने के लिए दिखाया गया है, जिससे कैंसर कोशिकाओं की व्यवहार्यता कम हो जाती है और कैंसर कोशिकाओं में एपोप्टोसिस (कोशिका मृत्यु) प्रेरित होती है।[12] डिम्बग्रंथि (ovarian), स्तन और फेफड़ों के कैंसर जैसे कई कैंसर प्रकारों में अपनी प्रभावी एंटीट्यूमर क्षमता के कारण, CB-839 एकमात्र GLS अवरोधक है जो वर्तमान में FDA-अनुमोदन के लिए नैदानिक अध्ययनों से गुजर रहा है।

उपापचयी पथों का जेनेटिक इंजीनियरिंग

कई उपापचयी पथ (मेटाबॉलिक पाथवे) व्यावसायिक दृष्टि से महत्वपूर्ण हैं। उदाहरण के लिए, कई एंटीबायोटिक दवाओं या अन्य औषधियों के उत्पादन के लिए जटिल पथों की आवश्यकता होती है। ऐसे यौगिकों का उत्पादन करने वाले पथों को उत्पादन उद्देश्यों के लिए सूक्ष्मजीवों या अन्य अधिक उपयुक्त जीवों में प्रत्यारोपित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, कैंसर-रोधी दवा विनब्लास्टिन की वैश्विक आपूर्ति पौधा कैथारैंथस रोज़ियस से इसके पूर्ववर्तियों विंडोलिन और कैथारैंथिन के अपेक्षाकृत अकुशल निष्कर्षण और शोधन द्वारा उत्पादित की जाती है, जिन्हें बाद में रासायनिक रूप से विनब्लास्टिन में परिवर्तित किया जाता है। विनब्लास्टिन का उत्पादन करने वाले बायोसिंथेटिक पथ को, जिसमें 30 एंजाइमी चरण शामिल हैं, यीस्ट कोशिकाओं में स्थानांतरित कर दिया गया है, जो बड़ी मात्रा में उगाने के लिए एक सुविधाजनक प्रणाली है। इन आनुवंशिक संशोधनों के साथ यीस्ट अपने स्वयं के मेटाबोलाइट्स गेरानिल पायरोफॉस्फेट और ट्रिप्टोफैन का उपयोग कैथारैंथिन और विंडोलिन के पूर्ववर्तियों का उत्पादन करने के लिए कर सकता है। इस प्रक्रिया में 56 आनुवंशिक संपादनों की आवश्यकता पड़ी, जिसमें यीस्ट कोशिकाओं में पौधों के 34 हेटेरोलॉगस जीनों की अभिव्यक्ति शामिल थी।[13]

संदर्भ

  1. ↑ 1.0 1.1 1.2 (2008). Lehninger principles of biochemistry. W.H. Freeman. ISBN 978-0-7167-7108-1.
  2. ↑ (March 1971). "An Introduction to Metabolic Pathways by S. DAGLEY". 266. Sigma Xi, The Scientific Research Society.
  3. ↑ 3.0 3.1 (2011). "Campbell Biology". 143. Benjamin Cummings / Pearson. ISBN 978-0-321-55823-7.
  4. ↑ (2000). Irreversible reactions in metabolic simulations: how reversible is irreversible?. Animating the Cellular Map. 65–71.
  5. ↑ Cite error: Invalid <ref> tag; no text was provided for refs named Harvey
  6. ↑ 6.0 6.1 Cite error: Invalid <ref> tag; no text was provided for refs named Clarke
  7. ↑ (2011). "The science and applications of synthetic and systems biology workshop summary". 135. National Academies Press. ISBN 978-0-309-21939-6.
  8. ↑ (2006). "Metabolomics methods and protocols". 177. Humana Press. ISBN 978-1-59745-244-1.
  9. ↑ 9.0 9.1 (August 2020). "Targeting the Mitochondrial Metabolic Network: A Promising Strategy in Cancer Treatment". International Journal of Molecular Sciences. 21 (17) 2–11. doi:10.3390/ijms21176014.
  10. ↑ (2013). "Enhanced heme function and mitochondrial respiration promote the progression of lung cancer cells". PLOS ONE. 8 (5). doi:10.1371/journal.pone.0063402.
  11. ↑ (26 August 2021). FDA approves Ivosidenib for advanced or metastatic cholangiocarcinoma. U.S. Food & Drug Administration.
  12. ↑ (February 2020). "Therapeutic targeting of glutaminolysis as an essential strategy to combat cancer". Seminars in Cell & Developmental Biology. 98 34–43. doi:10.1016/j.semcdb.2019.05.012.
  13. ↑ (September 2022). "A microbial supply chain for production of the anti-cancer drug vinblastine". Nature. 609 (7926) 341–347. doi:10.1038/s41586-022-05157-3.

स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के “Metabolic pathway” लेख का अनुवाद। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Metabolic_pathway यह अनुवाद स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।

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