न्यूरोडेवलपमेंटल विकारों में ऑटोफैगी की कमी भाग 3
Feb 28, 2024
FIP200 (जिसे Rb1cc1 के रूप में भी जाना जाता है) ऑटोफैगी प्रेरण के लिए एक आवश्यक जीन है। गुआन के समूह ने पहले बताया था कि एफआईपी200 की कमी से एनएससी की प्रगतिशील हानि होती है और चूहों के प्रसवोत्तर मस्तिष्क में न्यूरोनल भेदभाव कम हो जाता है, जिसे एंटीऑक्सीडेंट एन-एसिटाइलसिस्टीन [58] के साथ उपचार द्वारा बचाया जा सकता है।
हाल के वर्षों में आनुवंशिक अनुसंधान के निरंतर गहरा होने से लोगों को जीन और स्मृति के बीच संबंधों की गहरी समझ हो गई है। हममें से प्रत्येक की स्मृति पर कुछ हद तक आनुवंशिक प्रभाव होता है।
कुछ लोग उत्कृष्ट यादों के साथ पैदा होते हैं, जबकि अन्य लोग अधिक आसानी से भूल सकते हैं या उन्हें याद रखने में कठिनाई हो सकती है। मुख्य कारक हमारे शरीर में विभिन्न जीनों और वे कैसे व्यक्त होते हैं, में निहित है। इनमें से कुछ जीनों को "आवश्यक जीन" माना जाता है और ये हमारी स्मृति और संज्ञानात्मक क्षमताओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।
विशेष रूप से, शोधकर्ताओं ने पाया कि आवश्यक जीन महत्वपूर्ण कारक हैं जो हमारे मस्तिष्क के विकास और कार्य को प्रभावित कर सकते हैं। ये जीन हमारे कोशिका कार्य को विभिन्न तरीकों से प्रभावित कर सकते हैं, हमारी अनुभूति और व्यवहार को प्रभावित कर सकते हैं।
इसके अलावा, ऐसा माना जाता है कि आवश्यक जीन हमारे सिनैप्स को बदलते हैं और मस्तिष्क की चयापचय दर को बढ़ाते हैं, न्यूरॉन्स की संख्या में वृद्धि करते हैं, और स्मृति और सीखने में सुधार करते हैं। इसलिए, आनुवंशिक अनुसंधान हमें स्मृति और संज्ञानात्मक विकास प्रक्रियाओं को बेहतर ढंग से समझने और सीखने और स्मृति विकारों से निपटने में मदद कर सकता है।
उल्लेखनीय है कि आवश्यक जीन मानव जीनोम में विशिष्ट स्थान रखते हैं। इन स्थानों को संज्ञानात्मक और तंत्रिका संबंधी विकास से जुड़े क्षेत्र माना जाता है, जो मानव बुद्धि और स्मृति के लिए इन जीनों के महत्व को दर्शाता है।
इसलिए, हम कह सकते हैं कि आवश्यक जीन मानव स्मृति का एक अभिन्न अंग हैं और वे हमारे संज्ञानात्मक और बौद्धिक विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। इन जीनों को बेहतर ढंग से समझकर, हम स्मृति क्षमताओं की प्रकृति के बारे में अधिक जानकारी प्राप्त कर सकते हैं, जिससे हमें यह अध्ययन करने में मदद मिलेगी कि स्मृति और संज्ञानात्मक क्षमताओं को कैसे बढ़ाया जाए। यह देखा जा सकता है कि हमें याददाश्त में सुधार करने की आवश्यकता है, और सिस्टैंच डेजर्टिकोला याददाश्त में काफी सुधार कर सकता है, क्योंकि सिस्टैंच डेजर्टिकोला में एंटीऑक्सिडेंट, एंटी-इंफ्लेमेटरी और एंटी-एजिंग प्रभाव होते हैं, जो मस्तिष्क में ऑक्सीकरण और सूजन प्रतिक्रियाओं को कम करने में मदद कर सकते हैं, जिससे मस्तिष्क की रक्षा होती है। तंत्रिका तंत्र का स्वास्थ्य. इसके अलावा, सिस्टैंच डेजर्टिकोला तंत्रिका कोशिकाओं की वृद्धि और मरम्मत को भी बढ़ावा दे सकता है, जिससे तंत्रिका नेटवर्क की कनेक्टिविटी और कार्य में वृद्धि होती है। ये प्रभाव स्मृति, सीखने की क्षमता और सोचने की गति को बेहतर बनाने में मदद कर सकते हैं, और संज्ञानात्मक शिथिलता और न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों के विकास को भी रोक सकते हैं।

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हाल ही में, इसी समूह को इस बात के प्रमाण मिले कि माइक्रोग्लियल डिसरेग्यूलेशन FIP200;p53hGFAP 2cKO चूहों [59] से FIP{0}}शून्य NSCs में न्यूरोजेनेसिस की हानि में योगदान देता है।
यांत्रिक रूप से, अध्ययन से पता चलता है कि FIP200 के पृथक्करण से सबवेंट्रिकुलर ज़ोन में माइक्रोग्लिया की घुसपैठ बढ़ जाती है और बाद में FIP200 में माइक्रोग्लिया सक्रिय हो जाती है; p53hGFAP 2cKO चूहे [59]।
माइक्रोग्लिया घुसपैठ और सक्रियण का निषेध इन 2cKO चूहों में दोषपूर्ण न्यूरोजेनेसिस को बचा सकता है [59]। इन निष्कर्षों से पता चलता है कि एफआईपी 200-मध्यस्थ ऑटोफैगी माइक्रोग्लिआमाइग्रेशन और सक्रियण के नियंत्रण के माध्यम से प्रसवोत्तर एनएससी में न्यूरोजेनेसिस को विनियमित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। भ्रूण न्यूरोजेनेसिस के अलावा, वयस्क न्यूरोजेनेसिस को भी ऑटोफैगी द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है [60]।
नॉच सिग्नलिंग मार्ग की वयस्क न्यूरोजेनेसिस में एक महत्वपूर्ण भूमिका है [61]। पिछले अध्ययनों से पता चला है कि नॉच सिग्नलिंग की सक्रियता वयस्क मस्तिष्क में एनएससी के प्रसार और विभेदन को रोकती है [62, 63]।
रुबिन्ज़टीन के समूह ने हाल ही में बताया है कि Notch1, Notch सिग्नलिंग में एक प्लाज्मा झिल्ली-निवासी रिसेप्टर, ATG16L1, एक्रुशियल ऑटोफैगी प्रोटीन के माध्यम से ऑटोफैगी द्वारा अपमानित होता है [64] उन्होंने प्रदर्शित किया कि ATG16L1 प्रोटीन का स्तर कम हो गया था, जबकि Notch सिग्नलिंग प्रोटीन Notch1, NICD और का स्तर ATG16L1-हाइपोमोर्फ चूहों [64] के मस्तिष्क में Hes1काफी वृद्धि हुई है। वेइसके अलावा नियंत्रण चूहों की तुलना में एनएससी और एटीजी16एल1-हाइपोमोर्फ में छोटे कॉर्टिप्लेटस्लेट का कम विभेदन दिखाया गया है[64]। BrdU लेबलिंग का उपयोग करते हुए, उन्होंने दिखाया कि 9-11 महीने की उम्र के नियंत्रणों की तुलना में ATG16L1-हाइपोमोर्फ चूहों में BrdU पॉजिटिव कोशिकाओं की संख्या काफी कम हो गई है [64]।परिणामों से संकेत मिलता है कि ATG16L1-मध्यस्थ ऑटोफैगी नॉच सिग्नलिंग मार्ग में प्रोटीन के क्षरण को विनियमित करके भ्रूण और वयस्क न्यूरोजेनेसिस दोनों को नियंत्रित करता है।
फोर्कहेड बॉक्स ओ (फॉक्सो) प्रोटीन संरक्षित प्रतिलेखन कारकों का एक वर्ग है जो कई सेल सिग्नलिंग मार्गों में शामिल जीन अभिव्यक्ति कार्यक्रमों को नियंत्रित करता है [65]। पिछले अध्ययनों ने वयस्क एनएससी होमियोस्टैसिस और ऑटोफैगी इंडक्शन [66-68] के नियमन में FOXO प्रोटीन की भूमिका की सूचना दी है।
एक हालिया अध्ययन से पता चला है कि FOXO3 वयस्कों के एनएससी [69] में प्रोटीओस्टैसिस को बनाए रखने के लिए ऑटोफैगी मार्ग को सीधे नियंत्रित करता है। वुर्स्ट एट अल. हाल ही में रिपोर्ट की गई कि GLAST::CreERT2 का उपयोग करके वयस्क एनएससी में FOXO1/3/4 का सशर्त नॉकआउट इन विट्रो और विवो दोनों में ऑटोफैगीफ्लक्स को ख़राब करता है [70]। FOXO1/3 की कमी से वयस्क-जनित न्यूरॉन्स के डेंड्राइट और रीढ़ की हड्डी के विकास में बदलाव होता है और अंततः दीर्घकालिक अस्तित्व में कमी आती है [70]।
आगे के सबूत बताते हैं कि ऑटोफैगी इंड्यूसर रैपामाइसिन न केवल एनएससी में बिगड़ा हुआ ऑटोफैगी फ्लक्स को बचाता है, बल्कि FOXO1/3/4 की कमी के साथ वयस्क-जनित न्यूरॉन्स के डेंड्राइट और रीढ़ की हड्डी के बिगड़ा हुआ फेनोटाइप को भी उलट देता है। निष्कर्षों से संकेत मिलता है कि FOXO प्रोटीन वयस्क न्यूरोजेनेसिस के दौरान ऑटोफैगी फ्लक्स के रखरखाव के माध्यम से न्यूरोनल मॉर्फोजेनेसिस को नियंत्रित करते हैं।

ऑटोफैगी प्रीसिनेप्टिक और पोस्टसिनेप्टिक विकास और सिनैप्टिक गतिविधि को नियंत्रित करता है
न्यूरॉन्स पोस्टमाइटोटिक कोशिकाएं हैं जो जीव के जीवनकाल तक बनी रहती हैं। हालाँकि, न्यूरॉन्स के सिनैप्स अत्यधिक गतिशील होते हैं, विशेष रूप से प्रारंभिक जीवनकाल के दौरान क्योंकि सिनैप्स की बढ़ती दर में प्रारंभिक वृद्धि और बाद में सिनैप्स विकास के अंतिम स्थिरीकरण से पहले कमी का अनुभव होता है।
सिनैप्स विकास के दौरान, सिनैप्स के गुणों को बदला और नया आकार दिया जा सकता है, जबकि सीखने और तनाव जैसी परिस्थितियों में नए तंत्रिका सर्किट विकसित होते हैं।
उपलब्ध साक्ष्यों से पता चला है कि ऑटोफैगी सिनैप्स निर्माण और छंटाई में एक भूमिका निभाती है, एक प्रक्रिया जो विपुल न्यूरोनल कनेक्शन को हटाने की सुविधा प्रदान करती है [71]। इसके अलावा, ऑटोफैगी सिनैप्टिक गतिविधि को भी नियंत्रित कर सकती है, जिसका कार्य सिनैप्स ट्रांसमिशन और प्लास्टिसिटी पर निर्भर करता है।
ऑटोफैगी प्रीसिनेप्टिक और पोस्टसिनेप्टिक विकास को नियंत्रित करता है
प्रारंभिक विकास के दौरान, प्रारंभिक सिनैप्टोजेनेसिस [72-74] के दौरान पथ-खोज और सिनैप्टिक वेसिकल क्लस्टरिंग गठन के लिए ऑटोफैगी की आवश्यकता होती है। पिछले अध्ययनों से पता चला है कि ऑटोफैजिक स्कैफोल्डिंग प्रोटीनALFY की हानि से एक्सॉन मार्गदर्शन में विफलता होती है और माउस मस्तिष्क का विकास धीमा हो जाता है [75]।
एटीजी9 की तंत्रिका-विशिष्ट कमी के परिणामस्वरूप कॉरपसकैलोसम और पूर्वकाल कमिसर सहित माउस मस्तिष्क क्षेत्रों में एक्सोन ट्रैक्ट का असामान्य विकास होता है [73]। सी. एलिगेंसइंटरन्यूरॉन में, ऑटोफैगी प्रीसिनेप्टिक असेंबली और एक्सॉन आउटग्रोथ गतिशीलता को नियंत्रित करती है, जिसे एटीजी9 और सिनैप्टिकवेसिकल काइन्सिन, केआईएफ1ए/यूएनसी-104 [76] के समन्वय के माध्यम से स्थानिक रूप से नियंत्रित किया जाता है।
इस धारणा के अनुरूप, ड्रोसोफिला में किए गए एक पिछले अध्ययन से पता चला है कि Atg1 (एस. सेरेविसिया में ULK1 का एक ऑर्थोलॉग) उत्परिवर्ती के कारण कुल न्यूरोमस्कुलर जंक्शन (NMJ) क्षेत्र कम हो जाता है और सिनैप्स की संख्या कम हो जाती है [77]।
हालाँकि, वाइल्डटाइप एटीजी1 की अधिक अभिव्यक्ति एनएमजेसिनैप्टिक बाउटन संख्या को ऑटोफैगी-निर्भर तरीके से बढ़ाती है [77]। पोस्टसिनेप्टिक साइट में, ऑटोफैगी को ऑटोफैगी में सिनैप्टिक प्रुनी की कमी में शामिल दिखाया गया था, जिसके परिणामस्वरूप डेंड्राइटिक स्पाइन की अधिकता होती है, जो अंततः ऑटिज्म-जैसे फेनोटाइप के रूप में प्रकट होती है [33] ]. उदाहरण के लिए, कम Atg7 अभिव्यक्ति के साथ प्राथमिक हिप्पोकैम्पस न्यूरॉन संस्कृतियों में PSD95 घनत्व में वृद्धि देखी गई, जो पोस्टसिनेप्टिक प्रचुरता के लिए एक मार्कर है [33] इसी तरह के परिणाम Atg7knockdown के साथ माउस मॉडल में दिखाए गए थे [33]।
एक अन्य अध्ययन से पता चला है कि ऑटोफैगी-कमी वाले न्यूरॉन्स के एनएमजे ने उनके विपरीत प्रीसानेप्टिक एक्सॉन टर्मिनलों के बिना पोस्टसिनेप्टिक सिलवटों का प्रदर्शन किया, जो एक असामान्य पोस्टसिनेप्टिक प्रूनिंग का सुझाव देता है [78]। इन परिणामों से संकेत मिलता है कि बेसल ऑटोफैगी विशिष्ट पोस्टसिनेप्टिक रिसेप्टर गिरावट और प्रसवोत्तर रीढ़ की छंटाई में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकती है।
ऑटोफैगी सिनैप्टिक गतिविधि को नियंत्रित करता है
सबूतों की कई पंक्तियों से पता चलता है कि ऑटोफैगी न्यूरोट्रांसमीटर रिलीज और तंत्रिका प्लास्टिसिटी को नियंत्रित करती है। मैरिज़न कुइजपर्स एट अल। हाल ही में पाया गया कि ईआर टर्नओवर के विनियमन के कारण एटीजी5नॉक-माइसोस में प्राथमिक हिप्पोकैम्पस उत्तेजक न्यूरॉन्स में न्यूरोट्रांसमिशन और कैल्शियम संवेदनशीलता में काफी वृद्धि हुई है।
इसके अलावा, एक पिछले अध्ययन में पाया गया कि डोपामिनर्जिक न्यूरॉन-विशिष्ट Atg7 नॉक-आउट माउस का उपयोग करने से ऑटोफैगी की कमी डोपामाइन रिलीज और रीअपटेक को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती है। युग्मित-नाड़ी उत्तेजना के बाद उन्नत प्रीसिनेप्टिक रिकवरी।

इसके अलावा, रैपामाइसिन उपचार ने Atg7 DAT::Cre चूहों से उत्तेजना-उत्पन्न डोपामाइन रिलीज स्लाइस को कम कर दिया है [80] ये अध्ययन न्यूरोट्रांसमिशन के नियमन में प्रीसानेप्टिक ऑटोफैगी की भूमिका के लिए सबूत प्रदान करते हैं।
एक हालिया अध्ययन से पता चला है कि ऑटोफैगी विकास-संबंधी सिनैप्टिक प्लास्टिसिटी और मेमोरी को नियंत्रित करती है [81]। एनएमडीए रिसेप्टर-निर्भर दीर्घकालिक अवसाद (एनएमडीएआर-लिमिटेड) सिनैप्टिक प्लास्टिसिटी का एक लंबे समय तक चलने वाला रूप है [82]। एनएमडीएआर-लिमिटेड का प्रेरण पोस्टसिनेप्टिक झिल्ली से एएमपीए रिसेप्टर्स को हटाकर देर से एंडोसोम में गिरावट के लिए किया जाता है [83]। यह न्यूरोनल विकास के प्रारंभिक चरण में प्रेरित होता है जबकि सीएनएस विकास के दौरान वयस्कता में काफी कम हो जाता है।
वयस्कों में एनएमडीएआर-लिमिटेड का डाउन-रेगुलेशन स्मृति निर्माण के लिए शारीरिक रूप से महत्वपूर्ण है। शेन एटल. पता चला कि एनएमडीएआर-लिमिटेड के प्रेरण चरण के दौरान सीए1 न्यूरॉन्स में ऑटोफैजिक फ्लक्स क्षणिक रूप से कम हो गया था। ऑटोफैगी अवरोध के कारण एंडोसाइटिक रीसाइक्लिंग में कमी आई और यह माउस सीए 1 न्यूरॉन्स में एएमपीए रिसेप्टर आंतरिककरण और सिनैप्टिक अवसाद के लिए आवश्यक है।
वयस्कता में, लिमिटेड की प्रेरकता को कम करने के लिए ऑटोफैगी को विनियमित किया जाता है, जिससे स्मृति समेकन पर अत्यधिक लिमिटेड के प्रतिकूल प्रभाव को रोका जा सकता है।[81] इसके अतिरिक्त, कम्पन्स एट अल। पाया गया कि एनएमडीएआर-लिमिटेड इंडक्शन में PSD95 के टी 19- फॉस्फोराइलेटेड फॉर्म के क्षरण के लिए ऑटोफैगी की आवश्यकता होती है, जो सिनेप्स से PSD95 की कमी को ट्रिगर करता है और अंततः उदास सिनैप्स की न्यूरोनल प्रतिक्रिया में सुधार करने के लिए अल्पकालिक प्लास्टिसिटी बढ़ाता है [84]।
एक हालिया अध्ययन से पता चला है कि एमटीओआर-निर्भर ऑटोफैगी का संवैधानिक प्रेरण सीआरईबी और सीआरटीसी 1 की सहक्रियात्मक कार्रवाई को बाधित करने से प्रेरित एनएमडीएआर-लिमिटेड की रोकथाम से बचाता है, देर-चरण दीर्घकालिक सिनैप्टिक पोटेंशिएशन के लिए दो आवश्यक ट्रांसक्रिप्शनल कारक [85]। ये निष्कर्ष पहले से अज्ञात को प्रकट करते हैं सिनैप्टिक प्लास्टिसिटी और मेमोरी के नियमन में ऑटोफैगी के कार्य (चित्र 1)।
निर्णायक टिप्पणियाँ
बढ़ते सबूतों ने न्यूरोडेवलपमेंट और सिनैप्टिकप्लास्टी को विनियमित करने में ऑटोफैगी की महत्वपूर्ण भूमिका पर प्रकाश डाला है।
ऑटोफैगी में बदलाव से मस्तिष्क में असामान्य न्यूरोडेवलपमेंट और सिनैप्स की खराबी हो सकती है। हाल के मानव आनुवांशिक और नैदानिक अध्ययनों ने न्यूरोडेवलपमेंटल विकारों (तालिका 1) के लिए कीऑटोफैगी-संबंधित जीन में जन्मजात उत्परिवर्तन के लिंक की पहचान की है।
हालाँकि, कई ऑटोफैगी-संबंधित जीनों से जुड़े गैर-ऑटोफैगी कार्यों के कारण रोग में ऑटोफैगी की कमी का कारण आगे स्पष्टीकरण की प्रतीक्षा कर रहा है। मानव मस्तिष्क में सीधे ऑटोफैगी फ़ंक्शन की निगरानी करने में कठिनाई के कारण ऑटोफैगी की विशिष्ट भूमिका को संबोधित करना भी बेहद चुनौतीपूर्ण है। जबकि कृंतक मॉडल न्यूरोडेवलपमेंट और विभेदन में ऑटोफैगी के लिए छत को विच्छेदित करने के लिए मूल्यवान उपकरण हैं (उदाहरण के लिए, सीएनएस में इंजीनियरिंग ऑटोफैगी जीन विलोपन), दंत मानव मानव के बीच ऑटोफैगीहोमोलॉगस जीन के संभावित विभेदक कार्यों पर ध्यान दिया गया, और उनके परिणामों की व्याख्या को जटिल बना सकते हैं [86]।
एक हालिया अध्ययन में पांच असंबद्ध परिवारों में न्यूरोडेवलपमेंटल विकारों वाले रोगियों में दोनों एटीजी 7 एलील्स में अप्रभावी और कार्य-क्षमता वाले उत्परिवर्तन की पहचान की गई है [15]। एटीजी7प्रोटीन की पूर्ण अनुपस्थिति के बावजूद, एटीजी7 के मिसेंस वेरिएंट वाले मरीज़ जनसंख्या जीवन प्रत्याशा [15,87] के करीब पहुंच गए थे। इसके विपरीत, जिन चूहों में Atg7 जीन की कमी होती है, वे प्रसव के बाद जल्दी मर जाते हैं।
आंकड़ों से पता चलता है कि मनुष्य ATG7 या ATG7-मध्यस्थ ऑटोफैगी के नुकसान के प्रति अधिक सहिष्णु हैं। वैकल्पिक व्याख्या यह है कि सेलुलर कार्य जो जीवित रहने में ATG7 फ़ंक्शन के नुकसान की भरपाई कर सकते हैं, कृंतकों की तुलना में मनुष्यों में अधिक मजबूत हैं। मानवों के न्यूरोडेवलपमेंट में सीधे एटीजी 7-मध्यस्थ ऑटोफैगी को विच्छेदित करने के लिए, भविष्य के प्रयोगों में संबंधित उत्परिवर्ती ले जाने वाले मानव न्यूरॉन्स का उपयोग किया जाना चाहिए।प्रेरित प्लुरिपोटेंट स्टेम सेल (आईपीएससी) से प्राप्त मानव न्यूरॉन्स उस तंत्र की जांच करने के लिए एक महत्वपूर्ण मॉडल प्रदान करेंगे जिससे ऑटोफैगी की कमी से न्यूरोडेवलपमेंटल बीमारी होती है, और ऑटोफैगी फ़ंक्शन को बहाल करके चिकित्सीय रणनीति का परीक्षण किया जा सकेगा।


स्वीकृतियाँ
हम यू लैब और लू लैब के सदस्यों को उनके सुझावों के लिए धन्यवाद देते हैं।
लेखकों का योगदान
ZY, JL और ZD ने इस परियोजना की कल्पना की। जेडडी और एक्सजेड ने साहित्य की खोज की और पांडुलिपि का मसौदा तैयार किया। ZY, JL, ZD, और XZ ने पांडुलिपि को संपादित और संशोधित किया। सभी लेखकों ने वित्तीय पांडुलिपि को पढ़ा और अनुमोदित किया।
अनुदान
इस अध्ययन को चीन के विज्ञान और प्रौद्योगिकी मंत्री अनुदानMoST-2017YFE0120100, विज्ञान और प्रौद्योगिकी विकास कोष, मकाऊ SAR (नंबर 0110/2018/A3, 0128/2019/A3, चीन), मैकाउग्रांट्स विश्वविद्यालय द्वारा समर्थित किया गया था। नंबर MYRG2019-00129-ICMS, चीन) जिया-होंग लू को प्रदान किया गया, और NIH/R01NS060123 और R01 R01AG072520 झेनयु यू को प्रदान किया गया।
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प्रकाशन हेतु सहमति
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प्रतिस्पर्धी रुचियां
लेखक घोषणा करते हैं कि उनकी कोई प्रतियोगी रुचि नहीं है।

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For more information:1950477648nn@gmail.com






