Papain-like protease
પેપેઇન જેવા પ્રોટીએઝીસ (અથવા પેપેઇન જેવા (સિસ્ટીન) પેપ્ટિડેઝીસ; સંક્ષિપ્તમાં પી. એલ. પી. અથવા પી. એલ. સી. પી.) એ સિસ્ટીન પ્રોટીએઝ ઉત્સેચકોનું એક મોટું પ્રોટીન કુટુંબ છે જે જૂથના નામના સભ્ય, પેપેઇન સાથે માળખાકીય અને ઉત્સેચકીય ગુણધર્મો ધરાવે છે. તેઓ જીવનના તમામ ક્ષેત્રોમાં જોવા મળે છે. પ્રાણીઓમાં, આ જૂથને ઘણીવાર સિસ્ટીન કેથેપ્સિન અથવા જૂના સાહિત્યમાં, લાઇસોસોમલ પેપ્ટિડેઝ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. MEROPS પ્રોટીઝ એન્ઝાઇમ વર્ગીકરણ પ્રણાલીમાં, પેપેઇન જેવા પ્રોટીઝ ક્લાન CA બનાવે છે. પેપેઇન જેવા પ્રોટીઝિસ એક સામાન્ય ઉત્પ્રેરક ડાયડ સક્રિય સ્થળ ધરાવે છે જેમાં સિસ્ટીન એમિનો એસિડ અવશેષો હોય છે જે ન્યુક્લિયોફાઇલ તરીકે કામ કરે છે. માનવ જીનોમ અગિયાર સિસ્ટીન કેથેપ્સિનને એન્કોડ કરે છે જે શારીરિક કાર્યોની વ્યાપક શ્રેણી ધરાવે છે. કેટલાક પરોપજીવીઓમાં પેપેઇન જેવા પ્રોટીએઝની યજમાન આક્રમણમાં ભૂમિકા હોય છે, જેમ કે ટ્રીપાનોસોમા ક્રુઝીમાંથી ક્રુઝિપેઇન. છોડમાં, તેઓ યજમાન સંરક્ષણ અને વિકાસમાં સામેલ હોય છે. પ્રોકેરીયોટ્સમાંથી પેપેઇન જેવા પ્રોટીએઝના અભ્યાસોએ તેમના યુકેરીયોટિક સમકક્ષોને પાછળ રાખી દીધા છે. સેલ્યુલર સજીવોમાં તેઓ પ્રીપ્રોએન્ઝાઇમ્સ તરીકે સંશ્લેષિત થાય છે જે પરિપક્વ થાય ત્યાં સુધી ઉત્સેચકીય રીતે સક્રિય નથી, અને તેમની પ્રવૃત્તિઓ કડક રીતે નિયંત્રિત થાય છે, ઘણીવાર સિસ્ટેટીન જેવા એન્ડોજેનસ પ્રોટીઝ અવરોધકોની હાજરી દ્વારા. કોરોનાવાયરસ સાર્સ-કોવ અને સાર્સ-કોવ-2 જેવા નોંધપાત્ર માનવ પેથોજેન્સ સહિત ઘણા આર. એન. એ. વાયરસમાં, પેપેઇન જેવા પ્રોટીઝ પ્રોટીન ડોમેન્સ ઘણીવાર પોલીપ્રોટીનને પરિપક્વ વાયરલ બિન-માળખાકીય પ્રોટીનમાં પ્રક્રિયા કરવામાં ભૂમિકા ભજવે છે. ઘણા પેપેઇન જેવા પ્રોટીએઝને સંભવિત દવાના લક્ષ્યાંક ગણવામાં આવે છે. વર્ગીકરણ પ્રોટીઝ એન્ઝાઇમ વર્ગીકરણની એમ. ઇ. આર. ઓ. પી. એસ. પ્રણાલી કુળ સી. એ. ને પેપેઇન જેવા પ્રોટીઝ ધરાવતા તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરે છે. તેઓ સહિયારા ઉત્ક્રાંતિ મૂળ ધરાવતા હોવાનું માનવામાં આવે છે. 2021 સુધીમાં, આ કુળમાં 45 પરિવારો હતા. રચના એક્સ-રે ક્રિસ્ટલોગ્રાફી દ્વારા પ્રાયોગિક રીતે નક્કી કરવામાં આવેલી પેપેઇનની રચના પ્રારંભિક પ્રોટીન રચનાઓમાંની એક હતી. ઘણા પેપેઇન જેવા પ્રોટીઝ ઉત્સેચકો મોનોમર્સ તરીકે કાર્ય કરે છે, જોકે કેથેપ્સિન સી (ડિપેપ્ટિડાઇલ-પેપ્ટિડેઝ I) જેવા કેટલાક, હોમોટેટ્રામર્સ છે. પરિપક્વ મોનોમર માળખું લાક્ષણિક રીતે બે લોબ અથવા પેટા-ડોમેનમાં વહેંચાયેલું છે, જેને એલ-ડોમેન (એન-ટર્મિનલ) અને આર-ડોમેન (સી-ટર્મિનલ) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, જ્યાં સક્રિય સાઇટ તેમની વચ્ચે સ્થિત છે. એલ-ડોમેન મુખ્યત્વે હેલિકલ હોય છે જ્યારે આર-ડોમેન બીટા-બેરલ જેવા આકારમાં બીટા-શીટ્સ ધરાવે છે, જે હેલિક્સથી ઘેરાયેલું હોય છે. એન્ઝાઇમ સબસ્ટ્રેટ વિસ્તૃત રચનામાં બંને ક્ષેત્રો સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. પેપેઇન જેવા પ્રોટીએઝીસને ઘણીવાર પ્રીપ્રોએન્ઝાઇમ્સ અથવા ઉત્સેચકીય રીતે નિષ્ક્રિય અગ્રદૂત તરીકે સંશ્લેષણ કરવામાં આવે છે. એન-ટર્મિનસ પર સિગ્નલ પેપ્ટાઇડ, જે સબસેલ્યુલર સ્થાનિકીકરણ સિગ્નલ તરીકે કામ કરે છે, તેને સિગ્નલ પેપ્ટિડેઝ દ્વારા ઝાયમોજેન બનાવવા માટે વિભાજીત કરવામાં આવે છે. એન-લિન્ક્ડ ગ્લાયકોસિલેશનના સ્વરૂપમાં અનુવાદ પછીનો ફેરફાર પણ સમાંતર થાય છે. પ્રોપેપ્ટાઇડની હાજરીને કારણે ઝાયમોજન હજુ પણ નિષ્ક્રિય છે જે સક્રિય સ્થળની પહોંચ અવરોધિત કરનાર અવરોધક તરીકે કાર્ય કરે છે. પ્રોપેપ્ટાઇડને પ્રોટીઓલિસિસ દ્વારા દૂર કરીને પુખ્ત એન્ઝાઇમ બનાવવામાં આવે છે. કેટેલિટિક મિકેનિઝમ પેપેઇન જેવા પ્રોટીએઝમાં ઉત્પ્રેરક ડાયડ હોય છે જેમાં સિસ્ટીન અને હિસ્ટિડાઇન અવશેષો હોય છે, જે તેમની ચાર્જ્ડ થિયોલેટ અને ઇમિડાઝોલિયમ બાજુની સાંકળો દ્વારા આયન જોડી બનાવે છે. નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ સિસ્ટીન થિયોલેટ ન્યુક્લિયોફાઇલ તરીકે કાર્ય કરે છે. વધારાના પડોશી અવશેષો-એસ્પાર્ટેટ, એસ્પેરાજિન અથવા ગ્લુટામાઇન-ઉત્પ્રેરક અવશેષોને સ્થાન આપે છે; પેપેઇનમાં, જરૂરી ઉત્પ્રેરક અવશેષો સિસ્ટીન, હિસ્ટિડીન અને એસ્પાર્ટેટને કેટલીકવાર ઉત્પ્રેરક ત્રિપુટી (સેરીન પ્રોટીએઝની જેમ) કહેવામાં આવે છે. પેપેઇન જેવા પ્રોટીએઝીસ સામાન્ય રીતે એન્ડોપેપ્ટિડેઝીસ હોય છે, પરંતુ જૂથના કેટલાક સભ્યો પણ, અથવા તો સંપૂર્ણપણે, એક્સોપેપ્ટિડેઝીસ હોય છે. કોરોનાવાયરસ સહિત કેટલાક વાયરલ પેપેઇન જેવા પ્રોટીએઝિસ, આઇસોપેપ્ટાઇડ બોન્ડ્સને પણ તોડી શકે છે અને ડ્યુબિક્વિટિનેસિસ તરીકે કામ કરી શકે છે. કાર્ય યુકેરીયોટ્સ સસ્તન પ્રાણીઓમાં, ખાસ કરીને સસ્તન પ્રાણીઓના જીવવિજ્ઞાનમાં, પેપેઇન જેવા પ્રોટીઝ પરિવારના સભ્યોને સામાન્ય રીતે સિસ્ટીન કેથેપ્સિન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે-એટલે કે, કેથેપ્સિન તરીકે ઓળખાતા પ્રોટીઝના જૂથના સિસ્ટીન પ્રોટીઝ સભ્યો (જેમાં સિસ્ટીન, સેરીન અને એસ્પાર્ટિક પ્રોટીઝનો સમાવેશ થાય છે). મનુષ્યોમાં, 11 સિસ્ટીન કેથેપ્સિન હોય છેઃ બી, સી, એફ, એચ, કે, એલ, ઓ, એસ, વી, એક્સ અને ડબલ્યુ. મોટાભાગના કેથેપ્સિન સમગ્ર શરીરમાં વ્યક્ત થાય છે, પરંતુ કેટલાકમાં સંકુચિત પેશી વિતરણ હોય છે. ઐતિહાસિક રીતે લાયસોસોમલ પ્રોટીએઝિસ તરીકે ઓળખાય છે અને મુખ્યત્વે પ્રોટીન કેટાબોલિઝમમાં તેમની ભૂમિકા માટે અભ્યાસ કરવામાં આવે છે, તેમ છતાં સિસ્ટીન કેથેપ્સિનને સંખ્યાબંધ શારીરિક પ્રક્રિયાઓ અને રોગની સ્થિતિમાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવતા હોવાનું ઓળખવામાં આવ્યું છે. સામાન્ય શારીરિક પ્રક્રિયાઓના ભાગરૂપે, તેઓ અનુકૂલનશીલ રોગપ્રતિકારક તંત્રના ભાગ રૂપે એન્ટિજેન પ્રસ્તુતિના મુખ્ય પગલાઓ, બાહ્યકોષીય મેટ્રિક્સનું પુનઃનિર્માણ, કેરાટિનોસાઇટ્સનું વિભેદન અને પેપ્ટાઇડ હોર્મોન્સની પ્રક્રિયામાં સામેલ છે. સિસ્ટીન કેથેપ્સિન કેન્સર અને ગાંઠની પ્રગતિ, રક્તવાહિની રોગ, સ્વયંપ્રતિરક્ષા રોગ અને અન્ય માનવ સ્વાસ્થ્યની સ્થિતિઓ સાથે સંકળાયેલા છે. કેથેપ્સિન K હાડકાના પુનઃશોષણમાં ભૂમિકા ભજવે છે અને તેનો ઓસ્ટીયોપોરોસિસ માટે દવા લક્ષ્ય તરીકે અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે. પરોપજીવીઓ હેલ્મિન્થ (પરોપજીવી કૃમિ) સહિત સંખ્યાબંધ પરોપજીવીઓ, તેમના યજમાનો પર આક્રમણ કરવા માટે પદ્ધતિ તરીકે પેપેઇન જેવા પ્રોટીઝનો ઉપયોગ કરે છે. ઉદાહરણોમાં ટોક્સોપ્લાઝમા ગોંડી અને જિયાર્ડિયા લેમ્બિલિયાનો સમાવેશ થાય છે. ઘણા ફ્લેટવોર્મ્સમાં, સિસ્ટીન કેથેપ્સિનની અભિવ્યક્તિનું ખૂબ જ ઊંચું સ્તર હોય છે; લીવર ફ્લૂક ફેસિઓલા હેપેટિકામાં, જનીન ડુપ્લિકેશન કેથેપ્સિન એલ જેવા એન્ઝાઇમના 20 થી વધુ પેરાલોગ્સ ઉત્પન્ન કરે છે. સિસ્ટીન કેથેપ્સિન એ એકકોશિક પરોપજીવી લીશમેનિયાના સામાન્ય જીવન ચક્રનો પણ એક ભાગ છે, જ્યાં તેઓ વાઈરુલેન્સ પરિબળો તરીકે કામ કરે છે. એન્ઝાઇમ અને સંભવિત દવા લક્ષ્ય ક્રુઝિપેઇન પરોપજીવી ટ્રાઇપાનોસોમા ક્રુઝીના જીવન ચક્ર માટે મહત્વપૂર્ણ છે, જે ચાગસ રોગનું કારણ બને છે. પેપેઇન જેવા પ્રોટીઝ પરિવારના છોડ છોડના વિકાસમાં સંખ્યાબંધ મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે, જેમાં બીજ અંકુરણ, પાંદડાનું વૃદ્ધત્વ અને અજૈવિક તાણનો પ્રતિસાદ સામેલ છે. પેપેઇન જેવા પ્રોટીએઝ છોડમાં પ્રોગ્રામ કરેલ કોષના મૃત્યુના નિયમનમાં સામેલ છે, ઉદાહરણ તરીકે પરાગના વિકાસ દરમિયાન ટેપેટમમાં. તેઓ જંતુઓ અને પેથોજેન્સ સામે રક્ષણ પૂરું પાડતી છોડની રોગપ્રતિકારક શક્તિમાં પણ મહત્વપૂર્ણ છે. પ્લાન્ટ પેપેઇન જેવા પ્રોટીએઝ અને પેથોજેન પ્રતિક્રિયાઓ વચ્ચેના સંબંધ-જેમ કે સિસ્ટેટિન અવરોધકો-ને ઉત્ક્રાંતિવાદી હથિયારોની સ્પર્ધા તરીકે વર્ણવવામાં આવ્યા છે. છોડમાં કેટલાક પી. એલ. પી. પરિવારના સભ્યો રાંધણ અને વ્યાપારી ઉપયોગો ધરાવે છે. પરિવારના નામના સભ્ય, પપૈન, પપૈયામાંથી મેળવેલ પ્રોટીઝ છે, જેનો ઉપયોગ માંસના ટેન્ડરાઇઝર તરીકે થાય છે. સમાન પરંતુ ઓછા વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતા વનસ્પતિ ઉત્પાદનોમાં અનાનસમાંથી બ્રોમેલેન અને અંજીરમાંથી ફિસિનનો સમાવેશ થાય છે. જો કે પેપેઇન જેવા પ્રોટીઝિસ જીવનના તમામ ક્ષેત્રોમાં જોવા મળે છે, તેમ છતાં યુકેરીયોટ્સની સરખામણીમાં પ્રોકેરીયોટ્સમાં તેનો ઓછો સારી રીતે અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે. માત્ર થોડા પ્રોકેરીયોટિક પી. એલ. પી. ઉત્સેચકોને એક્સ-રે ક્રિસ્ટલોગ્રાફી અથવા ઉત્સેચકીય અભ્યાસો દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવ્યા છે, મોટે ભાગે પેથોજેનિક બેક્ટેરિયામાંથી, જેમાં સ્ટ્રેપ્ટોકોકસ પાયોજીન્સમાંથી સ્ટ્રેપ્ટોપેઇનનો સમાવેશ થાય છે; ઝાયલેલેઇન, પ્લાન્ટ પેથોજેન ઝાયલેલા ફાસ્ટિડિઓસામાંથી; ક્લોસ્ટ્રિડિયમ ડિફિસાઇલમાંથી સીડબ્લ્યુપી84; અને લીજીઓનેલા ન્યુમોફિલામાંથી એલ. પી. જી. 2622. વાયરસ પેપેઇન જેવા પ્રોટીઝ પરિવારમાં સંખ્યાબંધ પ્રોટીન ડોમેન્સનો સમાવેશ થાય છે જે આર. એન. એ. વાયરસ દ્વારા વ્યક્ત મોટા પોલિપ્રોટીનમાં જોવા મળે છે. શ્રેષ્ઠ અભ્યાસ કરાયેલ વાયરલ પી. એલ. પી. માં નિડોવાયરસમાંથી નિડોવાયરલ પેપેઇન જેવા પ્રોટીઝ ડોમેન્સ છે, ખાસ કરીને કોરોનાવાયરસમાંથી. આ પી. એલ. પી. ઘણી ક્લેવેજ ઘટનાઓ માટે જવાબદાર છે જે મોટા પોલિપ્રોટીનને વાયરલ બિન-માળખાકીય પ્રોટીનમાં પ્રક્રિયા કરે છે, જો કે તેઓ 3 સી જેવા પ્રોટીઝ (જેને મુખ્ય પ્રોટીઝ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે) કરતા ઓછા ક્લેવેજ કરે છે. કોરોનાવાયરસ પી. એલ. પી. એ બહુવિધ કાર્યાત્મક ઉત્સેચકો છે જે યુબીક્વિટિન જેવા પ્રોટીન ISG15 સામે સમાન પ્રવૃત્તિ સાથે ડ્યુબીક્વિટિનસેસ (યુબીક્વિટિન સાથે આઇસોપેપ્ટાઇડ બોન્ડને તોડવું) અને "ડીઆઈએસજીઇલેટિંગ ઉત્સેચકો" તરીકે પણ કાર્ય કરી શકે છે. SARS-CoV, MERS-CoV અને SARS-CoV-2 સહિતના માનવ પેથોજેન્સમાં, PLP ડોમેન વાયરલ પ્રતિકૃતિ માટે જરૂરી છે અને તેથી એન્ટિવાયરલ દવાઓના વિકાસ માટે દવાનું લક્ષ્ય માનવામાં આવે છે. સંદર્ભો રક્ષણ