UTP—glucose-1-phosphate uridylyltransferase
ইউ. টি. পি-গ্লুকোজ-1-ফসফেট ইউরিডাইলিলট্রান্সফেরেজ যা গ্লুকোজ-1-ফসফেট ইউরিডাইলিলট্রান্সফেরেজ নামেও পরিচিত (বা ইউ. ডি. পি-গ্লুকোজ পাইরোফসফোরিলেস) হল কার্বোহাইড্রেট বিপাকের সাথে জড়িত একটি উৎসেচক। এটি গ্লুকোজ-1-ফসফেট এবং ইউ. টি. পি থেকে ইউ. ডি. পি-গ্লুকোজ সংশ্লেষিত করে; অর্থাৎ, গ্লুকোজ-1-ফসফেট + ইউ. টি. পি-ইউ. ডি. পি-গ্লুকোজ + পাইরোফসফেট ইউ. টি. পি-গ্লুকোজ-1-ফসফেট ইউরিডাইলিলট্রান্সফেরেজ একটি এনজাইম যা তিনটি ক্ষেত্রেই (ব্যাকটেরিয়া, ইউকারিয়া এবং আর্কিয়া) পাওয়া যায় কারণ এটি গ্লাইকোজেনেসিস এবং কোষ প্রাচীর সংশ্লেষণের একটি মূল খেলোয়াড়। উদ্ভিদের বৃদ্ধি বোঝার জন্য এবং কৃষি উৎপাদন বাড়ানোর জন্য উদ্ভিদে চিনির বিপাকক্রিয়ায় এর ভূমিকা ব্যাপকভাবে অধ্যয়ন করা হয়েছে। সম্প্রতি, মানব ইউটিপি-গ্লুকোজ-1-ফসফেট ইউরিডাইলিলট্রান্সফেরেজ অধ্যয়ন এবং স্ফটিকায়িত করা হয়েছে, যা পূর্বে অধ্যয়ন করা অন্যান্য জীবের তুলনায় একটি ভিন্ন ধরনের নিয়ন্ত্রণ প্রকাশ করে। এর তাৎপর্য গ্যালাকটোজ বিপাক, গ্লাইকোজেন সংশ্লেষণ, গ্লাইকোপ্রোটিন সংশ্লেষণ এবং গ্লাইকোলিপিড সংশ্লেষণ সহ ইউডিপি-গ্লুকোজের অনেক ব্যবহার থেকে উদ্ভূত হয়। কাঠামো ইউ. টি. পি-গ্লুকোজ-1-ফসফেট ইউরিডাইলিলট্রান্সফেরেজের কাঠামো প্রোক্যারিওটস এবং ইউক্যারিওটসের মধ্যে উল্লেখযোগ্যভাবে ভিন্ন, তবে ইউক্যারিওটসের মধ্যে, এনজাইমের প্রাথমিক, গৌণ এবং তৃতীয় কাঠামো বেশ সংরক্ষিত। অনেক প্রজাতিতে, ইউ. টি. পি-গ্লুকোজ-1-ফসফেট ইউরিডাইলিলট্রান্সফেরেজ একটি সমতুল্য কোয়াটারনারি কাঠামোতে অভিন্ন সাবইউনিট সমন্বিত একটি হোমোপলিমার হিসাবে পাওয়া যায়। উপ-ইউনিটের সংখ্যা প্রজাতিভেদে পরিবর্তিত হয়ঃ উদাহরণস্বরূপ, এসচেরিচিয়া কোলাইতে, এনজাইমটি টেট্রামার হিসাবে পাওয়া যায়, যেখানে বার্কহোল্ডেরিয়া জেনোভোরানসে, এনজাইমটি ডাইমেরিক। মানুষের মধ্যে এবং খামিরের মধ্যে, এনজাইমটি একটি অক্টেমার হিসাবে সক্রিয় থাকে যা দুটি টেট্রামারের সমন্বয়ে গঠিত যা সাবইউনিটের মধ্যে ইন্টারফেসে সংরক্ষিত হাইড্রোফোবিক অবশিষ্টাংশ সহ একে অপরের উপর স্ট্যাক করা থাকে। এর বিপরীতে, উদ্ভিদের উৎসেচক চার্জযুক্ত অবশিষ্টাংশ সংরক্ষণ করে উপ-এককগুলির মধ্যে সংযোগ স্থাপন করে। মানুষের মধ্যে, প্রতিটি এনজাইম সাবইউনিটে বেশ কয়েকটি অবশিষ্টাংশ (এল113, এন251 এবং এন328) থাকে যা ইউক্যারিওটগুলিতে অত্যন্ত সংরক্ষিত থাকে। একটি রসম্যান ভাঁজ মোটিফ ইউটিপি নিউক্লিওটাইডের বাঁধনে অংশ নেয় এবং একটি চিনি-বাঁধাই ক্ষেত্র (অবশিষ্টাংশ টি286-জি293) গ্লুকোজ বলয়ের সাথে সমন্বয় করে। সক্রিয় স্থান (যা ইউক্যারিওটসে সংরক্ষিত থাকে) ধারণকারী উৎসেচকের অঞ্চলে একটি মিসসেন্স মিউটেশন (জি115ডি) ভিট্রোতে উৎসেচক ক্রিয়াকলাপে নাটকীয় হ্রাস ঘটায়। উদাহরণস্বরূপ, ইউ. টি. পি-গ্লুকোজ-1-ফসফেট ইউরিডাইলিলট্রান্সফেরেজ ক্রিয়াকলাপের সাথে প্রোটিন এনকোডিং করা মানব জিনের মধ্যে যথাক্রমে 56.9 এবং 55.7 কে. ডি. এ আণবিক ওজন সহ দুটি আইসোফর্ম রয়েছে। ফাংশন ইউটিপি-গ্লুকোজ-1-ফসফেট ইউরিডাইলিলট্রান্সফেরেজ কার্বোহাইড্রেট বিপাকের একটি কেন্দ্রীয় যৌগ ইউডিপি-গ্লুকোজ উৎপাদনে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকার কারণে সর্বব্যাপী প্রকৃতির। উদ্ভিদের পাতায়, ইউটিপি-গ্লুকোজ-1-ফসফেট ইউরিডাইলিলট্রান্সফেরেজ সুক্রোজ জৈব সংশ্লেষণ পথের একটি মূল অংশ, যা সুক্রোজ-ফসফেট সিন্থেসে ইউরিডিন ডাইফসফেট গ্লুকোজ সরবরাহ করে যা ইউডিপি-গ্লুকোজ এবং ডি-ফ্রুক্টোজ 6-ফসফেটকে সুক্রোজ-6-ফসফেটে রূপান্তরিত করে। ইউডিপি-গ্লুকোজ ব্যবহার করে অন্যান্য টিস্যুতে সুক্রোজ ভেঙে যাওয়ার জন্যও এটি আংশিকভাবে দায়ী হতে পারে। উচ্চতর প্রাণীদের মধ্যে, এনজাইমটি যকৃত এবং পেশী সহ গ্লাইকোজেনেসিসের সাথে জড়িত টিস্যুতে অত্যন্ত সক্রিয়। ব্যতিক্রম হল মস্তিষ্ক, যার গ্লাইকোজেনের মাত্রা বেশি কিন্তু ইউ. টি. পি-গ্লুকোজ-1-ফসফেট ইউরিডাইলিলট্রান্সফেরেজ-এর নির্দিষ্ট ক্রিয়াকলাপ কম। প্রাণী কোষে, ইউটিপি-গ্লুকোজ-1-ফসফেট ইউরিডাইলিলট্রান্সফেরেজ প্রধানত সাইটোপ্লাজমে পাওয়া যায়। প্রাণী এবং অণুজীবের গ্যালাকটোজ বিপাকের জন্যও ইউ. টি. পি-গ্লুকোজ-1-ফসফেট ইউরিডাইলিলট্রান্সফেরেজ প্রয়োজন। গ্যালাকটোজ বিপাক প্রক্রিয়ায়, গ্যালাকটোজ 1-ফসফেট ইউরিডাইলট্রান্সফেরেজ উৎসেচক একটি ফসফেটকে ইউডিপি-গ্লুকোজ থেকে গ্যালাকটোজ 1-ফসফেটে স্থানান্তরিত করে ইউডিপি-গ্যালাকটোজ উৎপাদন করে, যা পরে ইউডিপি-গ্লুকোজে রূপান্তরিত হয়। ত্রুটিপূর্ণ ইউ. টি. পি-গ্লুকোজ-1-ফসফেট ইউরিডাইলট্রান্সফেরেজ সহ ব্যাকটেরিয়া তাদের কোষের দেয়ালে গ্যালাকটোজ অন্তর্ভুক্ত করতে অক্ষম। প্রক্রিয়া এই উৎসেচকের প্রাথমিক বিক্রিয়ায়, গ্লুকোজ-1-ফসফেটের উপর ফসফেট গ্রুপ ইউ. টি. পি-তে ফসফোহাইড্রাইড বন্ধনকে প্রতিস্থাপন করে। এই বিক্রিয়াটি সহজেই বিপরীতমুখী এবং গিবস মুক্ত শক্তি শূন্যের কাছাকাছি। যাইহোক, সাধারণ কোষীয় পরিস্থিতিতে, অজৈব পাইরোফসফেটেজ দ্রুত পাইরোফসফেট পণ্যকে হাইড্রোলাইজ করে এবং লে চ্যাটেলিয়ারের নীতি দ্বারা প্রতিক্রিয়াটিকে এগিয়ে নিয়ে যায়। ইউ. টি. পি-গ্লুকোজ-1-ফসফেট ইউরিডাইলিলট্রান্সফেরেজ সামনের এবং বিপরীত উভয় প্রতিক্রিয়ার জন্য একটি ক্রমানুসারে ক্রমানুসারে বাই বাই প্রক্রিয়া ব্যবহার করে। ইস্ট-এ, এনজাইমটি সাধারণ মাইকেলিস-মেন্টেন গতিবিদ্যা অনুসরণ করে এবং অক্টেমারের উপ-ইউনিটগুলির মধ্যে সহযোগিতা প্রদর্শন করে না। অন্যান্য চিনির নিউক্লিওটিডিলট্রান্সফেরেসের মতো, ইউটিপি-গ্লুকোজ-1-ফসফেট ইউরিডাইলিলট্রান্সফেরেজ ক্রিয়াকলাপের জন্য নেতিবাচকভাবে চার্জ করা ফসফেট গোষ্ঠীর বন্ধনকে স্থিতিশীল করতে দুটি ডাইভ্যালেন্ট ক্যাটায়ন প্রয়োজন। ম্যাগনেসিয়াম সাধারণত এই ভূমিকায় কাজ করে, তবে অন্যান্য আয়ন যেমন ম্যাঙ্গানিজ (II), কোবাল্ট (II) এবং নিকেল (II) সর্বোত্তম ক্রিয়াকলাপে ~75% হ্রাসের সাথে প্রতিস্থাপন করতে পারে। এক্স-রে ক্রিস্টালোগ্রাফি পরীক্ষায় দেখা গেছে যে একটি এমজি2 + আয়ন গ্লুকোজ 1-ফসফেটের উপর একটি ফসফরিল অক্সিজেন এবং ইউটিপি-র উপর একটি α-ফসফরিল অক্সিজেন দ্বারা সমন্বিত হয়। ঋণাত্মক আধানযুক্ত ফসফেটগুলিকে স্থিতিশীল করার পাশাপাশি, এম. জি. 2 + ইউ. টি. পি-র α-ফসফরাসের নিউক্লিওফিলিক আক্রমণের জন্য গ্লুকোজ 1-ফসফেটকে অভিযোজিত করে বলে মনে করা হয়। যদিও বিভিন্ন প্রজাতির মধ্যে কার্যকরীভাবে একই রকম, ইউডিপি-গ্লুকোজ পাইরোফসফোরিলেসের বিভিন্ন জীবের মধ্যে বিভিন্ন কাঠামো এবং নিয়ন্ত্রণ প্রক্রিয়া রয়েছে। অণুজীব খামিরের মধ্যে, ইউ. টি. পি-গ্লুকোজ-1-ফসফেট ইউরিডাইলিলট্রান্সফেরেজ পিএএস কাইনেজ দ্বারা ফসফোরিলেশন দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। এই ফসফোরিলেশন বিপরীতমুখী এবং গ্লাইকোজেন এবং কোষ প্রাচীর সংশ্লেষণের দিকে চিনির প্রবাহের বিভাজন নিয়ন্ত্রণ করে। উদ্ভিদের ইউ. টি. পি-গ্লুকোজ-1-ফসফেট ইউরিডাইলিলট্রান্সফেরেজ অলিগোমেরাইজেশন এবং সম্ভবত ফসফোরিলেশনের মাধ্যমে নিয়ন্ত্রিত হয়। বার্লিতে, এটি দেখানো হয়েছে যে ইউডিপি-গ্লুকোজ পাইরোফসফোরাইলেস শুধুমাত্র মনোমেরিক আকারে সক্রিয় তবে সহজেই অলিগোমার গঠন করে, যা পরামর্শ দেয় যে অলিগোমেরাইজেশন এনজাইমের নিয়ন্ত্রণের একটি রূপ হতে পারে। চালের মধ্যে, ঠান্ডা চাপ এনজাইমের এন-গ্লাইকোসাইলেশন হ্রাস করে, যা ঠান্ডার প্রতিক্রিয়ায় এনজাইমের ক্রিয়াকলাপকে পরিবর্তন করে বলে মনে করা হয়। আরাবিডোপসিসে, ইউটিপি-র দুটি আইসোজাইম রয়েছে-গ্লুকোজ-1-ফসফেট ইউরিডাইলিলট্রান্সফেরেজঃ ইউজিপি1 এবং ইউজিপি2। এই দুটি আইসোসাইমের প্রায় অভিন্ন ক্রিয়াকলাপ রয়েছে এবং শুধুমাত্র 32টি অ্যামিনো অ্যাসিডে পার্থক্য রয়েছে, যার সবগুলিই সক্রিয় স্থান থেকে দূরে প্রোটিনের বাইরের পৃষ্ঠে অবস্থিত। এই ছোটখাটো পার্থক্যগুলি আইসোজাইম ক্রিয়াকলাপের ডিফারেনশিয়াল অ্যালোস্টেরিক নিয়ন্ত্রণের অনুমতি দিতে পারে। ইউজিপি1 এবং ইউজিপি2 উদ্ভিদের বিভিন্ন অংশে ভিন্নভাবে প্রকাশ করা হয়। ইউজিপি1 অভিব্যক্তি বেশিরভাগ টিস্যুতে ব্যাপকভাবে প্রকাশ করা হয় যেখানে ইউজিপি2 প্রাথমিকভাবে ফুলের মধ্যে প্রকাশ করা হয়, যা পরামর্শ দেয় যে ইউজিপি1 হল উৎসেচকের প্রধান রূপ এবং ইউজিপি2 একটি সহায়ক কাজ করে। প্রকৃতপক্ষে, ফসফেটের ঘাটতির মতো চাপের প্রতিক্রিয়ায় ইউজিপি2 অভিব্যক্তি বৃদ্ধি পায়, যা ইঙ্গিত করে যে ইউজিপি2 সম্ভবত ইউজিপি1-এর ব্যাকআপ হিসাবে কাজ করে যখন উদ্ভিদটি পরিবেশগত চাপের মধ্যে থাকে। প্রাণী ইউ. টি. পি-গ্লুকোজ-1-ফসফেট ইউরিডাইলিলট্রান্সফেরেজ কার্যকলাপের নিয়ন্ত্রণ প্রাথমিকভাবে জিনগত উপায়ে (অর্থাৎ। প্রতিলিপি এবং অনুবাদের নিয়ন্ত্রণ)। বেশিরভাগ উৎসেচকের মতো, ইউটিপি-গ্লুকোজ-1-ফসফেট ইউরিডাইলিলট্রান্সফেরেজ তার পণ্য, ইউডিপি-গ্লুকোজ দ্বারা প্রতিরোধ করা হয়। যাইহোক, এনজাইমটি উল্লেখযোগ্য অ্যালোস্টেরিক নিয়ন্ত্রণের সাপেক্ষে নয়, যা বিভিন্ন বিপাকীয় পথে ইউডিপি-গ্লুকোজের ব্যাপক ব্যবহারের কারণে যৌক্তিক। মানুষের মধ্যে, ইউডিপি-গ্লুকোজ পাইরোফসফোরিলেস একটি অক্টেমার হিসাবে সক্রিয়। এনজাইমের ক্রিয়াকলাপ ও-গ্লাইকোসাইলেশন দ্বারাও পরিবর্তিত হয়। অন্যান্য মামালিয়ান প্রজাতির মতো, মানুষের মধ্যে দুটি ভিন্ন আইসোফর্ম রয়েছে যা জিনের বিকল্প বিভাজন দ্বারা উত্পাদিত হয়। আইসোফর্মগুলি এন-টার্মিনাস-এ মাত্র 11টি অ্যামিনো অ্যাসিড দ্বারা পৃথক হয় এবং তাদের কার্যকরী ক্রিয়াকলাপে কোনও উল্লেখযোগ্য পার্থক্য চিহ্নিত করা যায়নি। মানুষের মধ্যে, গ্যালাক্টোসেমিয়া একটি ব্যাধি যা নবজাতক এবং শিশুদের বিকাশকে প্রভাবিত করে কারণ তারা চিনির গ্যালাক্টোজকে সঠিকভাবে বিপাক করতে পারে না। অনুমান করা হয় যে ইউডিপি-গ্লুকোজ পাইরোফসফোরিলেজের অতিরিক্ত অভিব্যক্তি গ্যালাকটোসেমিয়ায় আক্রান্ত মানুষের মধ্যে উপসর্গগুলি উপশম করতে পারে। ক্যান্সার কোষে, যেখানে সাধারণত গ্লাইকোলাইসিসের হার বেশি থাকে এবং গ্লাইকোজেনের পরিমাণ কমে যায়, সেখানে ইউটিপি-গ্লুকোজ-1-ফসফেট ইউরিডাইলিলট্রান্সফেরেজের ক্রিয়াকলাপ প্রায়শই সাধারণ কোষের তুলনায় 50-60% পর্যন্ত হ্রাস পায়। ইউ. টি. পি-গ্লুকোজ-1-ফসফেট ইউরিডাইলিলট্রান্সফেরেজের অস্বাভাবিকভাবে কম ক্রিয়াকলাপ এনজাইমের মাত্রা হ্রাস এবং গ্লাইকোজেন সিন্থেস এবং ফসফোগ্লুকোম্যুটেজ সহ গ্লাইকোজেনিক পথে অন্যান্য এনজাইমের নিয়ন্ত্রণ হ্রাসের কারণে হয়। ইউ. টি. পি-গ্লুকোজ-1-ফসফেট ইউরিডাইলিলট্রান্সফেরেজ ব্যাকটেরিয়া এবং প্রোটোজোয়া সহ বিভিন্ন রোগজীবাণুতে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভাইরাল ফ্যাক্টর হিসাবে পাওয়া গেছে। উদাহরণস্বরূপ, এই উৎসেচকটি ক্যাপসুলার পলিস্যাকারাইডের জৈব সংশ্লেষণের জন্য প্রয়োজনীয় বলে মনে করা হয়েছে, যা স্ট্রেপ্টোকোকাস নিউমোনিয়ার একটি গুরুত্বপূর্ণ ভাইরাসজনিত কারণ, নিউমোনিয়া, ব্রঙ্কাইটিস এবং অন্যান্য শ্বাসকষ্টের ব্যাকটেরিয়ার কারণ। ফলস্বরূপ, এনজাইমটি ফার্মাসিউটিক্যালসের সম্ভাব্য লক্ষ্য হিসাবে মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। যাইহোক, সুনির্দিষ্টতা অর্জনের জন্য, ওষুধগুলি অবশ্যই প্রোটিনের পৃষ্ঠের অ্যালোস্টেরিক সাইটগুলিকে বিশেষভাবে লক্ষ্য করার জন্য ডিজাইন করা উচিত কারণ সক্রিয় সাইটটি প্রজাতি জুড়ে অত্যন্ত সংরক্ষিত। ইউডিপি-গ্লুকোজ পাইরোফসফোরিলেস (ইউজিপি2) সম্প্রতি মানুষের মধ্যে নোভেল নিউরোডেভেলপমেন্টাল ডিসঅর্ডারে জড়িত বলে জানা গেছে, যা বারাকাত-পেরেন্থালার সিন্ড্রোম নামেও পরিচিত। এই ব্যাধিটি প্রথম 15টি পরিবারের 22 জন ব্যক্তির মধ্যে বর্ণনা করা হয়েছিল, যা একটি গুরুতর মৃগীরোগজনিত এনসেফালোপ্যাথি, কার্যত সমস্ত বিকাশমূলক মাইলফলকের অনুপস্থিতিতে নিউরোডেভেলপমেন্টাল বিলম্ব, অপ্রয়োজনীয় খিঁচুনি, প্রগতিশীল মাইক্রোসেফালি, চাক্ষুষ ব্যাঘাত এবং অনুরূপ ছোটখাটো ডিসমর্ফিজমের সাথে উপস্থিত ছিল। বারাকাত এবং সহকর্মীরা সমস্ত আক্রান্ত ব্যক্তিদের মধ্যে একটি পুনরাবৃত্ত সমজাতীয় রূপান্তর (chr 2:64083454 A> G) চিহ্নিত করেছেন, যা ইউজিপি2-এর সংক্ষিপ্ত প্রোটিন আইসোফর্মের ট্রান্সলেশনাল স্টার্ট সাইটকে রূপান্তরিত করে। অতএব, হোমোজাইগাস মিউটেশন আশ্রয়কারী রোগীদের মধ্যে ছোট প্রোটিন আইসোফর্ম আর তৈরি করা যায় না। একই গোষ্ঠীর কার্যকরী গবেষণায় দেখা গেছে যে ছোট প্রোটিন আইসোফর্ম সাধারণত মানুষের মস্তিষ্কে প্রধানত প্রকাশিত হয়। অতএব, পুনরাবৃত্ত মিউটেশন মস্তিষ্কে ইউজিপি2-এর একটি টিস্যু-নির্দিষ্ট অনুপস্থিতির দিকে পরিচালিত করে, যা পরিবর্তিত গ্লাইকোজেন বিপাক, নিয়ন্ত্রিত অনাবৃত প্রোটিন প্রতিক্রিয়া এবং অকাল স্নায়বিক পার্থক্যের দিকে পরিচালিত করে। ইউজিপি2-এ অন্যান্য দ্বি-সমান্তরাল লস-অফ-ফাংশন মিউটেশনগুলি সম্ভবত মারাত্মক, কারণ ইউজিপি2-এর ছোট এবং দীর্ঘ উভয় আইসোফর্ম থেকে ক্ষয়প্রাপ্ত মানব ভ্রূণের স্টেম কোষগুলি কার্ডিওমায়োসাইট এবং রক্ত কোষে পার্থক্য করতে ব্যর্থ হয়। অতএব, এই নতুন রোগের সনাক্তকরণ আরও দেখায় যে আইসোফর্ম-নির্দিষ্ট স্টার্ট-লস মিউটেশনগুলি একটি প্রয়োজনীয় প্রোটিনের টিস্যু-প্রাসঙ্গিক আইসোফর্মের অভিব্যক্তি ক্ষতির কারণ হয়ে একটি জেনেটিক রোগের কারণ হতে পারে, এমনকি যখন কোনও জীব-ব্যাপী প্রোটিনের অনুপস্থিতি জীবনের সাথে অসঙ্গতিপূর্ণ হয়। বারাকাত-পেরেন্থালার সিনড্রোমের জন্য বর্তমানে কোনও থেরাপি নেই। তথ্যসূত্র বাইরের লিঙ্ক ইসি 2.7.7