Long-chain-fatty-acid—CoA ligase
લાંબી સાંકળ ફેટી એસાઇલ-કોએ લિગેઝ (અથવા સિન્થેટેઝ) એ લિગેઝ પરિવારનું એન્ઝાઇમ () છે જે જટિલ ફેટી એસિડ્સના ઓક્સિડેશનને સક્રિય કરે છે. લાંબી સાંકળ ફેટી એસાઇલ-કોએ સિન્થેટેઝ એડેનાઈલેટેડ મધ્યવર્તી દ્વારા આગળ વધતી બે-પગલાંની પ્રક્રિયા દ્વારા ફેટી એસાઇલ-કોએની રચનાને ઉત્પ્રેરિત કરે છે. આ ઉત્સેચક નીચેની પ્રતિક્રિયાને ઉત્પ્રેરિત કરે છે, ફેટી એસિડ + સીઓએ + એટીપી વાય એસાઇલ-સીઓએ + એએમપી + પીપીઆઈ તે બેક્ટેરિયાથી લઈને મનુષ્યો સુધીના તમામ સજીવોમાં હાજર છે. તે ફેટી એસિડ્સના β-ઓક્સિડેશન માટે પૂર્વ-તબક્કાની પ્રતિક્રિયાને ઉત્પ્રેરિત કરે છે અથવા ફોસ્ફોલિપિડ્સમાં સામેલ કરી શકાય છે. કાર્ય લાંબી સાંકળ ફેટી એસાઇલ-કોએ સિન્થેટેઝ, એલસી-એફએસીએસ, લાંબી સાંકળ ફેટી એસાઇલ-કોએ એસ્ટરના ઉત્પાદન દ્વારા વિવિધ સેલ્યુલર કાર્યોના શારીરિક નિયમનમાં ભૂમિકા ભજવે છે, જેણે પ્રોટીન પરિવહન, એન્ઝાઇમ સક્રિયકરણ, પ્રોટીન એસિલેશન, સેલ સિગ્નલિંગ અને ટ્રાન્સક્રિપ્શનલ નિયમનને અસર કરી છે. ફેટી એસાઇલ-સીઓએની રચના બે તબક્કામાં ઉત્પ્રેરિત થાય છેઃ ફેટી એસાઇલ-એએમપી અણુનો સ્થિર મધ્યવર્તી અને પછી ઉત્પાદન રચાય છે-ફેટી એસિડ એસાઇલ-સીઓએ પરમાણુ. ફેટી એસાઇલ સી. ઓ. એ. સિન્થેટેઝ ફેટી એસાઇલ સી. ઓ. એ. માં લાંબી ફેટી એસિડ સાંકળના સક્રિયકરણને ઉત્પ્રેરિત કરે છે, જેમાં 1 એટીપીથી એએમપી અને પાયરોફોસ્ફેટની ઊર્જાની જરૂર પડે છે. આ પગલું 2 "ATP સમકક્ષ" નો ઉપયોગ કરે છે કારણ કે પાયરોફોસ્ફેટને અકાર્બનિક ફોસ્ફેટના 2 અણુઓમાં વિભાજીત કરવામાં આવે છે, જે ઉચ્ચ-ઊર્જા ફોસ્ફેટ બંધને તોડે છે. મિકેનિઝમ અને સક્રિય સાઇટ લોંગ ચેઇન ફેટી એસાઇલ-કોએ સિન્થેટેઝ માટેની મિકેનિઝમ એ "બાય યુનિ યુનિ બાય પિંગ-પૉંગ" મિકેનિઝમ છે. યુનિ અને બાય ઉપસર્ગ એ ઉત્સેચકમાં પ્રવેશતા સબસ્ટ્રેટ્સની સંખ્યા અને ઉત્સેચકમાંથી બહાર નીકળતા ઉત્પાદનોની સંખ્યાનો સંદર્ભ આપે છે; બાય એવી પરિસ્થિતિનું વર્ણન કરે છે જ્યાં બે સબસ્ટ્રેટ્સ એક જ સમયે ઉત્સેચકમાં પ્રવેશ કરે છે. પિંગ-પૉંગ સૂચવે છે કે અન્ય સબસ્ટ્રેટ એન્ઝાઇમ સાથે જોડાય તે પહેલાં ઉત્પાદન છોડવામાં આવે છે. પ્રથમ તબક્કામાં, એટીપી અને લાંબી સાંકળ ધરાવતું ફેટી એસિડ ઉત્સેચકની સક્રિય સાઇટમાં પ્રવેશ કરે છે. સક્રિય સ્થળની અંદર ફેટી એસિડ પર નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ ઓક્સિજન એટીપી પર આલ્ફા ફોસ્ફેટ પર હુમલો કરે છે, જે એટીપી-લાંબી સાંકળ ફેટી એસિડ મધ્યવર્તી બનાવે છે. (પગલું 1, આકૃતિ 2) બીજા તબક્કામાં, પાયરોફોસ્ફેટ (પીપીઆઈ) બહાર નીકળે છે, જેના પરિણામે એન્ઝાઇમની સક્રિય સાઇટની અંદર એએમપી-લાંબી સાંકળ ફેટી એસિડ પરમાણુ બને છે. (પગલું 2, આકૃતિ 2) કોએન્ઝાઇમ એ હવે એન્ઝાઇમમાં પ્રવેશ કરે છે અને અન્ય મધ્યવર્તી રચાય છે જેમાં એએમપી-લાંબી સાંકળ ફેટી એસિડ-કોએન્ઝાઇમ એ હોય છે. (પગલું 3, આકૃતિ 2) આ પદ્ધતિના અંતે બે ઉત્પાદનો બહાર પાડવામાં આવે છે, એએમપી અને એસાઇલ કોઆ ઉત્પાદન. (પગલું 4, આકૃતિ 2) એસાઇલ સી. ઓ. એ. લાંબા સાંકળવાળા ફેટી એસિડ્સમાંથી એસાઇલ અવેજી દ્વારા રચાય છે. એટીપી આધારિત પ્રતિક્રિયામાં, ફેટી એસિડ કાર્બોક્સિલેટ થિયોએસ્ટરમાં રૂપાંતરિત થાય છે. આ પ્રતિક્રિયાના અંતિમ ઉત્પાદનો એસાઇલ-કોએ, પાયરોફોસ્ફેટ (પીપીઆઈ) અને એએમપી છે. માળખું આ સુપરફેમિલીના સભ્યો વચ્ચે ઘણા અત્યંત સંરક્ષિત વિસ્તારો અને 20-30% એમિનો એસિડ અનુક્રમ સમાનતા છે. કુટુંબમાં ઉત્સેચકોમાં મોટા એન-ટર્મિનલ અને નાના સી-ટર્મિનલ ડોમેનનો સમાવેશ થાય છે, જેમાં ઉત્પ્રેરક સાઇટ બે ડોમેન્સ વચ્ચે સ્થિત છે. સબસ્ટ્રેટ બંધન સી-અને એન-ટર્મિનલ ડોમેન્સની સંબંધિત સ્થિતિને અસર કરી શકે છે. જ્યારે સબસ્ટ્રેટ ગેરહાજર હોય ત્યારે એલ. સી.-એફ. એ. સી. એસ. નું સી-ટર્મિનલ ડોમેન ખુલ્લી રચનામાં અને જ્યારે સબસ્ટ્રેટ બંધાયેલ હોય ત્યારે બંધ રચનામાં હોવાનું માનવામાં આવે છે. જ્યારે સી-અને એન-ટર્મિનલ ડોમેન્સ એકબીજા સાથે સંપર્ક કરે છે ત્યારે દ્રાવક માટે સક્રિય સાઇટની સુલભતા ઓછી થાય છે. એલસી-એફએસીએસ અને એસાઇલ-એએમપી મધ્યવર્તીની રચના અને પ્રક્રિયા વચ્ચેનો માળખું-કાર્ય સંબંધ હજુ પણ અસ્પષ્ટ હતો. એક ડોમેન સ્વેપ્ડ ડાયમર એલસી-એફએસીએસ દ્વારા રચાય છે, જેમાં મોનોમર એન-ટર્મિનલ ડોમેન્સ પર ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. હોમોડિમરની મધ્ય ખીણમાં માળખાની પાછળ એક વિશાળ ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિકલી પોઝિટિવ અંતર્મુખ સ્થિત છે. ડાયમર ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં એ. એસ. પી. 15 એ એ. આર. જી. 176 સાથે આંતરઆણ્વિક મીઠાનો પુલ બનાવે છે. Glu16 ના મુખ્ય સાંકળ કાર્બોનિલ જૂથ અને Arg199 ની બાજુની સાંકળ વચ્ચે આંતરઆણ્વિક હાઇડ્રોજન બંધ રચાય છે. ઈન્ટરફેસ પર, Glu175 એ Arg199 સાથે ઇન્ટરમોલેક્યુલર સોલ્ટ બ્રિજ બનાવે છે. એલ મોટિફ, છ-એમિનો એસિડ પેપ્ટાઇડ લિંકર, મોટા એન-ટર્મિનલ ડોમેન અને દરેક એલસી-એફએસીએસ મોનોમરના નાના સી-ટર્મિનલ ડોમેનને જોડે છે. એન-ટર્મિનલ ડોમેન બે પેટા ડોમેન્સથી બનેલું છેઃ એક વિકૃત સમાંતર β-બેરલ અને α-હેલિસીસથી ઘેરાયેલા બે β-શીટ્સ αββα સેન્ડવિચ બનાવે છે. નાના સી-ટર્મિનલ ગોળાકાર ડોમેનમાં બે-ફસાયેલા બીટા-શીટ અને ત્રણ-ફસાયેલા એન્ટિપેરેલલ બીટા-શીટનો સમાવેશ થાય છે, જે ત્રણ α-હેલિસીસ દ્વારા ફરતી હોય છે. ડાયમર ક્રિયાપ્રતિક્રિયા એલ. સી.-એફ. એ. સી. એસ. નું ડાયમેરાઇઝેશન ક્રમ A ના એ. એસ. પી. 15 અને ક્રમ B ના એ. આર. જી. 176 વચ્ચેના સોલ્ટ બ્રિજ દ્વારા સ્થિર થાય છે. આકૃતિ 3 આ બે એમિનો એસિડ વચ્ચેના મીઠાના પુલને દર્શાવે છે. એસ. પી. 15 અને એ. આર. જી. 176 વચ્ચેની પીળી રેખા હાજર મીઠાના પુલને દર્શાવે છે. સી-ટર્મિનલ ડોમેન સાથે એટીપી બંધન એલસી-એફએસીએસ માળખાના સી-ટર્મિનલ ડોમેનની રચનાઓ લિગાન્ડની હાજરી પર આધારિત છે. એએમપી-પીએનપી, એક નોનહાઇડ્રોલાઇઝેબલ એટીપી એનાલોગ, એલસી-એફએસીએસ સાથે બંધાયેલું છે, જે સી-અને એન-ટર્મિનલ ડોમેન્સ સાથે સીધી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા સાથે બંધ રચનામાં પરિણમે છે. સ્ફટિક માળખામાં, એએમપી-પીએનપી એન-અને સી-ટર્મિનલ ડોમેન્સ વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ પર દરેક મોનોમરની ક્રેવસમાં બંધાયેલ છે. સી-ટર્મિનલ ડોમેનની બંધ રચના માયરિસ્ટ્રોઇલ-એએમપી સાથે જાળવી રાખવામાં આવે છે. સી-ટર્મિનલ ડોમેનમાં ત્રણ અવશેષો, Glu443, Glu475, અને Lys527, બંધ રચનાને સ્થિર કરવા માટે L મોટિફ અવશેષો અને N-ટર્મિનલ ડોમેન સાથે બિન-સહસંયોજક રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. જટિલ માળખાના સી-ટર્મિનલ ડોમેન્સમાં બે પ્રકારની ખુલ્લી રચનાઓ છે. સી-અને એન-ટર્મિનલ ડોમેન્સ ડાયમરના બંને મોનોમર્સ માટે સીધી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા નથી. સી-અને એન-ટર્મિનલ ડોમેન્સને એકસાથે રાખવા માટે બંધાયેલા એટીપી પરમાણુના એએમપી ભાગ દ્વારા એક વ્યાપક હાઇડ્રોજન બોન્ડ નેટવર્કનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ફેટી એસિડ-બંધનકર્તા ટનલ બલ્કિયર લાંબી સાંકળ ફેટી એસિડ ફેટી એસિડ-બંધનકર્તા ટનલ દ્વારા બંધાયેલ છે જે દરેક મોનોમરના એન-ટર્મિનલ ડોમેનમાં સ્થિત છે. એક મોટી β-શીટ અને α-હેલિક્સ ક્લસ્ટર ટનલની આસપાસ છે જે મધ્ય ખીણમાં અંતર્મુખ પોલાણથી ATP-બંધનના સ્થળ સુધી વિસ્તરે છે. જટિલ માળખામાં ટનલના મોટા કેન્દ્રીય માર્ગમાં બે અલગ અલગ માર્ગો છે, જેમાં "એટીપી પાથ" અને "કેન્દ્ર પાથ" નો સમાવેશ થાય છે, જે જી મોટિફમાં ટીઆરપી 234 ની ઇન્ડોલ રિંગ દ્વારા અલગ પડે છે. કેન્દ્રીય માર્ગની બીજી એક શાખા પણ છે જેને "મૃત અને શાખા" તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. ટીઆરપી234 ની ઇન્ડોલ રિંગ જટિલ માળખામાં ફેટી એસિડ-બંધનકર્તા ટનલને બંધ કરે છે. એકવાર એ. એમ. પી.-પી. એન. પી. ટી. આર. પી. 234 ની વીંટી પર β-ફોસ્ફેટ અને નાઇટ્રોજન વચ્ચે હાઇડ્રોજન બંધ રચના દ્વારા જોડાય છે ત્યારે તે ખુલે છે. આ સમય દરમિયાન, મોબાઇલ સી-ટર્મિનલ ડોમેન દ્વારા બંધ રચના અપનાવવામાં આવે છે. એલ. સી.-એફ. એ. સી. એસ. ના બંધ માળખામાં જી મોટિફના લવચીક લૂપમાં પરિવર્તન આવે છે, જેના પરિણામે જટિલ સ્વરૂપોની તુલનામાં વિસ્તૃત ડેડ એન્ડ શાખા બને છે. એટીપી બંધનકર્તા સ્થળ એટીપી માર્ગ સાથે જોડાયેલું છે જે ફેટી એસિડ-બંધનકર્તા ટનલમાં હાઇડ્રોફોબિક ચેનલ છે. ફેટી એસિડ ડાયમરના ઇન્ટરફેસથી β-સ્ટ્રાન્ડ 13 સાથે ATP પાથ સુધી વિસ્તરેલા કેન્દ્ર માર્ગ દ્વારા પ્રવેશ કરે છે. એટીપીની ગેરહાજરીમાં ટીઆરપી234ની ઇન્ડોલ રીંગ દ્વારા બે માર્ગો વચ્ચેનું જોડાણ અવરોધિત થાય છે. પાણીના અણુઓ એએમપી-પીએનપી અને માયરિસ્ટોયલ-એએમપી જટિલ માળખામાં કેન્દ્ર માર્ગને ભરે છે અને કેન્દ્ર માર્ગના પ્રવેશદ્વાર દ્વારા, તેઓ જથ્થાબંધ દ્રાવક પ્રદેશો સાથે જોડાય છે. દરેક મોનોમરમાંથી મૂળભૂત અવશેષો, Lys219, Arg296, Arg297, Arg321, Lys350, અને Lys 354, કેન્દ્ર માર્ગના પ્રવેશદ્વારને હકારાત્મક વિદ્યુતસ્થૈતિક ક્ષમતા ઉત્પન્ન કરવા માટેનું કારણ બને છે. ડેડ એન્ડ શાખામાં અવશેષો 235-243 હોય છે અને તે ફેટી એસિડ-બંધનકર્તા ટનલથી α-હેલિક્સ એચ સુધી વિસ્તરે છે. ડેડ એન્ડ શાખાના તળિયે પાણીના અણુઓ અને ધ્રુવીય બાજુની સાંકળોમાંથી હાઇડ્રોફિલિક વાતાવરણ બનેલું હોય છે. ડોમેન્સ લોંગ ચેઇન ફેટી એસાઇલ CoA સિન્થેટેઝમાં જોવા મળતા ડોમેન્સ એન્ઝાઇમ વ્યૂ (આકૃતિ 5) અને સિક્વન્સ વ્યૂ (આકૃતિ 6) બંનેમાં દર્શાવવામાં આવ્યા છે. એલ. સી.-એફ. એ. સી. એસ. માં પાંચ ક્ષેત્રો છે. એન્ટ્રેઝમાં 1v26 શોધ્યા પછી, 5 ડોમેન્સનું સ્થાન બતાવવામાં આવ્યું હતું અને તેનો ઉપયોગ આકૃતિ 5 અને 6 બનાવવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો. આકૃતિ 5 માં રિબનના રંગો આકૃતિ 6 ના રંગોને અનુરૂપ છે. લાંબી સાંકળ ફેટી એસાઇલ-સીઓએ દ્વારા અવરોધ એ લાંબા ગાળાનું અને ટૂંકા ગાળાનું નિયમન ફેટી એસિડ સંશ્લેષણને નિયંત્રિત કરે છે. લાંબા ગાળાનું ફેટી એસિડ સંશ્લેષણ નિયમન એસિટિલ-કોએ કાર્બોક્સિલેઝ (એસીસી) સંશ્લેષણના દર, દર-મર્યાદિત એન્ઝાઇમ અને ફેટી એસિડ સંશ્લેષણના પ્રથમ એન્ઝાઇમ અને ફેટી એસિડ સંશ્લેષણના બીજા અને મુખ્ય એન્ઝાઇમ ફેટી એસિડ સિન્થેઝ (એફએએસ) પર આધારિત છે. સેલ્યુલર ફેટી એસાઇલ-સીઓએ ટૂંકા ગાળાના નિયમનમાં સામેલ છે, પરંતુ તંત્રની સંપૂર્ણ સમજ નથી. મુક્ત ફેટી એસિડ ડી નોવો ફેટી એસિડ સંશ્લેષણને અટકાવે છે અને લાંબી સાંકળ ફેટી એસાઇલ-સીઓએની રચના પર નિર્ભર હોવાનું જણાય છે. અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું છે કે લાંબી સાંકળ ફેટી એસાઇલ-સીઓએ પ્રતિક્રિયા અવરોધ દ્વારા એસીસી અને એફએએસને અટકાવે છે. ફેટી એસિડ સંશ્લેષણ પર લાંબી સાંકળ ફેટી એસાઇલ-કોએની અવરોધક અસર જનીન અનુલેખન દમન દ્વારા પ્રતિક્રિયા રીતે લિપોજેનિક ઉત્સેચકોના તેના નિયમનનું પરિણામ હોઈ શકે છે. કોષોમાં લાંબી સાંકળ ફેટી-એસિડ-CoA લિગેઝ લાંબા સાંકળ ફેટી એસાઇલ-CoA નું ઉત્પ્રેરક રીતે સંશ્લેષણ કરે છે. લાંબી-સાંકળ ફેટી-એસિડ-કોએ લિગેઝ ફેટી એસિડ સંશ્લેષણના દમનમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવી શકે છે અને એવું નોંધવામાં આવ્યું છે કે તે ફેટી એસિડ સંશ્લેષણ અવરોધમાં ભાગ ભજવે છે. તાજેતરમાં એવું જાણવા મળ્યું છે કે વિટામિન ડી 3 એફએસીએલ 3 નું નિયમન કરે છે, જે અભિવ્યક્તિ અને પ્રવૃત્તિના સ્તરોમાં સબસ્ટ્રેટ્સ તરીકે માયરિસ્ટિક એસિડ, ઇકોસેપેન્ટેનોઇક એસિડ (ઈપીએ) અને એરાકિડોનિક એસિડના ઉપયોગ દ્વારા લાંબી સાંકળ ફેટી એસિડ સંશ્લેષણ બનાવે છે. એફએસીએલ 3 માનવ પ્રોસ્ટેટ કેન્સર એલએનસીએપી કોષોમાં વિટામિન ડી 3 વૃદ્ધિ અવરોધક અસરમાં ફાળો આપે છે. એક વર્તમાન અભ્યાસ અહેવાલ આપે છે કે લાંબી સાંકળ ફેટી એસાઇલ-કોએ દ્વારા એફએએસ અભિવ્યક્તિનો પ્રતિસાદ અવરોધ વિટામિન ડી 3 દ્વારા એફએએસ એમઆરએનએના ડાઉનરેગ્યુલેશનનું કારણ બને છે. ક્લિનિકલ મહત્વ એડ્રેનોલ્યુકોડિસ્ટ્રોફી (ALD) એ મગજ અને એડ્રીનલ કોર્ટેક્સમાં લાંબી સાંકળ ફેટી એસિડ્સની રચના છે, કારણ કે લાંબી સાંકળ ફેટી એસાઇલ કોઆ સિન્થેટેઝની પ્રવૃત્તિમાં ઘટાડો થાય છે. લાંબી સાંકળ ફેટી એસિડ્સનું ઓક્સિડેશન સામાન્ય રીતે પેરોક્સિસોમમાં થાય છે જ્યાં લાંબી સાંકળ ફેટી એસાઇલ કોઆ સિન્થેટેઝ જોવા મળે છે. લાંબી સાંકળવાળા ફેટી એસિડ્સ ટ્રાન્સપોર્ટર પ્રોટીન, એએલડીપી દ્વારા પેરોક્સિસોમમાં પ્રવેશ કરે છે, જે પેરોક્સિસોમના પટલમાં એક દ્વાર બનાવે છે. ALD માં આ પેરોક્સિમલ મેમ્બ્રેન ટ્રાન્સપોર્ટર, ALDP માટેનું જનીન ખામીયુક્ત છે, જે લાંબી સાંકળવાળા ફેટી એસિડ્સને પેરોક્સિસોમમાં પ્રવેશતા અટકાવે છે. ઉદાહરણો લાંબા-સાંકળ-ફેટી-એસિડ-સીઓએ લિગેઝ ઉત્સેચકો (જે એસાઇલ-સીઓએ સિન્થેટેઝ લાંબી સાંકળ અથવા એસીએસએલ તરીકે પણ ઓળખાય છે) ને એન્કોડિંગ કરતા માનવ જનીનોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છેઃ એસીએસએલ1 એસીએસએલ3 એસીએસએલ4 એસીએસએલ5 એસીએસએલ6 એસએલસી27એ2 ફેટી એસાઇલ-સીઓએ સિન્થેઝ ટ્રાયએક્સિન સી-ફેટી એસાઇલ સીઓએ સિન્થેટેઝ સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ ઇસી 6.2.1 ઓન્કોજીન્સ