Glucose 6-phosphatase
એન્ઝાઇમ ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝ (ઇસી 3.1.3.9, જી6પેઝ; વ્યવસ્થિત નામ ડી-ગ્લુકોઝ-6-ફોસ્ફેટ ફોસ્ફોહાઇડ્રોલેઝ) ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટના હાઇડ્રોલિસિસને ઉત્પ્રેરિત કરે છે, જેના પરિણામે ફોસ્ફેટ જૂથ અને મુક્ત ગ્લુકોઝની રચના થાય છેઃ ડી-ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટ + એચ2ઓ = ડી-ગ્લુકોઝ + ફોસ્ફેટ ગ્લુકોઝ પછી ગ્લુકોઝ ટ્રાન્સપોર્ટર પટલ પ્રોટીન દ્વારા કોષમાંથી નિકાસ કરવામાં આવે છે. આ ઉત્પ્રેરણ ગ્લુકોનિયોજેનેસિસમાં અંતિમ પગલું પૂર્ણ કરે છે અને તેથી લોહીમાં શર્કરાના સ્તરના હોમિયોસ્ટેટિક નિયમનમાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે. ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝ એ બહુવિધ ઘટક પ્રોટીનનું સંકુલ છે, જેમાં G6P, ગ્લુકોઝ અને ફોસ્ફેટ માટેના પરિવહનનો સમાવેશ થાય છે. મુખ્ય ફોસ્ફેટેઝ કાર્ય ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝ ઉત્પ્રેરક પેટા એકમ દ્વારા કરવામાં આવે છે. મનુષ્યોમાં, ઉત્પ્રેરક પેટા એકમના ત્રણ આઇસોઝાઇમ્સ છેઃ ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝ-α, G6PC દ્વારા એન્કોડેડ; G6PC2 દ્વારા એન્કોડેડ; અને ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝ-β, G6PC3 દ્વારા એન્કોડેડ. ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝ-α અને ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝ-β બંને કાર્યાત્મક ફોસ્ફોહાઇડ્રોલેઝ છે, અને G6P હાઇડ્રોલિસિસના સંદર્ભમાં સમાન સક્રિય સાઇટ માળખું, ટોપોલોજી, ક્રિયાની પદ્ધતિ અને ગતિશીલ ગુણધર્મો ધરાવે છે. તેનાથી વિપરીત, આઇ. જી. આર. પી. માં લગભગ કોઈ હાઇડ્રોલેઝ પ્રવૃત્તિ નથી, અને સ્વાદુપિંડના ઇન્સ્યુલિનના સ્ત્રાવને ઉત્તેજીત કરવામાં અલગ ભૂમિકા ભજવી શકે છે. માળખું અને કાર્ય સ્પષ્ટ સર્વસંમતિ પર પહોંચી શકાયું નથી, તેમ છતાં મોટી સંખ્યામાં વૈજ્ઞાનિકો ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝના ઉત્પ્રેરક ગુણધર્મોને ધ્યાનમાં લેવા માટે સબસ્ટ્રેટ-પરિવહન મોડેલનું પાલન કરે છે. આ મોડેલમાં, ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝની પસંદગી ઓછી હોય છે. ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટનું સ્થાનાંતરણ ટ્રાન્સપોર્ટર પ્રોટીન (T1) દ્વારા કરવામાં આવે છે અને એન્ડોપ્લાઝ્મિક રેટિક્યુલમ (ER) માં ફોસ્ફેટ જૂથ (T2) અને ગ્લુકોઝ (T3) ને બહાર નીકળવાની મંજૂરી આપતી રચનાઓ હોય છે. ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝમાં 357 એમિનો એસિડ હોય છે, અને તે નવ ટ્રાન્સમેમ્બ્રેન હેલિસીસ દ્વારા એન્ડોપ્લાઝ્મિક રેટિક્યુલમ (ER) માં લંગર કરે છે. તેની એન-ટર્મિનલ અને સક્રિય સાઇટ ઇઆરની લ્યુમેન બાજુ પર જોવા મળે છે અને તેના સી-ટર્મિનસ કોષરસમાં પ્રોજેક્ટ કરે છે. ઇ. આર. સાથે તેના ચુસ્ત જોડાણને કારણે, ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝની ચોક્કસ રચના અજ્ઞાત રહે છે. જો કે, અનુક્રમ સંરેખણ દર્શાવે છે કે ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝ માળખાકીય રીતે કર્વુલેરિયા ઇનેક્વાલિસમાં જોવા મળતા વેનેડિયમ ધરાવતા ક્લોરોપેરોક્સિડેઝના સક્રિય સ્થળ જેવું જ છે. ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝ-α ઉત્પ્રેરણાના pH ગતિશાસ્ત્રીય અભ્યાસોના આધારે, એવું સૂચવવામાં આવ્યું હતું કે ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટનું હાઇડ્રોલિસિસ સહસંયોજક ફોસ્ફોહિસ્ટિડાઇન ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટ મધ્યવર્તી દ્વારા પૂર્ણ થયું હતું. ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝ-α નું સક્રિય સ્થળ શરૂઆતમાં સંરક્ષિત ફોસ્ફેટ સિગ્નેચર મોટિફની હાજરી દ્વારા ઓળખવામાં આવ્યું હતું જે સામાન્ય રીતે લિપિડ ફોસ્ફેટેઝ, એસિડ ફોસ્ફેટેઝ અને વેનેડિયમ હેલોપેરોક્સિડેઝમાં જોવા મળે છે. વેનેડિયમ હેલોપેરોક્સિડેસના સક્રિય સ્થળમાં આવશ્યક અવશેષોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છેઃ Lys353, Arg360, Arg490, હિસ404, અને હિસ496. ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝ-α ની સક્રિય સાઇટમાં અનુરૂપ અવશેષોમાં આર્ગ170 અને આર્ગ83 નો સમાવેશ થાય છે, જે ફોસ્ફેટને હાઇડ્રોજન આયનોનું દાન કરે છે, સંક્રમણ સ્થિતિને સ્થિર કરે છે, હિસ119, જે ગ્લુકોઝ સાથે જોડાયેલા ડીફોસ્ફોરિલેટેડ ઓક્સિજનને પ્રોટોન પ્રદાન કરે છે, અને હિસ176, જે સહસંયોજક રીતે બંધાયેલ ફોસ્ફોરિલ એન્ઝાઇમ મધ્યવર્તી બનાવવા માટે ફોસ્ફેટ પર ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલો પૂર્ણ કરે છે. વેનેડિયમ ધરાવતા ક્લોરોપેરોક્સિડેઝની અંદર, Lys353 સંક્રમણ સ્થિતિમાં ફોસ્ફેટને સ્થિર કરતું જોવા મળ્યું હતું. જો કે, ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝ-α (Lys76) માં અનુરૂપ અવશેષો ER પટલમાં રહે છે અને તેનું કાર્ય, જો કોઈ હોય તો, હાલમાં અનિશ્ચિત છે. Lys76 ના અપવાદ સાથે, આ અવશેષો બધા ER પટલની લ્યુમિનલ બાજુ પર સ્થિત છે. ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝ-બીટા એ સર્વવ્યાપક રીતે વ્યક્ત કરાયેલ, 346-એમિનો એસિડ પટલ પ્રોટીન છે જે ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝ-α સાથે 36 ટકા અનુક્રમ ઓળખને વહેંચે છે. ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝ-બીટા એન્ઝાઇમની અંદર, અનુક્રમ સંરેખણ આગાહી કરે છે કે તેની સક્રિય સાઇટમાં હિસ 167, હિસ 114 અને આર્ગ 79 છે. ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝ-α સક્રિય સ્થળની જેમ, હિસ 167 એ અવશેષ છે જે ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલો પૂરો પાડે છે, અને હિસ 114, અને આર્ગ79 હાઇડ્રોજન દાતાઓ છે. ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝ-બીટા પણ ER પટલમાં સ્થાનિક છે, જો કે તેની દિશા અજ્ઞાત છે. કાર્યપ્રણાલી ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટનું હાઇડ્રોલિસિસ તેના 176 દ્વારા ખાંડથી બંધાયેલા ફોસ્ફેટ પર ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલાથી શરૂ થાય છે, જેના પરિણામે ફોસ્ફોહિસ્ટિડાઇન બંધની રચના થાય છે અને કાર્બોનિલનું અધઃપતન થાય છે. નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ ઓક્સિજન પછી તેના ઇલેક્ટ્રોનને કાર્બોનિલમાં સુધારો કરીને અને ગ્લુકોઝ સાથેના તેના બંધનને તોડીને સ્થાનાંતરિત કરે છે. નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ ગ્લુકોઝ-બાઉન્ડ ઓક્સિજન પછી તેના 119 દ્વારા મુક્ત ગ્લુકોઝ બનાવે છે. તેના 176 અને ફોસ્ફેટ જૂથ વચ્ચેની પ્રતિક્રિયા દ્વારા ઉત્પાદિત ફોસ્ફો-મધ્યવર્તી પછી હાઇડ્રોફિલિક હુમલા દ્વારા તૂટી જાય છે; અન્ય હાઇડ્રોક્સાઇડના ઉમેરા અને કાર્બોનિલના વિઘટન પછી, કાર્બોનિલને તેના 176 અવશેષો દ્વારા મૂળ દાનમાં આપેલા ઇલેક્ટ્રોનને લાત મારીને સુધારવામાં આવે છે, જેનાથી મુક્ત ફોસ્ફેટ જૂથ બને છે અને હાઇડ્રોલિસિસ પૂર્ણ થાય છે. એન્ઝાઇમ માટે અભિવ્યક્તિ જનીન કોડિંગ મુખ્યત્વે યકૃતમાં, કિડની આચ્છાદનમાં અને (ઓછા પ્રમાણમાં) સ્વાદુપિંડના ટાપુઓ અને આંતરડાના શ્વૈષ્મકળાના β-કોષોમાં (ખાસ કરીને ભૂખમરાના સમયે) વ્યક્ત થાય છે. સુરહોલ્ટ અને ન્યૂશોલ્મના જણાવ્યા અનુસાર, ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝ પ્રાણી સામ્રાજ્યમાં વિવિધ પ્રકારના સ્નાયુઓમાં હાજર છે, જોકે તે ખૂબ ઓછી સાંદ્રતામાં હોય છે. આમ, સ્નાયુઓ જે ગ્લાયકોજન સંગ્રહિત કરે છે તે સામાન્ય રીતે શરીરના બાકીના કોષો માટે ઉપલબ્ધ નથી કારણ કે ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટ જ્યાં સુધી તે ડીફોસ્ફોરિલેટેડ ન હોય ત્યાં સુધી સાર્કોલેમાને પાર કરી શકતું નથી. ઉપવાસના સમયગાળા દરમિયાન અને જ્યારે ગ્લુકોઝનું સ્તર ઓછું હોય ત્યારે એન્ઝાઇમ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. એવું દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે ભૂખમરો અને ડાયાબિટીસ યકૃતમાં ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝ પ્રવૃત્તિમાં બે થી ત્રણ ગણો વધારો કરે છે. જી. એલ. સી. 6-તબક્કાની પ્રવૃત્તિ પણ જન્મ સમયે નાટ્યાત્મક રીતે વધે છે જ્યારે કોઈ જીવતંત્ર માતાના ગ્લુકોઝના સ્ત્રોતથી સ્વતંત્ર બને છે. માનવ GLC 6-તબક્કાના જનીનમાં રંગસૂત્ર 17q21 પર સ્થિત આશરે 125.5 kb DNA ફેલાયેલા પાંચ એક્સોન હોય છે. ક્લિનિકલ મહત્વ ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝ સિસ્ટમના પરિવર્તન, ચોક્કસપણે ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝ-α સબ્યુનિટ (ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝ-α), ગ્લુકોઝ 6-ટ્રાન્સપોર્ટર (G6PT), અને ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝ-β (ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝ-β અથવા G6PC3) સબ્યુનિટ્સ ઇન્ટરપ્રાન્ડિયલ ગ્લુકોઝ હોમિયોસ્ટેસિસ અને ન્યુટ્રોફિલ ફંક્શન અને હોમિયોસ્ટેસિસની જાળવણીમાં ખામીઓ તરફ દોરી જાય છે. ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝ-α અને G6PT બંનેમાં પરિવર્તન ગ્લાયકોજન સંગ્રહ રોગ પ્રકાર I (જી. એસ. ડી. 1, વોન ગિર્કે રોગ) તરફ દોરી જાય છે. ચોક્કસપણે કહીએ તો, ગ્લુકોઝ-6-ફોસ્ફેટેઝ-αમાં પરિવર્તન ગ્લાયકોજન સંગ્રહ રોગ પ્રકાર-1a તરફ દોરી જાય છે, જે યકૃત અને કિડનીમાં ગ્લાયકોજન અને ચરબીના સંચય દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, જેના પરિણામે હેપેટોમેગેલી અને રેનોમેગેલી થાય છે. જી. એસ. ડી.-1એ તબીબી રીતે રજૂ થતા જી. એસ. ડી.-1 કેસોમાંથી આશરે 80 ટકા હિસ્સો ધરાવે છે. જી6પીટીની ગેરહાજરી જી. એસ. ડી.-1બી (જી. એસ. ડી.-1બી) તરફ દોરી જાય છે, જે જી6પીટીના અભાવ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે અને તબીબી રીતે રજૂ થતા 20 ટકા કેસોનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. જી. એસ. ડી.-1એ નું ચોક્કસ કારણ નોનસેન્સ પરિવર્તન, વાંચન માળખામાં ફેરફાર સાથે અથવા વગર દાખલ/કાઢી નાખવું, અથવા આનુવંશિક સ્તરે થતા સ્પ્લાઇસ સાઇટ પરિવર્તનમાંથી ઉદ્ભવે છે. મિસસેન્સ પરિવર્તન ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝ-α ના બે મોટા લ્યુમિનલ લૂપ્સ અને ટ્રાન્સમેમ્બ્રેન હેલિસીસને અસર કરે છે, જે એન્ઝાઇમની પ્રવૃત્તિને નાબૂદ કરે છે અથવા મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડે છે. જી. એસ. ડી.-1બીનું ચોક્કસ કારણ સ્પ્લાઇસ સાઇટ મ્યુટેશન્સ, ફ્રેમ-શિફ્ટિંગ મ્યુટેશન્સ અને અત્યંત સંરક્ષિત અવશેષોના અવેજી જેવા "ગંભીર" પરિવર્તનમાંથી ઉદ્ભવે છે જેણે જી6પીટી પ્રવૃત્તિને સંપૂર્ણપણે નષ્ટ કરી દીધી હતી. આ પરિવર્તનો ERના લ્યુમિનલ ભાગમાં ગ્લુકોઝ-6-ફોસ્ફેટ (G6P) ના પરિવહનને અટકાવીને અને કોષ દ્વારા ઉપયોગમાં લેવા માટે G6Pના ગ્લુકોઝમાં રૂપાંતરને અટકાવીને જી. એસ. ડી.-1ના વ્યાપ તરફ દોરી જાય છે. ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝની ઉણપનો ત્રીજો પ્રકાર, ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝ-બીટા ઉણપ, જન્મજાત ન્યુટ્રોપેનિયા સિન્ડ્રોમ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે જેમાં ન્યુટ્રોફિલ્સ ઉન્નત એન્ડોપ્લાઝ્મિક રેટિક્યુલમ (ઇઆર) તણાવ, વધેલા એપોપ્ટોસિસ, નબળી ઊર્જા હોમિયોસ્ટેસિસ અને નબળી કાર્યક્ષમતા દર્શાવે છે. તે કાર્ડિયાક અને યુરોજેનિટલ વિકૃતિઓ તરફ પણ દોરી શકે છે. ઉણપનો આ ત્રીજો વર્ગ G6PT ની ઉણપથી પણ પ્રભાવિત થાય છે કારણ કે ગ્લુકોઝ-6-ફોસ્ફેટેઝ-β પણ ER લ્યુમેનમાં રહે છે અને આમ ગ્લુકોઝ-6-ફોસ્ફેટેઝ-β ની ઉણપના સમાન લક્ષણો તરફ દોરી શકે છે જે GSD-1b સાથે સંકળાયેલા છે. વધુમાં, તાજેતરના અભ્યાસોએ બંને ખામીઓ વચ્ચેના સમાનતાના આ ક્ષેત્રને સ્પષ્ટ કર્યું છે અને દર્શાવ્યું છે કે અસામાન્ય ગ્લાયકોસિલેશન બંને ખામીઓમાં થાય છે. ન્યુટ્રોફિલ ગ્લાયકોસિલેશન ન્યુટ્રોફિલ પ્રવૃત્તિ પર ઊંડી અસર કરે છે અને તેથી તેને જન્મજાત ગ્લાયકોસિલેશન ડિસઓર્ડર તરીકે પણ વર્ગીકૃત કરી શકાય છે. ગ્લુકોઝ 6-ફોસ્ફેટેઝ-બીટાનું મુખ્ય કાર્ય ન્યુટ્રોફિલ્સના કોષરસને રિસાયકલ કરેલ ગ્લુકોઝ પ્રદાન કરવા માટે નક્કી કરવામાં આવ્યું છે જેથી સામાન્ય કાર્ય જાળવી શકાય. ઇન્ટ્રાસેલ્યુલર ગ્લુકોઝના સ્તરમાં નોંધપાત્ર ઘટાડાને કારણે ગ્લુકોઝ અને G6P ગુણોત્તરમાં વિક્ષેપ ગ્લાયકોલિસિસ અને HMSમાં નોંધપાત્ર વિક્ષેપનું કારણ બને છે. જ્યાં સુધી બાહ્યકોષીય ગ્લુકોઝના ગ્રહણ દ્વારા પ્રતિકાર કરવામાં ન આવે ત્યાં સુધી આ ઉણપ ન્યુટ્રોફિલ ડિસફંક્શન તરફ દોરી જાય છે. વેનાડાઇલ સલ્ફેટ જેવા વેનેડિયમ સંયોજનો ઉત્સેચકને અવરોધે છે, અને આમ ડાયાબિટીસના દર્દીઓમાં વિવોમાં ઇન્સ્યુલિન સંવેદનશીલતામાં વધારો કરે છે, જેમ કે હાયપરિન્સુલિનેમિક ક્લેમ્પ તકનીક દ્વારા મૂલ્યાંકન કરવામાં આવ્યું છે, જેમાં સંભવિત ઉપચારાત્મક અસરો હોઈ શકે છે. હેક્સોકિનાઝ G6PC G6PC2 G6PC3 નોંધો મોલેક્યુલર ગ્રાફિક્સ છબીઓ UCSF ચિમેરાનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવી હતી. સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ,,, ઇસી 3.1.3