Second Messenger System In Endocrine System

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Second Messenger System In Endocrine System

Adenylyl Cyclase-cAMP. Membrane Phospholipid-IP3 And DAG, Calcium-calmodulin Systems

जो substances, cell membrane पर कार्य करने वाले किसी neurotransmitter अथवा hormone (first messengers) के signals को cell membrane से उसके cytoplasm अथवा nucleus में स्थित specific target site तक ले जाते हैं उन्हें second messenger कहते हैं।

यह मुख्यतः तीन प्रकार के होते हैं।

1. Adenylyl cyclase-cAMP second messenger system – cAMP and cGMP

2. Cell membrane phospholipid second messenger system – IP3 and DAG

3. Calcium-calmodulin second messenger system – Calcium ion

आओ इनके विषय में विस्तार से जानते हैं।


Adenylyl cyclase-cAMP second messenger system

अभी तुमने जाना कि G protein की alpha subunit, स्वयं ही hormone के कार्यों को सम्पादित कराती है। इसके अतिरिक्त यह G protein, कुछ cytoplasmic enzymes को activate कराकर कुछ अन्य substances भी उत्पन्न करा सकती है जो hormone के द्वारा cell के extracellular portion तक लायी गयी सूचना को cell के intracellular compartment में circulate कर सकें। Adenylyl cyclase एवं gunylyl cyclase, cell membrane से जुड़े दो enzymes हैं जो क्रमशः ATP को cyclic AMP (cAMP) एवं GTP को cyclic GMP (cGMP) में बदल सकते हैं। Activated Gs protein इन्हीं cAMP एवं cGMP को second messenger के रूप में प्रयोग में लाता है। क्योंकि यहाँ जो कार्य होना है उसकी प्रथम सूचना तो hormone स्वयं ही लाया है इसलिए वह hormone स्वयं, first messenger कहलाता है। Hormone के द्वारा लाये गए message अथवा signal को cell surface से intracellular specific target sites तक पहुँचाने वाले इन other substances को second messenger कहा जाता है। cAMP, cAMP dependent protein kinase को activate करता है जो पुनः proteins के phosphorylation के लिए अत्यंत उपयोगी होता है। यह second messengers, किसी hormone के signals को amplify करने में एक अत्यंत महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

• Receptor – Gs or Gi

• Intracellular enzyme – Adenylyl cyclase or guanylyl cyclase

• Second messenger – cAMP or cGMP

• Activated enzyme – cAMP/cGMP activated protein kinase

• Action – Phosphorylation of protein


Adenylyl cyclase-cAMP second messenger system मुख्यतः निम्नांकित hormones के द्वारा प्रयुक्त होता है –

• Hypothalamic hormones – CRH, somatostatin

• Anterior pituitary hormones – TSH, LH, FSH, ACTH,

• Posterior pituitary hormone – Vasopressin (V2 receptor, epithelial cell)

• Angiotensin II (epithelial cell)

• Pancreas – Glucagon

• Thyroid – Calcitonin

• Parathyroid – PTH

• Adrenal medulla – Catecholamines (beta receptors)

• GIT – Secretin

• Placenta – hCG


Cell membrane phospholipid second messenger system

ऐसा नहीं कि second messenger के रूप में केवल यही cAMP एवं cGMP ही प्रयुक्त होते हैं। जिस प्रकार कुछ hormone receptor से जुड़ा G protein, adenylyl cyclase enzyme के activation से cAMP उत्पन्न करता है, उसी प्रकार कुछ अन्य receptors जिनके intracellular part पर phospholipase C enzyme जुड़ा होता है, उनके activation से membrane phospholipids के phosphatidyl inositol biphosphate (PIP2) के breakdown से inositol triphosphate (IP3) एवं diacylglycerol (DAG) उत्पन्न होते हैं। यह दोनों ही second messenger के रूप में कार्य करते हैं। IP3, intracellular calcium stores (mitochondria एवं endoplasmic reticulum) से Ca++ mobilize करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है जिसके द्वारा muscle contraction अथवा cellular secretion को बढ़ाया जा सके। DAG के दो प्रमुख कार्य हैं। 1) यह protein kinase C को activate करके proteins के phosphorylation में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, 2) DAG के breakdown से arachidonic acid उत्पन्न होता है जो prostaglandins एवं कई अन्य hormones के precursor के रूप में प्रयुक्त होता है।

• Receptor – No specific name

• Intracellular enzyme – Phospholipase C

• Second messengers – Inositol triphosphate (IP3) and diacylglycerol (DAG)

• Activated enzyme – DAG activation of protein kinase C phosphorylation of proteins

• Direct actions –

i. IP3 --> mobilization of calcium from mitochondria or endoplasmic reticulum to cytoplasm--> enhancement of muscle contraction or cellular secretion

ii. DAG--> breaks into arachidonic acid--> utilized in synthesis of prostaglandins and some other hormones


Cell membrane phospholipid/ Phospholipase C second messenger system मुख्यतः निम्नांकित hormones के द्वारा प्रयुक्त होता है -

• Hypothalamic hormones – GHRH, GnRH, TRH

• Anterior pituitary hormones – none

• Posterior pituitary hormones – Oxytocin, vasopressin (V1 receptors, vascular smooth muscle)

• Angiotensin II (vascular smooth muscle)

• Catecholamines (alpha receptors)


Calcium-calmodulin second messenger system

सामान्यतयः intracellular compartment में Ca++ की मात्रा अत्यंत थोड़ी ही होती है तथा voltage अथवा ligand (hormone) gated channels के द्वारा भी अत्यंत थोड़ी ही मात्रा cell के भीतर प्रवेश करती है। कुछ cells में उपस्थित intracellular protein, calmodulin, इस Ca++ के प्रभावों को amplify करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। Ca++ के द्वारा stimulate हुआ calmodulin, calmodulin dependent protein kinase को activate कराकर protein phosphorylation की प्रक्रिया को बढ़ता है। यह प्रक्रिया विशेष रूप से smooth muscles में myosin light chain kinase के activation में सहायक होती है।

• Receptor – Voltage gated or ligand gated Ca++ channels

• Second messenger - Calcium

• Action – Activation of calmodulin

• Activated enzyme – Calmodulin dependent protein kinase

• Action – Calmodulin dependent protein kinase activation of myosin light chain kinase stimulates contraction of myosin


Calcium-calmodulin second messenger system मुख्यतः smooth muscle contraction में प्रयुक्त होता है।

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Dr. Pankaj Kumar Agarwal

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