Maltose-binding protein
માલ્ટોઝ-બાઇન્ડિંગ પ્રોટીન (એમબીપી) એ એસ્ચેરીચીયા કોલીની માલ્ટોઝ/માલ્ટોડેક્સટ્રિન પ્રણાલીનો એક ભાગ છે, જે માલ્ટોડેક્સટ્રિનના ગ્રહણ અને કાર્યક્ષમ અપચય માટે જવાબદાર છે. તે એક જટિલ નિયમનકારી અને પરિવહન પ્રણાલી છે જેમાં ઘણા પ્રોટીન અને પ્રોટીન સંકુલ સામેલ છે. એમ. બી. પી. નું મોલેક્યુલર માસ અંદાજે 42.5 કિલોડાલ્ટન છે. માળખું અને ફોલ્ડિંગ એમબીપી એસ્ચેરીચીયા કોલીના માલે જનીન દ્વારા એન્કોડ કરવામાં આવે છે. પૂર્વવર્તી પોલિપેપ્ટાઇડ (396 એમિનો એસિડ અવશેષો) માટે માલે જનીન કોડ જે NH2-ટર્મિનલ એક્સ્ટેંશન (26 અવશેષો) ના વિભાજન પર પરિપક્વ MBP (370 અવશેષો) ઉત્પન્ન કરે છે. એમબીપીના પૂર્વવર્તી અને પરિપક્વ સ્વરૂપોમાં કોઈ સિસ્ટીન અવશેષો હોતા નથી. એમબીપી એ મોનોમેરિક પ્રોટીન છે. સ્ફટિક માળખાઓએ દર્શાવ્યું છે કે એમબીપી બે અલગ ગોળાકાર ક્ષેત્રોમાં વહેંચાયેલું છે જે ત્રણ ટૂંકા પોલિપેપ્ટાઇડ વિભાગો દ્વારા જોડાયેલા છે. બે ડોમેન્સને એક ઊંડા ખાંચ દ્વારા અલગ કરવામાં આવે છે જેમાં માલ્ટોઝ/માલ્ટોડેક્સટ્રિન બંધનકર્તા સ્થળ હોય છે. એમ. બી. પી. ના લિગાન્ડેડ અને અનલિગાન્ડેડ સ્વરૂપોની રચનાઓની સરખામણીએ દર્શાવ્યું છે કે માલ્ટોઝનું બંધન એક મોટો રચનાત્મક ફેરફાર પ્રેરિત કરે છે જે જોડતા પોલિપેપ્ટાઇડ કાજની આસપાસના બે ડોમેન્સની સખત ગતિ દ્વારા ખાંચને બંધ કરે છે. એમ. બી. પી. ના પૂર્વવર્તી અને પરિપક્વ સ્વરૂપો માલ્ટોઝના બંધન માટે કાર્યરત છે. એન. એચ. 2-ટર્મિનલ એક્સ્ટેંશન તેના પરિપક્વ સ્વરૂપની તુલનામાં એમબીપીના પૂર્વવર્તી સ્વરૂપના ફોલ્ડિંગ દરમાં ઓછામાં ઓછો 5 ગણો ઘટાડો કરે છે, પરંતુ તેની અનફોલ્ડિંગ દર પર કોઈ અસર થતી નથી. એમ. બી. પી. ના સંતુલનને 25° સે., પી. એચ. 7.6 પર 9.45 કે. સી. એલ. મોલ-1ની બરાબર સ્થિરતા સાથે દ્વિ-સ્થિતિ પદ્ધતિ દ્વારા મોડેલ કરી શકાય છે. સ્થાનિકીકરણ અને નિકાસ એમ. બી. પી. ઇ. કોલીની પેરિપ્લાઝમિક જગ્યામાં નિકાસ કરવામાં આવે છે. એમ. બી. પી. ના એન. એચ. 2-ટર્મિનલ એક્સ્ટેંશન, જેને સિગ્નલ પેપ્ટાઇડ પણ કહેવામાં આવે છે, તેની બે ભૂમિકાઓ છેઃ (i) તે નવા સંશ્લેષિત પોલિપેપ્ટાઇડના ફોલ્ડિંગને ધીમું કરે છે, અને (ii) તે આ પોલિપેપ્ટાઇડને પટલ અને સેકવાયઇજી ટ્રાન્સલોકોન તરફ દોરી જાય છે. એકવાર ફોલ્ડ થયા પછી, અગ્રદૂત હવે ટ્રાન્સલોકેશન પાથવેમાં પ્રવેશી શકશે નહીં. સિગ્નલ પેપ્ટાઇડના હાઇડ્રોફોબિક કોરની અંદર ચાર્જ એમિનો એસિડ અવશેષ અથવા પ્રોલિન અવશેષની રજૂઆત નિકાસને અવરોધિત કરવા માટે પૂરતી છે. મ્યુટન્ટ એમબીપીની ખામીયુક્ત નિકાસ ટ્રાન્સકોકોન મોટર પ્રોટીન સેકા સાથેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં સિગ્નલ પેપ્ટાઇડની આલ્ફા-હેલિકલ રચના અને હાઇડ્રોફોબિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ સાથે સુસંગત છે. અભિવ્યક્તિનું નિયંત્રણ માલઇ જનીન, એમબીપી માટે કોડિંગ, ઇ. કોલીના માલ રેગ્યુલેન સાથે સંબંધિત છે, જેમાં દસ જનીનો હોય છે, જેમના ઉત્પાદનો માલ્ટોઝ અને માલ્ટોડેક્સટ્રિનના કાર્યક્ષમ ગ્રહણ અને ઉપયોગ માટે તૈયાર કરવામાં આવે છે. માલ્ટોઝ/માલ્ટોડેક્સટ્રિનના પરિવહનમાં સામેલ તમામ જનીનો, મેલ સહિત, ઇ. કોલીના માલ્બ પ્રદેશમાં ક્લસ્ટર થયેલ છે અને બે અલગ અલગ ઓપેરોનમાં ગોઠવાયેલા છેઃ મેલ-માલફ-માલજી અને માલકે-લામબી. મેલઇપી અને માલકેપી પ્રમોટર પર ટ્રાન્સક્રિપ્શન સ્ટાર્ટ સાઇટ્સ 271 બેઝ જોડીથી દૂર છે. મેલઇપી અને માલકેપી પ્રવર્તકો પ્રોટીન માલ્ટી, માલ રેગ્યુલેટરના સક્રિયક અને સીએએમપી રીસેપ્ટર પ્રોટીન સીઆરપી દ્વારા સહક્રિયાત્મક રીતે સક્રિય થાય છે. આ સક્રિયકરણ એક જોડાયેલી પ્રક્રિયા છે જેમાં માલઇપીથી માલકેપી તરફ જવું સામેલ છેઃ બે માલ્ટી બંધનકર્તા સાઇટ્સ; ત્રણ સી. આર. પી. બંધનકર્તા સાઇટ્સ, અને ત્રણ માલ્ટી બંધનકર્તા સાઇટ્સના બે ઓવરલેપિંગ સેટ, ત્રણ બેઝ જોડી દ્વારા અસ્થિર. ટ્રાન્સક્રિપ્શન સક્રિયકરણ માટે એડેનોસિન ટ્રાઇફોસ્ફેટ (એટીપી) અને માલ્ટોટ્રિયોઝને માલ્ટી સાથે જોડવાની અને ચક્રીય એએમપીને સીઆરપીના ડાઇમર સાથે જોડવાની જરૂર પડે છે. માલ્ટિનું અનિયમિત સ્વરૂપ મોનોમેરિક છે જ્યારે એટીપી અને માલ્ટોટ્રિયોઝની હાજરીમાં તેનું લિગાન્ડ સ્વરૂપ ઓલિગોમેરિક છે. પ્રોટીન તરીકે ઉપયોગ કરો અને પેપ્ટાઇડ વેક્ટર એમ. બી. પી. નો ઉપયોગ ઇ. કોલીમાં વ્યક્ત થયેલ રિકોમ્બિનન્ટ પ્રોટીનની દ્રાવ્યતામાં વધારો કરવા માટે થાય છે. આ પ્રણાલીઓમાં, રસના પ્રોટીનને ઘણીવાર એમબીપી-ફ્યુઝન પ્રોટીન તરીકે વ્યક્ત કરવામાં આવે છે, જે રસના પ્રોટીનના એકત્રીકરણને અટકાવે છે. જે પદ્ધતિ દ્વારા એમબીપી દ્રાવ્યતામાં વધારો કરે છે તે સારી રીતે સમજી શકાયું નથી. વધુમાં, એમ. બી. પી. નો ઉપયોગ રિકમ્બિનેન્ટ પ્રોટીનના શુદ્ધિકરણ માટે એફિનિટી ટેગ તરીકે થઈ શકે છે. ફ્યુઝન પ્રોટીન એમીલોઝ કૉલમ સાથે જોડાય છે જ્યારે અન્ય તમામ પ્રોટીન તેમાંથી પસાર થાય છે. એમબીપી-પ્રોટીન ફ્યુઝનને માલ્ટોઝ સાથે સ્તંભને બહાર કાઢીને શુદ્ધ કરી શકાય છે. એકવાર ફ્યુઝન પ્રોટીન શુદ્ધ સ્વરૂપમાં પ્રાપ્ત થઈ જાય પછી, રસના પ્રોટીનને ઘણીવાર ચોક્કસ પ્રોટીઝ સાથે એમબીપીથી અલગ કરવામાં આવે છે અને પછી એફિનિટી ક્રોમેટોગ્રાફી દ્વારા એમબીપીથી અલગ કરી શકાય છે. એમ. બી. પી. ની રચના અને કાર્યો વચ્ચેના સંબંધોનો પ્રથમ અભ્યાસ માલે જનીનમાં બામહી પ્રતિબંધ સ્થળ માટે કોડિંગ, ટૂંકા ડીએનએ ટુકડાના રેન્ડમ નિવેશ દ્વારા કરવામાં આવ્યો હતો. કેટલાક નિવેશથી એમ. બી. પી. ના કાર્યોને અસર થઈ હતી જ્યારે અન્ય અનુમતિશીલ હતા. એમબીપીની આંતરિક અનુમતિ આપતી જગ્યાઓનો ઉપયોગ એન્ટિજેનિક પેપ્ટાઇડ્સ દાખલ કરવા અને ઉંદરમાં રોગપ્રતિકારક પ્રતિક્રિયાને પડકારવા માટે કરવામાં આવતો હતો. 3 '-OH ટર્મિનલ નિવેશનો ઉપયોગ ફ્યુઝન પ્રોટીન બનાવવા અને ક્રોસ-લિંક્ડ એમીલોઝ પર એફિનિટી ક્રોમેટોગ્રાફી દ્વારા વિદેશી પ્રોટીન અને પેપ્ટાઇડ્સના શુદ્ધિકરણ માટે એફિનિટી હેન્ડલ તરીકે MBP નો ઉપયોગ વિકસાવવા અને હળવા ભૌતિક-રાસાયણિક પરિસ્થિતિઓમાં માલ્ટોઝ સાથે ઇલ્યુશન માટે કરવામાં આવ્યો હતો. આવા ફ્યુઝન પ્રોટીનની અભિવ્યક્તિ અને શુદ્ધિકરણને સરળ બનાવવા માટે કેટલાક પ્લાઝમિડ વેક્ટર વિકસાવવામાં આવ્યા હતા. જ્યારે રિકોમ્બિનન્ટ એમબીપીમાં સિગ્નલ પેપ્ટાઇડનો સમાવેશ થાય છે, ત્યારે ફ્યુઝન પ્રોટીનને પેરીપ્લાઝમિક જગ્યામાં નિકાસ કરી શકાય છે, જે તેના શુદ્ધિકરણને સરળ બનાવે છે કારણ કે પેરીપ્લાઝમિક પ્રવાહીમાં માત્ર મર્યાદિત સંખ્યામાં પ્રોટીન હોય છે અને તે ઓસ્મોટિક આંચકા દ્વારા અથવા પોલીમીક્સિન બી જેવી એન્ટિબાયોટિક્સ સાથે બેક્ટેરિયાના બાહ્ય પટલના અભેદ્યકરણ દ્વારા પુનઃપ્રાપ્ત કરી શકાય છે. પેરીપ્લાઝમિક જગ્યામાં ફ્યુઝન પ્રોટીનની આવી નિકાસ પેસેન્જર પ્રોટીનમાં ડાયસલ્ફાઇડ બોન્ડ્સની રચનાને સક્ષમ બનાવે છે, ઉદાહરણ તરીકે એન્ટિબોડીના ટુકડા. વિદેશી પ્રોટીન કે જે તેમના મૂળ જીવતંત્રમાં નિકાસ અથવા સ્ત્રાવ થાય છે, સામાન્ય રીતે એમબીપી સાથે મિશ્રણ દ્વારા ઇ. કોલી પેરીપ્લાઝમમાં નિકાસ કરી શકાય છે. સાયટોપ્લાઝમિક પ્રોટીનના ઉદાહરણો કે જે એમબીપી સાથે ફ્યુઝન દ્વારા નિકાસ કરી શકાય છે, તેમાં મોનોમેરિક ક્લેનો પોલિમરેઝ અને ફેજ એમ13ના ડાયમેરિક જીન વી પ્રોટીનનો સમાવેશ થાય છે. જ્યારે રિકોમ્બિનન્ટ એમબીપીમાં ખામીયુક્ત અથવા કોઈ સિગ્નલ પેપ્ટાઇડનો સમાવેશ થતો નથી ત્યારે ફ્યુઝન પ્રોટીન બેક્ટેરિયલ કોષરસની અંદર રહે છે જ્યાંથી કોષોને તોડીને તેને પુનઃપ્રાપ્ત કરી શકાય છે. એમ. બી. પી. સાથે પ્રોટીનનું ફ્યુઝન સામાન્ય રીતે તેમની દ્રાવ્યતામાં વધારો કરે છે અને તેમના યોગ્ય ફોલ્ડિંગને સરળ બનાવે છે જેથી ફ્યુઝન પ્રોટીન મોટે ભાગે દ્વિ-કાર્યાત્મક હોય. વધુમાં, આવા ફ્યુઝન મુશ્કેલ પ્રોટીનના સ્ફટિકીકરણને સરળ બનાવી શકે છે, દા. ત. પટલ પ્રોટીન. સ્ફટિકીકૃત પ્રોટીનની રચનાઓ ઘણીવાર જાણીતા એમબીપી માળખા પર મોલેક્યુલર રિપ્લેસમેન્ટનો ઉપયોગ કરીને એક્સ-રે ક્રિસ્ટલોગ્રાફી દ્વારા ઉકેલી શકાય છે. પ્રોટીન ટેગ ફ્લોરોસન્ટ ગ્લુકોઝ બાયોસેન્સર ગ્લુટાથિઓન એસ-ટ્રાન્સફર સંદર્ભો પણ જુઓ મિશિગન ટેકનોલોજીકલ યુનિવર્સિટીમાં લક્ષિત પ્રોટીનનું એન-ટર્મિનલ ફ્યુઝન અને માલ્ટોઝ-બાઇન્ડિંગ પ્રોટીનની બાહ્ય કડીઓ એસ્ચેરીચીયા કોલીમાં રિકમ્બિનેન્ટ પ્રોટીનની અભિવ્યક્તિ અને શુદ્ધિકરણ માટે સામાન્ય પ્રોટોકોલ સંયુક્ત હિસ 6-માલ્ટોઝ બાઇન્ડિંગ પ્રોટીન ફ્યુઝન ટેગ પ્રોટીનનો ઉપયોગ કરીને