Nucleotide pyrophosphatase/phosphodiesterase
ન્યુક્લિયોટાઇડ પાયરોફોસ્ફેટેઝ/ફોસ્ફોડીસ્ટેરેઝ (એન. પી. પી.) એ ડાયમેરિક ઉત્સેચકોનો એક વર્ગ છે જે ફોસ્ફેટ ડાઇસ્ટર બોન્ડ્સના હાઇડ્રોલિસિસને ઉત્પ્રેરિત કરે છે. એન. પી. પી. ઉત્સેચકોના આલ્કલાઇન ફોસ્ફેટેઝ (એ. પી.) સુપરફેમિલી સાથે સંબંધિત છે. મનુષ્યો સાત જાણીતા એન. પી. પી. આઇસોફોર્મ્સને વ્યક્ત કરે છે, જેમાંથી કેટલાક ન્યુક્લિયોટાઇડ સબસ્ટ્રેટ્સને પસંદ કરે છે, જેમાંથી કેટલાક ફોસ્ફોલિપિડ સબસ્ટ્રેટ્સને પસંદ કરે છે, અને અન્ય એવા સબસ્ટ્રેટ્સને પસંદ કરે છે જે હજુ સુધી નક્કી કરવામાં આવ્યા નથી. યુકેરીયોટ્સમાં, મોટાભાગના એન. પી. પી. કોષ પટલમાં સ્થિત હોય છે અને વિવિધ પ્રકારની જૈવિક પ્રક્રિયાઓને અસર કરવા માટે બાહ્યકોષીય ફોસ્ફેટ ડાઇસ્ટર્સને હાઇડ્રોલાઇઝ કરે છે. બેક્ટેરિયલ એન. પી. પી. ને પેરિપ્લાઝમમાં સ્થાનિકીકરણ કરવાનું માનવામાં આવે છે. માળખું એન. પી. પી. ની ઉત્પ્રેરક સાઇટમાં બે-ધાતુ-આયન (બાયમેટાલો) Zn2 + ઉત્પ્રેરક કોરનો સમાવેશ થાય છે. આ Zn2 + ઉત્પ્રેરક ઘટકો એન. પી. પી. ફોસ્ફોરિલ ટ્રાન્સફર પ્રતિક્રિયાની સંક્રમણ સ્થિતિને સ્થિર કરે છે. પદ્ધતિ ઝાંખી એન. પી. પી. ફોસ્ફોડીસ્ટર સબસ્ટ્રેટ પર એક એસ્ટર બોન્ડના ન્યુક્લિયોફિલિક અવેજીને ઉત્પ્રેરિત કરે છે. તેમાં ન્યુક્લિયોસાઇડ બંધનકર્તા પોકેટ છે જે સક્રિય સ્થળમાંથી ફોસ્ફોલિપિડ સબસ્ટ્રેટ્સને બાકાત રાખે છે. થ્રેઓનિન ન્યુક્લિયોફાઇલને સ્થળ-નિર્દેશિત મ્યુટેજેનેસિસ દ્વારા ઓળખવામાં આવ્યું છે, અને પ્રતિક્રિયા ફોસ્ફરસ કેન્દ્રના સ્ટીરિયોકેમિસ્ટ્રીને ઊંધી કરે છે. બોન્ડના ભંગાણ અને રચનાનો ક્રમ હજુ ઉકેલાયો નથી. ચાલુ તપાસ એન. પી. પી.-ઉત્પ્રેરક ફોસ્ફોરિલ ટ્રાન્સફરની પદ્ધતિ માટે ત્રણ આત્યંતિક શક્યતાઓ પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવી છે. તેઓ તે ક્રમ દ્વારા અલગ પડે છે જેમાં ફોસ્ફરસ સાથેના બંધ બનાવવામાં આવે છે અને તૂટી જાય છે. આ ઘટના સૂક્ષ્મ હોવા છતાં, એપી સુપરફેમિલી ઉત્સેચકોની શારીરિક ભૂમિકાઓને સમજવા માટે અને મોલેક્યુલર ડાયનેમિક મોડેલિંગ માટે પણ તે મહત્વપૂર્ણ છે. આત્યંતિક યાંત્રિક દૃશ્યોઃ 1) બે-પગલાંની "વિઘટનકારી" (નાબૂદી-ઉમેરો અથવા DN + AN) પદ્ધતિ જે ત્રિકોણીય મેટાફોસ્ફેટ મધ્યવર્તી દ્વારા આગળ વધે છે. આ પદ્ધતિ જમણી બાજુની આકૃતિમાં લાલ ડાશવાળી રેખાઓ દ્વારા રજૂ થાય છે. 2) બે પગલાંની "સહયોગી" (એડિશન-એલિમિનેશન અથવા એ. એન. + ડી. એન.) પદ્ધતિ જે પેન્ટાવેલેન્ટ ફોસ્ફોરેન મધ્યવર્તી દ્વારા આગળ વધે છે. આ જમણી બાજુની આકૃતિમાં વાદળી દોરવામાં આવેલી રેખાઓ દ્વારા રજૂ થાય છે. 3) એસ. એન. 2 અવેજી માટે સમાન એક-પગલું સંપૂર્ણપણે સુમેળ પદ્ધતિ. બંધની રચના અને ભંગાણ એક સાથે અને સમાન દરે થાય છે. આ જમણી બાજુની આકૃતિમાં કાળી દોરવામાં આવેલી રેખા દ્વારા રજૂ થાય છે. ઉપરોક્ત ત્રણ કિસ્સાઓ પ્રતિક્રિયા પદ્ધતિ માટેના મૂળ સ્વરૂપોનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, અને વાસ્તવિક પદ્ધતિ કદાચ તેમની વચ્ચે ક્યાંક પડે છે. આકૃતિમાં લાલ અને વાદળી બિંદુવાળી રેખાઓ છે. 2a વધુ વાસ્તવિક "સંકલિત" પદ્ધતિઓનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે જેમાં ઉમેરો અને નાબૂદી ઓવરલેપ થાય છે, પરંતુ તે સંપૂર્ણપણે સુમેળમાં નથી. બે પગલાંના પ્રારંભિક દરમાં તફાવત સંક્રમણ સ્થિતિ (ટી. એસ.) માં અલગ ચાર્જ વિતરણ સૂચવે છે. જ્યારે વધારાનું પગલું નાબૂદી કરતાં વધુ ઝડપથી થાય છે (એક ANDN પદ્ધતિ), ત્યારે ન્યુક્લિયોફાઇલ પર વધુ હકારાત્મક ચાર્જ વિકસે છે, અને સંક્રમણ સ્થિતિને "ચુસ્ત" કહેવામાં આવે છે. તેનાથી વિપરીત, જો એલિમિનેશન એડિશન (DNAN) કરતાં વધુ ઝડપથી થાય છે, તો સંક્રમણ સ્થિતિને "છૂટક" ગણવામાં આવે છે. લોપેઝ-કેનટ એટ અલ. વર્ણસંકર ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ/મોલેક્યુલર મિકેનિક્સ મોડેલનો ઉપયોગ કરીને ફોસ્ફોડીસ્ટર સબસ્ટ્રેટના પ્રતિરૂપિત અવેજી. નોંધપાત્ર રીતે, આ નમૂનાએ જલીય દ્રાવણમાં ANDN સંયુક્ત પદ્ધતિની આગાહી કરી હતી, પરંતુ Xac NPPના સક્રિય સ્થળે DNAN પદ્ધતિની આગાહી કરી હતી. જો કે એન. પી. પી. મુખ્યત્વે ફોસ્ફોડીસ્ટર હાઇડ્રોલિસિસને ઉત્પ્રેરિત કરે છે, તેમ છતાં એન્ઝાઇમ ફોસ્ફેટ મોનોસ્ટર્સના હાઇડ્રોલિસિસને પણ ઉત્પ્રેરિત કરશે, જોકે ઘણી ઓછી હદ સુધી. એન. પી. પી. ડાઇસ્ટર સબસ્ટ્રેટની ઓળખના આધારે 102-106 ના પરિબળો દ્વારા મોનોસ્ટર પર ફોસ્ફેટ ડાઇસ્ટરને પ્રાધાન્યપૂર્વક હાઇડ્રોલાઇઝ કરે છે. ગૌણ સબસ્ટ્રેટ સાથેની પ્રતિક્રિયાને ઉત્પ્રેરિત કરવાની આ ક્ષમતાને એન્ઝાઇમ પ્રોમિસ્કીટી તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, અને એન. પી. પી. ના ઉત્ક્રાંતિના ઇતિહાસમાં ભૂમિકા ભજવી હોઈ શકે છે. એન. પી. પી. ની સ્વચ્છંદતા ઉત્સેચકને આલ્કલાઇન ફોસ્ફેટ સુપરફેમિલીના અન્ય સભ્ય આલ્કલાઇન ફોસ્ફેટેઝ (એ. પી.) સાથે સબસ્ટ્રેટ્સ વહેંચવા માટે સક્ષમ બનાવે છે. આલ્કલાઇન ફોસ્ફેટેઝ મુખ્યત્વે ફોસ્ફેટ મોનોએસ્ટર બોન્ડ્સને હાઇડ્રોલાઇઝ કરે છે, પરંતુ તે ફોસ્ફેટ ડાઇસ્ટર બોન્ડ્સને હાઇડ્રોલાઇઝ કરવા તરફ થોડી અસ્પષ્ટતા દર્શાવે છે, જે તેને એન. પી. પી. ની વિરુદ્ધ બનાવે છે. આ બે ઉત્સેચકોની સક્રિય સાઇટ્સ નોંધપાત્ર સમાનતા દર્શાવે છે, એટલે કે લગભગ સુપરઇમ્પોઝેબલ Zn2 + બાયમેટાલો ઉત્પ્રેરક કેન્દ્રોની હાજરીમાં. બાયમેટાલો કોર ઉપરાંત, એપી તેની સક્રિય સાઇટમાં Mg2 + આયન પણ ધરાવે છે. જૈવિક કાર્ય એન. પી. પી. ને અસ્થિ ખનિજીકરણ, પ્યુરિન ન્યુક્લિયોટાઇડ અને ઇન્સ્યુલિન સિગ્નલિંગ અને કોષના તફાવત અને ગતિશીલતા સહિત અનેક જૈવિક પ્રક્રિયાઓમાં સામેલ કરવામાં આવ્યા છે. તેઓ સામાન્ય રીતે ટ્રાન્સક્રિપ્શનલ સ્તરે નિયંત્રિત થાય છે. સસ્તન આઈસોફોર્મ્સ ન્યુક્લિયોટાઇડ પાયરોફોસ્ફેટેઝ/ફોસ્ફોડીસ્ટેરેઝ I એન. પી. પી. 1 વિભાજીત કોષોની ઉચ્ચ પ્યુરિન અને પાયરિમિડીન જરૂરિયાતોને પહોંચી વળવા માટે બાહ્યકોષીય ન્યુક્લિયોટાઇડ્સને સાફ કરવામાં મદદ કરે છે. ટી-કોષોમાં, તે એડેનોસિનના સ્ત્રોત તરીકે નજીકના મૃત કોષોમાંથી NAD + ને દૂર કરી શકે છે. હાડકાના કોષોમાં એન. પી. પી. 1 દ્વારા ઉત્પાદિત પાયરોફોસ્ફેટ કેલ્શિયમ ફોસ્ફેટ જમા કરવા માટે ફોસ્ફેટ સ્રોત અને કેલ્સિફિકેશનના અવરોધક મોડ્યુલેટર તરીકે કામ કરે છે તેવું માનવામાં આવે છે. પાયરોફોસ્ફેટ/ફોસ્ફેટનું સંતુલન જાળવવા માટે એન. પી. પી. 1 મહત્વપૂર્ણ હોવાનું જણાય છે. એન્ઝાઇમની વધુ પડતી સક્રિયતા કોન્ડ્રોકેલ્સિનોસિસ સાથે સંકળાયેલી છે, જ્યારે ઉણપ પેથોલોજીકલ કેલ્સિફિકેશન સાથે સંકળાયેલી છે. એન. પી. પી. 1 ઈન વિટ્રોમાં ઇન્સ્યુલિન રીસેપ્ટરને અટકાવે છે. 2005માં, આઇસોફોર્મની અતિશય અભિવ્યક્તિને ઉંદરમાં ઇન્સ્યુલિન પ્રતિકારમાં સામેલ કરવામાં આવી હતી. તે મનુષ્યમાં ઇન્સ્યુલિન પ્રતિકાર અને પ્રકાર 2 ડાયાબિટીસ સાથે સંકળાયેલું છે. એન. પી. પી. 2 એન. પી. પી. 2, જે મનુષ્યમાં ઓટોટેક્સિન તરીકે ઓળખાય છે, તે મુખ્યત્વે કોષ ગતિશીલતાના માર્ગોમાં કાર્ય કરે છે. તેની સક્રિય સાઇટ કામગીરી સાથે, એન. પી. પી. 2 પિકોમોલર સાંદ્રતા પર સેલ્યુલર સ્થળાંતરને પ્રોત્સાહન આપે છે. એન. પી. પી. 2 ના દ્રાવ્ય સ્પ્લાઇસ પ્રકારો કેન્સર મેટાસ્ટેસિસ માટે મહત્વપૂર્ણ હોવાનું માનવામાં આવે છે, અને ગાંઠોમાં એન્જીયોજેનિક ગુણધર્મો પણ દર્શાવે છે. એન. પી. પી. 3 એ કદાચ આંતરડા અને યકૃતમાં ન્યુક્લિયોટાઇડ ચયાપચયમાં મુખ્ય ફાળો આપનાર છે. આંતરડાના એન. પી. પી. 3 ખોરાકમાંથી મેળવેલા ન્યુક્લિયોટાઇડ્સને હાઇડ્રોલાઇઝ કરવામાં સામેલ હશે. પિત્તના સ્ત્રાવને નિયંત્રિત કરવા માટે યકૃત પિત્તમાં ATP અને ADP છોડે છે. તે પછીથી સંભવતઃ એન. પી. પી. 3 ધરાવતા માર્ગ દ્વારા એડેનોસિનને પુનઃપ્રાપ્ત કરે છે. ઇવોલ્યુશન એન. પી. પી. આલ્કલાઇન ફોસ્ફેટેઝ સુપરફેમિલી સાથે સંબંધિત છે, જે ઉત્ક્રાંતિ સંબંધિત ઉત્સેચકોનું જૂથ છે જે ફોસ્ફોરિલ અને સલ્ફ્યુરિલ ટ્રાન્સફર પ્રતિક્રિયાઓને ઉત્પ્રેરિત કરે છે. આ જૂથમાં ફોસ્ફોમોનોએસ્ટેરેસ, ફોસ્ફોડીસ્ટેરેસ, ફોસ્ફોગ્લિસરેટ મ્યુટેસ, ફોસ્ફોફેનોમ્યુટેસ અને સલ્ફેટેસનો સમાવેશ થાય છે. સંદર્ભો પ્રોટીન માળખું જાણીતા માળખાના બાયોકેમિસ્ટ્રી ઉત્સેચકો