Cysteine dioxygenase
সিস্টিন ডাইঅক্সিজিনেজ (সি. ডি. ও) হল একটি নন-হেম আয়রন এনজাইম যা এল-সিস্টিনকে সিস্টিন সালফিনিক অ্যাসিডে (সিস্টিন সালফিনেট) রূপান্তরিত করে। সিডিও সিস্টিন ক্যাটাবোলিজমে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে, সিস্টিনের আন্তঃকোষীয় মাত্রা নিয়ন্ত্রণ করে এবং সিস্টিনের প্রাপ্যতার পরিবর্তনগুলিতে সাড়া দেয়। এইভাবে, সি. ডি. ও অত্যন্ত নিয়ন্ত্রিত হয় এবং একাগ্রতা ও দক্ষতার ক্ষেত্রে বড় ধরনের পরিবর্তনের মধ্য দিয়ে যায়। এটি ডাইঅক্সিজেন সক্রিয় করে সিস্টিনকে সংশ্লিষ্ট সালফিনিক অ্যাসিডে জারিত করে, যদিও প্রতিক্রিয়ার সঠিক প্রক্রিয়াটি এখনও অস্পষ্ট। স্তন্যপায়ী প্রাণীদের মধ্যে পাওয়া যাওয়ার পাশাপাশি, সিডিও কিছু খামির এবং ব্যাকটেরিয়াতেও বিদ্যমান, যদিও সঠিক কার্যকারিতা এখনও অজানা। সিডিও বিভিন্ন নিউরোডিজেনারেটিভ রোগ এবং ক্যান্সারে জড়িত, যা সম্ভবত সিস্টিন বিষাক্ততার সাথে সম্পর্কিত। ফাংশন সিডিও সিস্টিনের বিপাকের প্রথম প্রধান ধাপের জন্য দায়ী। সিডিও জারিত হয়ে সিস্টিন সালফিনিক অ্যাসিডে পরিণত হয় (যা প্রধানত ভিভোতে অ্যানায়োনিক সালফিনেট আকারে বিদ্যমান)। সামগ্রিকভাবে, সি. ডি. ও একটি থায়োল-এ ডাইঅক্সিজেন (ও2) যোগ করে একটি সালফিনিক অ্যাসিড তৈরি করে। আরও সুনির্দিষ্টভাবে, সি. ডি. ও হল নন-হেম আয়রন অক্সিজেনেসের গোষ্ঠীর অংশ যা অক্সিজেনকে একটি ইলেক্ট্রন গ্রহণকারী হিসাবে নিয়োগ করে। সিস্টাইন সালফিনিক অ্যাসিড তারপর দুটি বিচ্ছিন্ন পথের মাধ্যমে আরও বিপাক করা হয়ঃ সালফিনোয়ালানাইন ডিকার্বক্সিলেস দ্বারা ডিকার্বক্সিলেটেড থেকে হাইপোটাউরিন এবং হাইপোটাউরিন ডিহাইড্রোজেনেস দ্বারা টাউরিন-এ জারিত হয়; অথবা একটি অনুমানমূলক 3-সালফিনিলপাইরুভেট মধ্যবর্তীতে রূপান্তরিত হয়, যা স্বতঃস্ফূর্তভাবে পাইরুভেট এবং সালফাইট-এ বিচ্ছিন্ন হয়। সালফাইট তখন সালফাইট অক্সিডেস দ্বারা সালফেটে জারিত হতে পারে। তাই সিডিও হাইপোটাউরিন/টাউরিন এবং সালফাইট/সালফেট উৎপাদনের জন্য প্রয়োজনীয়। সিডিও-র ভূমিকা কোষের প্রকারের মধ্যে পরিবর্তিত হতে পারে কারণ এটি প্রাথমিকভাবে টাউরিন বা সালফেট উৎপাদনের জন্য বা সিস্টিনের অবক্ষয়ের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। কাঠামো সি. ডি. ও হল একটি 22.5 কে. ডি. এ প্রোটিন যাতে 200টি অ্যামিনো অ্যাসিডের অবশিষ্টাংশ রয়েছে এবং এর একটি আইসোইলেক্ট্রিক পয়েন্ট (পি. আই) 5.5। প্রাথমিক কাঠামোটি স্তন্যপায়ী প্রজাতির মধ্যে অত্যন্ত সংরক্ষিত, যেখানে মুরিন এবং মানব সিডিওর মধ্যে মাত্র 16টি অবশিষ্টাংশের পার্থক্য রয়েছে। সিডিও হ 'ল কিউপিন সুপারফ্যামিলির অংশ, যার সদস্যদের "জেলি-রোল" টপোলজিতে একটি 6-স্ট্র্যান্ডেড β-ব্যারেল রয়েছে। প্রোটিনের স্ফটিক কাঠামো 1.5 Å রেজোলিউশনে (মাউস) প্রাপ্ত হয়েছে। সক্রিয় স্থানটি একটি অনন্য জ্যামিতি প্রদর্শন করে যেখানে দুটি হিস্টিডাইন এবং একটি কার্বক্সিলেট পার্শ্ব-শৃঙ্খলের সাধারণ মুখের ত্রয়ীর পরিবর্তে একটি লোহা (II) প্রজাতির সাথে সমন্বয় করে, তিনটি হিস্টিডাইন লিগ্যান্ড লোহার সাথে আবদ্ধ থাকে। উপরন্তু, স্ফটিক কাঠামো একটি একক জলের অণু ছাড়াও লোহার সাথে সমন্বিত সিস্টিনের অ্যামিনো নাইট্রোজেন এবং থাইওলেট সালফার দেখায় (চিত্র দেখুন)। সিডিওতে একটি অনন্য অভ্যন্তরীণ কোফ্যাক্টর রয়েছে যা সিস93 এবং টায়ার157-এর মধ্যে আন্তঃআণবিক থাইওথার গঠন দ্বারা তৈরি করা হয়েছে, যা অনুঘটকে অংশগ্রহণ করার জন্য অনুমান করা হয়। যখন প্রোটিনটি প্রথম পৃথক করা হয়েছিল, তখন অ্যাগারোজ জেলের উপর দুটি ব্যান্ড পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল, যা যথাক্রমে কোফ্যাক্টরযুক্ত প্রোটিন এবং সংযোগহীন "অপরিণত" প্রোটিনের সাথে সম্পর্কিত। ক্রসলিংকিং সিডিওর দক্ষতা দশগুণ বৃদ্ধি করে এবং সিস্টিনের মাত্রা দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়, যা সাবস্ট্রেট (ফিড ফরওয়ার্ড অ্যাক্টিভেশন) দ্বারা মধ্যস্থ প্রোটিন কোফ্যাক্টর গঠনের একটি অস্বাভাবিক উদাহরণ। প্রক্রিয়া প্রতিক্রিয়ার বিশদ বিবরণ ব্যাখ্যা করার জন্য সক্রিয় গবেষণা সত্ত্বেও সিডিও প্রক্রিয়াটি এখনও ভালভাবে বোঝা যায় না। সামগ্রিকভাবে, প্রতিক্রিয়ায় সিস্টিনের সাথে O2 যোগ করা হয়, যা উৎসেচক অনুঘটক ছাড়াই স্বতঃস্ফূর্তভাবে ঘটে। গবেষণায় দেখা গেছে যে সিস্টিনিলটাইরোসিন সেতু টাইরোসিনের (সাধারণত একটি ইলেক্ট্রন দাতা, ফটোসিস্টেম II-এর মতো) জারণ সম্ভাবনাকে ফেনলের তুলনায় ~ 0.5 ভি দ্বারা হ্রাস করে এবং এর অম্লতা বৃদ্ধি করে। থাইওথার অংশ সম্ভবত একটি কাঠামোগত, রেডক্স, বা, অ্যাসিড/বেস ভূমিকা পালন করে। অন্যান্য গবেষণায় দেখা গেছে যে এনজাইম ফাংশনের জন্য টায়ার157 প্রয়োজন (সম্ভবত একটি টাইরোসিনিল র্যাডিকেল হিসাবে) এবং সিডিও রূপগুলি জুড়ে অত্যন্ত সংরক্ষিত। উপরন্তু, গবেষণায় দেখা গেছে যে সিস্টিমাইন, একটি কাঠামোগতভাবে সিস্টিনের অনুরূপ অণু, সিস্টিন জারণ বাড়ায় তবে এটি একটি স্তর নয়। একটি প্রস্তাবিত প্রক্রিয়া, গণনামূলক এবং স্পেকট্রোস্কোপিক গবেষণার দ্বারা সমর্থিত, প্রতিক্রিয়াশীল লোহা (III)-সুপারঅক্সো প্রজাতি (এ) গঠনের জন্য একটি থাইওলেটের সাথে O2 বন্ধন সিস জড়িত, যা তারপর সিস্টিনের আবদ্ধ সালফারকে আক্রমণ করে একটি চার সদস্যের বলয় কাঠামো (বি) গঠন করে। হেটেরোলাইটিক ও-ও বন্ধন বিভাজন তারপর একটি উচ্চ-ভ্যালেন্ট আয়রন (আইভি) অক্সো মধ্যবর্তী (সি) প্রদান করে, যা দ্বিতীয় অক্সিজেনকে সালফারে স্থানান্তর করে। সিস্টিন হোমিওস্ট্যাসিস বজায় রাখার জন্য কোষে নিয়ন্ত্রণ সিডিও কঠোরভাবে নিয়ন্ত্রিত হয়। বিশেষত, সিডিও খাদ্যতালিকাগত সিস্টিনের প্রাপ্যতা এবং প্রোটিন গ্রহণের পরিবর্তনের প্রতি সাড়া দেয়, কম সিস্টিনের মাত্রা সহ হ্রাসকৃত ক্রিয়াকলাপ বজায় রাখে এবং সাইটোটক্সিসিটি প্রতিরোধের জন্য উচ্চ স্তরে ক্রিয়াকলাপ বাড়ায়। গবেষণায় দেখা গেছে যে সিডিও কয়েক ঘন্টার মধ্যে যকৃতের ক্রিয়াকলাপে নাটকীয় বৃদ্ধি প্রদর্শন করতে পারে। অনেক এনজাইমের বিপরীতে, এটি প্রধানত প্রতিলিপি (এমআরএনএ স্তর) এর পরিবর্তে প্রোটিন টার্নওভারের স্তরে নিয়ন্ত্রিত হয়। উচ্চ সিস্টিনের মাত্রা ইউবিকুইটিনিলেশনকে বাধা দেয়, যা প্রোটিজোমাল অবক্ষয়ের হারকে হ্রাস করে। সিডিও অ্যাডিপোজ টিস্যুতেও নিয়ন্ত্রিত হয়, যেখানে উচ্চ সিস্টিনের মাত্রা হাইপোটাউরিন/টাউরিন উৎপাদন বৃদ্ধি করে। সি. ডি. ও-র নিয়ন্ত্রণের সঙ্গে প্রোটিনের আন্তঃসংযুক্ত এবং অপরিণত উভয় রূপই জড়িত বলে মনে করা হয়। রোগের প্রাসঙ্গিকতা সিস্টিন বিপাকের সাথে এর প্রাসঙ্গিকতার কারণে, সিডিও ক্রিয়াকলাপের পরিবর্তন মানুষের মধ্যে রোগের কারণ হতে পারে। গবেষণায় দেখা গেছে যে উচ্চতর সিস্টিন সাইটোটক্সিক, নিউরোটক্সিক এবং এক্সাইটোটক্সিক দ্বারা হতে পারে। অস্বাভাবিক বা ঘাটতিপূর্ণ সিডিও ক্রিয়াকলাপ আলঝেইমার রোগ, পার্কিনসন রোগ, রিউমাটয়েড আর্থ্রাইটিস এবং মোটর নিউরন রোগের সাথে যুক্ত করা হয়েছে। এই রোগগুলিতে, রোগীরা বিষণ্ণ সালফেটের মাত্রা, উচ্চ উপবাসের সিস্টিন প্লাজমার ঘনত্ব এবং দুর্বল সিস্টিন জারণের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ অন্যান্য লক্ষণ প্রদর্শন করে। গ্লোবাস প্যালিডাসে সি. ডি. ও-এর ঘাটতি এবং পরবর্তী সিস্টিন সঞ্চয়ের সঙ্গে প্যান্টোথেনেট কাইনেজ-সম্পর্কিত নিউরোডিজেনারেশনের সম্পর্ক রয়েছে। সিডিও-র অভিব্যক্তি ক্যান্সার কোষে পরিবর্তিত হয় এবং সিডিও1 (হিউম্যান সিস্টাইন ডাইঅক্সিজিনেজ টাইপ 1) প্রবর্তক জিনের মিথাইলেশন কোলন, স্তন, খাদ্যনালী, ফুসফুস, মূত্রাশয় এবং পাকস্থলীর ক্যান্সারে দেখা যায়। সিডিও1-এর নীরবতা স্তন ক্যান্সারের একটি গুরুত্বপূর্ণ এপিজেনেটিক ঘটনা, যার ফলে সিডিও1-এর ক্রিয়াকলাপ হ্রাস পায়। বিশেষ করে, সিডিও1-এর ক্রিয়াকলাপ হ্রাসের ফলে হাইড্রোজেন সালফাইড (এইচ2এস) বৃদ্ধি পায়, যা বিভিন্ন রোগের সঙ্গে যুক্ত। এই ফলাফলগুলি থেকে জানা যায় যে সিডিও1 (হিউম্যান সিস্টিন ডাইঅক্সিজিনেজ টাইপ 1) একটি টিউমার দমনকারী জিন হিসাবে কাজ করে এবং সম্ভাব্যভাবে ক্যান্সারের জন্য একটি বায়োমার্কার হিসাবে কাজ করতে পারে। তথ্যসূত্র বাইরের লিঙ্ক ইসি 1.13.11