Cyclotide
બાયોકેમિસ્ટ્રીમાં, સાયક્લોટાઇડ્સ નાના, ડાયસલ્ફાઇડથી સમૃદ્ધ પેપ્ટાઇડ્સ છે જે છોડમાંથી અલગ પડે છે. સામાન્ય રીતે 28-37 એમિનો એસિડ ધરાવતા, તેઓ તેમના હેડ-ટુ-ટેલ સાયક્લાઇઝ્ડ પેપ્ટાઇડ બેકબોન અને તેમના ત્રણ ડાયસલ્ફાઇડ બોન્ડ્સની ઇન્ટરલોકિંગ ગોઠવણી દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. આ સંયુક્ત લક્ષણોને ચક્રીય સિસ્ટીન ગાંઠ (સી. સી. કે.) રચના તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આજની તારીખે, રુબિયેસી, વાયોલેસી અને ક્યુકર્બિટેસી પરિવારોની પ્રજાતિઓમાંથી 100 થી વધુ સાયક્લોટાઇડ્સને અલગ કરવામાં આવ્યા છે અને લાક્ષણિકતા આપવામાં આવી છે. ફેબેસી અને પોએસી જેવા કૃષિ ક્ષેત્રે મહત્વપૂર્ણ પરિવારોમાં પણ સાયક્લોટાઇડ્સની ઓળખ કરવામાં આવી છે. માળખું સાયક્લોટાઇડ્સ તેમના ઇન્ટરલોકિંગ ડાયસલ્ફાઇડ બોન્ડ્સ અને ચક્રીય પેપ્ટાઇડ બેકબોનને કારણે સારી રીતે વ્યાખ્યાયિત ત્રિ-પરિમાણીય માળખું ધરાવે છે. બેકબોન લૂપ્સ અને પસંદ કરેલા અવશેષોને દિશા નિર્ધારિત કરવામાં મદદ કરવા માટે માળખા પર લેબલ કરવામાં આવે છે. આ પેપ્ટાઇડ માટેનો એમિનો એસિડ ક્રમ (એક અક્ષર એમિનો એસિડ પ્રતિનિધિત્વ) જમણી બાજુના અનુક્રમ આકૃતિ પર દર્શાવવામાં આવ્યો છે. ચક્રીય પેપ્ટાઇડ્સની એક રસપ્રદ વિશેષતા એ છે કે પેપ્ટાઇડ ક્રમનું જ્ઞાન પૂર્વજોના માથા અને પૂંછડીને જાહેર કરતું નથી; આ માટે જનીન ક્રમનું જ્ઞાન જરૂરી છે. કલાટા બી1ના કિસ્સામાં સૂચવેલા ગ્લાયસીન (જી) અને એસ્પેરાજિન (એન) એમિનો એસિડ એ અંતિમ અવશેષો છે જે પેપ્ટાઇડને ચક્રીય બનાવવા માટે પેપ્ટાઇડ બંધમાં જોડાયેલા હોય છે. જૈવિક કાર્ય સાયક્લોટાઇડ્સમાં જૈવિક પ્રવૃત્તિઓની વિશાળ શ્રેણી હોવાનું નોંધવામાં આવ્યું છે, જેમાં એન્ટિ-એચઆઇવી, જંતુનાશક, એન્ટિ-ટ્યુમર, એન્ટિફુલિંગ, એન્ટિ-માઇક્રોબાયલ, હેમોલિટિક, ન્યુરોટેન્સિન એન્ટાગોનિઝમ, ટ્રિપ્સિન અવરોધ અને ગર્ભાશયની પ્રવૃત્તિઓનો સમાવેશ થાય છે. ગર્ભાશયના સંકોચનને પ્રેરિત કરવાની ક્ષમતાએ કલાટા બી 1 ની પ્રારંભિક શોધને પ્રેરિત કરી. સાયક્લોટાઇડ્સ કલાટા બી1 અને કલાટા બી2ની શક્તિશાળી જંતુનાશક પ્રવૃત્તિએ એવી માન્યતાને પ્રેરિત કરી છે કે સાયક્લોટાઇડ્સ છોડના યજમાન-સંરક્ષણ એજન્ટો તરીકે કામ કરે છે. અવલોકન કે એક જ છોડમાં ડઝનેક કે તેથી વધુ સાયક્લોટાઇડ્સ હાજર હોઈ શકે છે અને સાયક્લોટાઇડ આર્કિટેક્ચરમાં સંરક્ષિત કોરનો સમાવેશ થાય છે જેના પર હાયપરવેરિયેબલ લૂપ્સની શ્રેણી પ્રદર્શિત થાય છે તે સૂચવે છે કે સાયક્લોટાઇડ્સ એક સાથે ઘણા જંતુઓ/પેથોજેન્સને નિશાન બનાવી શકે છે. એમિનો એસિડ સિક્વન્સ જાણીતા સાયક્લોટાઇડ્સના સ્યુટનું વિશ્લેષણ ઘણી અનુક્રમ સમાનતાઓ દર્શાવે છે જે તેમના અનન્ય ભૌતિક-રાસાયણિક ગુણધર્મો, બાયોએક્ટિવિટીઝ અને હોમોલોજીને સમજવા માટે મહત્વપૂર્ણ છે. સાયક્લોટાઇડ્સ બે મુખ્ય માળખાકીય પેટા પરિવારોમાં આવે છે. મોબિયસ સાઇક્લોટાઇડ્સ, જે બન્નેમાં ઓછા સામાન્ય છે, તેમાં લૂપ 5માં સિસ-પ્રોલાઇન હોય છે જે સ્થાનિક 180° બેકબોન ટ્વિસ્ટને પ્રેરિત કરે છે (તેથી તેને મોબિયસ સ્ટ્રીપ સાથે સરખાવે છે), જ્યારે બ્રેસલેટ સાઇક્લોટાઇડ્સ નથી કરતા. આ પેટા પરિવારોની અંદર તેમની વચ્ચેની સરખામણીમાં અનુક્રમમાં નાની ભિન્નતા છે. સાયક્લોટાઇડ્સનો ત્રીજો સબફૅમિલી ટ્રિપ્સિન ઇન્હિબિટર્સ છે અને તે અન્ય સાયક્લોટાઇડ્સની સરખામણીમાં નોટિન અથવા ઇન્હિબિટર સિસ્ટીન ગાંઠો તરીકે ઓળખાતા સ્ક્વોશ છોડમાંથી બિન-ચક્રીય ટ્રિપ્સિન ઇન્હિબિટર્સના પરિવાર માટે વધુ સમાન છે. બેકબોન સેગમેન્ટ્સ અથવા લૂપ્સની દ્રષ્ટિએ ક્રમિક સિસ્ટીન અવશેષો વચ્ચેના ક્રમની ચર્ચા કરવી અનુકૂળ છે. છ સિસ્ટીન અવશેષો સમગ્ર સાયક્લોટાઇડ સ્યુટમાં સંપૂર્ણપણે સંરક્ષિત છે અને સંભવતઃ સી. સી. કે. મોટિફને જાળવવામાં ફાળો આપે છે. જો કે સિસ્ટીન એકંદર ગડી જાળવવા માટે આવશ્યક લાગે છે, તેમ છતાં સાયક્લોટાઇડ્સમાં ખૂબ જ સંરક્ષિત અન્ય કેટલાક અવશેષો વધારાની સ્થિરતા પ્રદાન કરે છે. સમગ્ર જાણીતા સાયક્લોટાઇડ્સ લૂપ 1 સૌથી વધુ સંરક્ષિત છે. છ સિસ્ટીન અવશેષો ઉપરાંત, લૂપ 1 ના ગ્લુટામિક એસિડ અને સેરીન/થ્રેઓનિન અવશેષો એકમાત્ર અવશેષો છે જે બંગડી અને મોબિયસ પેટા પરિવારોમાં 100% ઓળખ ધરાવે છે. વધુમાં, આ લૂપના બાકીના અવશેષો માત્ર રૂઢિચુસ્ત ફેરફાર દર્શાવે છે એટલે કે. ગ્લાયસીન/એલેનિન. આ લૂપ લૂપ 3 અને 5 ના અવશેષો સાથે હાઇડ્રોજન બંધન દ્વારા સાયક્લોટાઇડ માળખાને સ્થિર કરવામાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે તેવું માનવામાં આવે છે. લૂપ 2-6 માં ખૂબ જ સંરક્ષિત સુવિધાઓ પણ હોય છે, જેમાં લૂપ 4 માં માત્ર એક જ એમિનો એસિડની સર્વવ્યાપક હાજરીનો સમાવેશ થાય છે જે સંભવતઃ સાઇડચેન-સાઇડચેન હાઇડ્રોજન બંધનમાં સામેલ છે. અન્ય સંરક્ષિત અવશેષોમાં લૂપ 3 માં હાઇડ્રોક્સિલ ધરાવતા અવશેષો, લૂપ 3 ની અંતિમ સ્થિતિમાં ગ્લાયસીન અવશેષો, અનુક્રમે બ્રેસલેટ અને મોબિયસ સાયક્લોટાઇડ્સના લૂપ 5 માં ઉપાંત્ય સ્થિતિમાં બેઝિક અને પ્રોલાઇન અવશેષો અને લૂપ 6 માં અનુમાનિત ચક્રીય બિંદુ પર એસ્પેરાજિન (અથવા ક્યારેક એસ્પાર્ટિક એસિડ) અવશેષોનો સમાવેશ થાય છે. એ નોંધવું રસપ્રદ છે કે માત્ર અમુક અવશેષો જ અત્યંત સંરક્ષિત નથી, પરંતુ કરોડરજ્જુ અને બાજુની સાંકળના ખૂણા પણ છે. તાજેતરના સ્ક્રિનિંગ પ્રોગ્રામ્સ સૂચવે છે કે સાયક્લોટાઇડ સિક્વન્સની સંખ્યા ટૂંક સમયમાં હજારો સુધી પહોંચી શકે છે, એક ડેટાબેઝ, સાયબેઝ, વિકસાવવામાં આવ્યો છે જે સાયક્લોટાઇડ માટે સિક્વન્સ અને પ્રવૃત્તિ ડેટાની તુલના કરવાની તક આપે છે. ગોળાકાર પ્રોટીનના કેટલાક અન્ય પરિવારો બેક્ટેરિયા, છોડ અને પ્રાણીઓમાં જાણીતા છે અને તે સાયબેઝમાં પણ સામેલ છે. બાયોસિંથેસિસ છોડ રાઇબોસોમલી-સિન્થેસાઇઝ્ડ અને પોસ્ટ-ટ્રાન્સલેશનલી મોડિફાઇડ સાયક્લિક પેપ્ટાઇડ્સનો સમૃદ્ધ સ્રોત છે. આમાંથી, સાયક્લોટાઇડ્સ એ જનીન-કોડેડ ઉત્પાદનો છે જે મોટા પૂર્વવર્તી પ્રોટીનની પ્રક્રિયા દ્વારા પેદા થાય છે. આવા પ્રથમ અગ્રદૂત માટેનું જનીન ઓક 1 (ઓલ્ડનલેન્ડિયા એફિનિસ કલાટા ક્લોન નંબર 1) છે, જે કલાટા બી 1 ના સંશ્લેષણ માટે જવાબદાર હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું હતું. પૂર્વવર્તી પ્રોટીનની સામાન્ય રચનામાં એન્ડોપ્લાઝ્મિક રેટિક્યુલમ સિગ્નલ ક્રમ, બિન-સંરક્ષિત પ્રો-પ્રદેશ, એન-ટર્મિનલ રિપીટ (એનટીઆર) તરીકે ઓળખાતો અત્યંત સંરક્ષિત પ્રદેશ, પરિપક્વ સાયક્લોટાઇડ ડોમેન અને અંતે ટૂંકી હાઇડ્રોફોબિક સી-ટર્મિનલ પૂંછડીનો સમાવેશ થાય છે. સાયક્લોટાઇડ ડોમેનમાં ઓક 1 ની જેમ એક સાયક્લોટાઇડ ક્રમ હોઈ શકે છે, અથવા ઓક 2 અને ઓક 4 માટે જોવા મળતા વધારાના એનટીઆર ક્રમ દ્વારા અલગ કરાયેલી બહુવિધ નકલો હોઈ શકે છે. બહુવિધ સાયક્લોટાઇડ ડોમેન્સ ધરાવતા અગ્રદૂત પ્રોટીનમાં આ ક્યાં તો બધા સમાન સિક્વન્સ હોઈ શકે છે, જેમ કે ઓક 4 માટે કેસ છે, અથવા તેઓ ઓક 2 ની જેમ અલગ અલગ સાયક્લોટાઇડ હોઈ શકે છે જેમાં કલાટા બી 3 અને બી 6 ને અનુરૂપ સિક્વન્સ હોય છે. તાજેતરમાં, સાયક્લોટાઇડ્સના કરોડરજ્જુના ચક્રીયકરણ માટે જવાબદાર એન્ઝાઇમને ઔષધીય છોડ ક્લિટોરિયા ટર્નેટિયાથી અલગ કરવામાં આવ્યું છે. આ ઉત્સેચકને છોડના સ્થાનિક નામ (બુંગા તેલાંગ લિગેઝ) અનુસાર બ્યુટેઝ 1 નામ આપવામાં આવ્યું હતું. બ્યુટેઝ 1 એ કલાટા B1 ના રેખીય અગ્રદૂતને 95 ટકાથી વધુ ઉપજ સાથે 5.42 × 105 M−1s−1 ના નોંધપાત્ર દરે ચક્રીય બનાવ્યું હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે. લિગેઝ પ્રાણી મૂળના વિવિધ બાયોએક્ટિવ પેપ્ટાઇડ્સને પણ ચક્રીય બનાવે છે, જેમ કે માનવ એન્ટિમાઇક્રોબાયલ પેપ્ટાઇડ હિસ્ટેટિન, શંકુ ગોકળગાયમાંથી કોનોટોક્સિન અને જંતુ એન્ટિમાઇક્રોબાયલ પેપ્ટાઇડ થાનાટિન. સાઇક્લોટાઇડ્સની નોંધપાત્ર સ્થિરતાનો અર્થ એ છે કે તેમની પાસે તેમની આંતરિક જૈવિક પ્રવૃત્તિઓ અથવા જૈવિક રીતે સક્રિય એપિટોપ્સને સ્થિર કરવા માટે સ્કેફોલ્ડ તરીકે CCK મોટિફનો ઉપયોગ કરવાની સંભાવના પર કેન્દ્રિત સંભવિત એપ્લિકેશનોની ઉત્તેજક શ્રેણી છે. ઉચ્ચ ઉપજ સાથે કૃત્રિમ રીતે સાયક્લોટાઇડ્સનું ઉત્પાદન કરવામાં સક્ષમ રાસાયણિક પદ્ધતિના પ્રકાશનો અને એમિનો-એસિડ અવેજી માટે સી. સી. કે. માળખાની અનુકૂળતા સાથે તાજેતરમાં આમાં રસ વધ્યો છે. પરંતુ રોગનિવારક સેટિંગમાં અણુઓ ઉપયોગી થવા માટે તેમને પ્રોટીઓલિસિસ અને પટલ અભેદ્યતા સામે પ્રતિકાર જેવી ઉપયોગી બાયોફાર્માસ્યુટિકલ લાક્ષણિકતાઓની જરૂર પડે છે. પટલની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાશીલ સપાટી વિસ્તાર અને સાયક્લોટાઇડ્સની ક્ષણ તેમની જૈવિક પ્રવૃત્તિઓની આગાહીમાં નિર્ધારકો છે. ડ્રગ ઉમેદવાર તરીકે સંબંધિત સિસ્ટીન ગાંઠ પ્રોટીન પરના તાજેતરના અભ્યાસમાં દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે સિસ્ટીન ગાંઠો ઇન્સ્યુલિન અને બેસીટ્રાસિન જેવી બિન-સિસ્ટીન ગાંઠ પેપ્ટાઇડ દવાઓની તુલનામાં ઉંદરના નાના આંતરડાના શ્વૈષ્મકળામાં સારી રીતે પ્રવેશ કરે છે. વધુમાં, સિસ્ટીન ગાંઠ પેપ્ટાઇડ દવાઓનું ઉત્સેચકીય પાચન માત્ર થોડા પ્રોટીએઝિસ સાથે સંકળાયેલું હતું અને એવું સૂચન કરવામાં આવ્યું હતું કે ચોક્કસ ક્લેવેજ સાઇટ્સને પરિવર્તિત કરીને આ મર્યાદાને દૂર કરી શકાય છે. આમ, અમુક સિસ્ટીન ગાંઠ પ્રોટીન દવા વિતરણ માટેના મૂળભૂત માપદંડોને સંતોષે છે અને પેપ્ટાઇડ દવા વિતરણ માટે સ્કેફોલ્ડ્સ તરીકે ઉત્તેજક નવીન ઉમેદવારોનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. સાયક્લોટાઇડ્સની આંતરિક પ્રવૃત્તિઓની વૈવિધ્યસભર શ્રેણી પણ કૃષિ ક્ષેત્રોમાં જંતુઓ અને નેમાટોડ્સ, ખાસ કરીને ક્લિટોરિયા ટર્નેટિયા સામેના ઉપયોગોની વિશાળ શ્રેણી માટે આશાસ્પદ છે. ઇતિહાસ 1960ના દાયકા દરમિયાન ડેમોક્રેટિક રિપબ્લિક ઓફ કોંગોમાં રેડ ક્રોસના રાહત અભિયાન દરમિયાન, નોર્વેના ડૉક્ટર લોરેન્ટ્સ ગ્રાને નોંધ્યું હતું કે પ્રસૂતિ દરમિયાન આફ્રિકન મહિલાઓએ પ્રસૂતિને પ્રેરિત કરવા અને બાળજન્મની સુવિધા માટે ઓલ્ડનલેન્ડિયા એફિનિસ છોડના પાંદડામાંથી બનેલી ઔષધીય ચાનો ઉપયોગ કર્યો હતો. સક્રિય ઘટકને પાછળથી પેપ્ટાઇડ હોવાનું નક્કી કરવામાં આવ્યું હતું, જેનું નામ કલતા બી1 હતું, જે મૂળ દવા કલતા-કલતાના પરંપરાગત નામ પરથી લેવામાં આવ્યું હતું. જો કે ઉંદરમાં વિવો અભ્યાસોએ શુદ્ધ પેપ્ટાઇડની ગર્ભાશયની પ્રવૃત્તિને પુષ્ટિ આપી હતી, તે ચક્રીય સિસ્ટીન ગાંઠની રચના અને શુદ્ધ પેપ્ટાઇડની રચના સ્પષ્ટ થયાના 20 વર્ષ પહેલાં હતી. આ પણ જુઓ એન્ટિમાઇક્રોબાયલ પેપ્ટાઇડ્સ ચક્રીય પેપ્ટાઇડ્સ સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ સાયબેઝ પેરિફેરલ મેમ્બ્રેન પ્રોટીન ચક્રીય પેપ્ટાઇડ્સ