Chitinase
ચિટિનેઝ (, ચિટોડેક્સટ્રિનેઝ, 1,4-બીટા-પોલી-એન-એસિટિલગ્લૂકોસામિનિડેઝ, પોલી-બીટા-ગ્લુકોસામિનિડેઝ, β-1,4-પોલી-એન-એસિટિલ ગ્લુકોસામિનિડેઝ, પોલી [1,4-(એન-એસિટિલ-બીટા-ડી-ગ્લુકોસામિનાઇડ)] ગ્લાયકેનોહાઇડ્રોલેઝ, (1-4)-2-એસિટામિડો-2-ડિઓક્સી-બીટા-ડી-ગ્લુકેન ગ્લાયકેનોહાઇડ્રોલેઝ; વ્યવસ્થિત નામ (1-4)-2-એસિટામિડો-2-ડિઓક્સી-બીટા-ડી-ગ્લુકેન ગ્લાયકેનોહાઇડ્રોલેઝ) હાઇડ્રો છે. તેઓ નીચેની પ્રતિક્રિયાને ઉત્પ્રેરિત કરે છેઃ ચિટિન અને ચિટોડેક્સટ્રિનમાં એન-એસિટિલ-બીટા-ડી-ગ્લુકોસામિનાઇડ (1 → 4)-બીટા-જોડાણોનું રેન્ડમ એન્ડો-હાઇડ્રોલિસિસ કારણ કે ચિટિન એ ફૂગની કોષ દિવાલોનો એક ઘટક છે અને કેટલાક પ્રાણીઓના એક્સોસ્કેલેટલ તત્વો (મોલસ્ક અને આર્થ્રોપોડ્સ સહિત), ચિટિનેસ સામાન્ય રીતે એવા સજીવોમાં જોવા મળે છે જેને કાં તો તેમના પોતાના ચિટિનને ફરીથી આકાર આપવાની જરૂર હોય છે અથવા ફૂગ અથવા પ્રાણીઓના ચિટિનને વિસર્જન અને પચાવવાની જરૂર હોય છે. પ્રજાતિ વિતરણ ચિત્તભક્ષી સજીવોમાં ઘણા બેક્ટેરિયા (એરોમોનાડ્સ, બેસિલસ, વિબ્રિયો, અન્ય લોકો વચ્ચે) નો સમાવેશ થાય છે, જે રોગકારક અથવા હાનિકારક હોઈ શકે છે. તેઓ જીવંત આર્થ્રોપોડ્સ, ઝૂપ્લાંકટન અથવા ફૂગ પર હુમલો કરે છે અથવા તેઓ આ સજીવોના અવશેષોનું અધઃપતન કરી શકે છે. ફૂગ, જેમ કે કોક્સીડિઓઇડ્સ ઇમિટિસ, પણ હાનિકારક તરીકેની તેમની ભૂમિકા અને આર્થ્રોપોડ પેથોજેન્સ તરીકેની તેમની ક્ષમતા સાથે સંબંધિત અધોગામી ચિટિનાઝ ધરાવે છે. ચિટિનાઝ છોડમાં પણ હાજર હોય છે-ઉદાહરણ તરીકે જવના બીજ ચિટિનાઝઃ,. જવના બીજ ઇગ્નાટીયસ એટ અલ 1994 (એ) માં ક્લોન 10 ઉત્પન્ન કરતા જોવા મળે છે. તેઓ વિકાસ દરમિયાન બીજ એલ્યુરોનમાં ક્લોન 10, એક વર્ગ I ચિટિનાઝ શોધે છે. પાંદડા કેટલાક આઇસોઝાઇમ્સ (તેમજ β-1,3-ગ્લુકેનેઝના કેટલાક) ઉત્પન્ન કરે છે. ઇગ્નાટીયસ અને અન્ય 1994 (બી) પાંદડાઓમાં આ શોધે છે, જે પાવડરી માઇલ્ડ્યુ દ્વારા પ્રેરિત છે. ઈગ્નાટીયસ અને અન્ય લોકો પણ આ (બીજ અને પાંદડાના આઇસોઝાઇમ્સ) એકબીજાથી અલગ હોવાનું શોધી કાઢે છે. આમાંના કેટલાક પેથોજેનેસિસ સંબંધિત (PR) પ્રોટીન છે જે પ્રણાલીગત હસ્તગત પ્રતિકારના ભાગ રૂપે પ્રેરિત થાય છે. અભિવ્યક્તિ એન. પી. આર. 1 જનીન અને સેલિસિલિક એસિડ માર્ગ દ્વારા મધ્યસ્થી કરવામાં આવે છે, જે બંને ફૂગ અને જંતુના હુમલાના પ્રતિકારમાં સામેલ છે. ફૂગના સહજીવન બનાવવા માટે અન્ય છોડના ચિટીનેસિસની જરૂર પડી શકે છે. સસ્તન પ્રાણીઓ ચિટિનનું ઉત્પાદન કરતા નથી, તેમ છતાં તેમની પાસે બે કાર્યાત્મક ચિટિનાઝ છે, ચિટોટ્રિયોસિડેઝ (CHIT1) અને એસિડિક સસ્તન પ્રાણી ચિટિનાઝ (AMCase), તેમજ ચિટિનાઝ જેવા પ્રોટીન (જેમ કે YKL-40) જે ઉચ્ચ અનુક્રમ સમાનતા ધરાવે છે પરંતુ ચિટિનાઝ પ્રવૃત્તિનો અભાવ ધરાવે છે. વર્ગીકરણ એન્ડોચિટિનેસિસ (ઇસી 3.2.1.14) ચીટિન માઇક્રોફિબ્રિલના આંતરિક સ્થળો પર ચીટિનને અવ્યવસ્થિત રીતે વિભાજિત કરે છે, જે દ્રાવ્ય, નીચા પરમાણુ સમૂહ મલ્ટીમર ઉત્પાદનો બનાવે છે. મલ્ટીમર ઉત્પાદનોમાં ડાય-એસિટિલચિટોબાયોઝ, ચિટોટ્રિયોઝ અને ચિટોટેટ્રિયોઝનો સમાવેશ થાય છે, જેમાં ડાયમર મુખ્ય ઉત્પાદન છે. એક્સોચિટિનેસિસને પણ બે પેટા વર્ગોમાં વહેંચવામાં આવ્યા છેઃ ચિટોબાયોસિડેસ () ચિટિન માઇક્રોફિબ્રિલના બિન-ઘટાડતા અંત પર કાર્ય કરે છે, જે ચિટિન સાંકળમાંથી એક પછી એક ડાઇમર, ડી-એસિટિલચિટોબાયોઝને મુક્ત કરે છે. તેથી, આ પ્રતિક્રિયામાં મોનોસેકરાઇડ્સ અથવા ઓલિગોસેકરાઇડ્સ મુક્ત થતા નથી. β-1,4-N-એસિટિલગ્લૂકોસામિનિડેસ () ડાય-એસિટિલચિટોબાયોઝ, ચિટોટ્રિયોઝ અને ચિટોટેટ્રોઝ જેવા મલ્ટીમર ઉત્પાદનોને N-એસિટિલગ્લૂકોસેમિન (GLCNAc) ના મોનોમર્સમાં વિભાજિત કરે છે. એમિનો એસિડ સિક્વન્સના આધારે ચિટિનાઝનું પણ વર્ગીકરણ કરવામાં આવ્યું હતું, કારણ કે તે એકબીજા સાથે આ ઉત્સેચકોના ઉત્ક્રાંતિ સંબંધોને સમજવામાં વધુ મદદરૂપ થશે. તેથી, ચિટિનાઝને ત્રણ પરિવારોમાં વહેંચવામાં આવ્યા હતાઃ 18,19 અને 20. બંને પરિવારો 18 અને 19 માં વાયરસ, બેક્ટેરિયા, ફૂગ, જંતુઓ અને છોડ સહિત વિવિધ સજીવોના એન્ડોચિટિનેસિસનો સમાવેશ થાય છે. જો કે, કુટુંબ 19માં મુખ્યત્વે છોડના ચિટિનાઝનો સમાવેશ થાય છે. ફેમિલી 20માં એન-એસિટિલગ્લૂકોસામિનિડેઝ અને સમાન એન્ઝાઇમ, એન-એસિટિલહેક્સોસામિનિડેઝનો સમાવેશ થાય છે. અને ચિટિનાઝના જનીન ક્રમ જાણીતા હોવાથી, તેમને તેમના ક્રમના આધારે છ વર્ગોમાં વર્ગીકૃત કરવામાં આવ્યા હતા. ચિટિનાઝના વર્ગો નક્કી કરતી લાક્ષણિકતાઓ એન-ટર્મિનલ ક્રમ, ઉત્સેચકનું સ્થાનિકીકરણ, આઇસોઇલેક્ટ્રિક પીએચ, સિગ્નલ પેપ્ટાઇડ અને ઇન્ડ્યુસર્સ હતી. ચિટિનાઝમાં સિસ્ટીન-સમૃદ્ધ એન-ટર્મિનલ, લ્યુસીન-અથવા વેલિન-સમૃદ્ધ સિગ્નલ પેપ્ટાઇડ અને વેક્યૂલર સ્થાનિકીકરણ હતું. અને પછી, વર્ગ I ચીટિનેસિસને તેમના એસિડિક અથવા મૂળભૂત પ્રકૃતિના આધારે અનુક્રમે અને માં વિભાજિત કરવામાં આવ્યા હતા. વર્ગ 1ના ચિટિનાઝમાં માત્ર છોડના ચિટિનાઝ અને મોટે ભાગે એન્ડોચિટિનાઝનો સમાવેશ થતો હોવાનું જણાયું હતું. ચિટીનેસિસમાં સિસ્ટીન-સમૃદ્ધ એન-ટર્મિનલ નહોતું પરંતુ તેનો ક્રમ ક્લાસ I ચિટીનેસિસ જેવો જ હતો. વર્ગ II ચિટિનાઝ છોડ, ફૂગ અને બેક્ટેરિયામાં જોવા મળ્યા હતા અને તેમાં મોટે ભાગે એક્સોચિટિનાઝનો સમાવેશ થતો હતો. વર્ગ I અથવા વર્ગ II માં ચિટિનાઝમાં ચિટિનાઝના સમાન ક્રમ ન હતા. વર્ગ 1 ચીટિનેસિસની જેમ રોગપ્રતિકારક ગુણધર્મો સહિત ચીટિનેસિસમાં સમાન લાક્ષણિકતાઓ હતી. જો કે, વર્ગ IV ચીટિનેસિસ વર્ગ I ચીટિનેસિસની તુલનામાં કદમાં નોંધપાત્ર રીતે નાના હતા. અને ચિટિનાઝ સારી રીતે દર્શાવવામાં આવતા નથી. જો કે, વર્ગ V ચિટિનાઝના એક ઉદાહરણમાં બે ચિટિન બંધનકર્તા ક્ષેત્રો એકસાથે દર્શાવવામાં આવ્યા હતા, અને જનીન ક્રમના આધારે, સિસ્ટીનથી સમૃદ્ધ એન-ટર્મિનલ ઉત્ક્રાંતિ દરમિયાન ખોવાઈ ગયું હોય તેવું લાગતું હતું, કદાચ ઓછા પસંદગી દબાણને કારણે જેના કારણે ઉત્પ્રેરક ક્ષેત્ર તેની કામગીરી ગુમાવી રહ્યું હતું. કાર્ય સેલ્યુલોઝની જેમ, ચિટિન એક વિપુલ પ્રમાણમાં બાયોપોલિમર છે જે પ્રમાણમાં અધોગતિ માટે પ્રતિરોધક છે. ઘણા સસ્તન પ્રાણીઓ ચિટિનને પચાવી શકે છે અને કરોડઅસ્થિધારી પ્રજાતિઓમાં ચોક્કસ ચિટિનાઝનું સ્તર તેમના ખોરાકની વર્તણૂકને અનુરૂપ હોય છે. અમુક માછલીઓ ચિટિનને પચાવવામાં સક્ષમ હોય છે. મનુષ્યો સહિત સસ્તન પ્રાણીઓના પેટમાંથી ચિટિનાઝને અલગ કરવામાં આવ્યા છે. માનવ રક્તમાં અને સંભવતઃ કોમલાસ્થિમાં પણ ચિટિનાઝ પ્રવૃત્તિ શોધી શકાય છે. છોડના ચિટીનેસિસની જેમ આ રોગકારક પ્રતિકાર સાથે સંબંધિત હોઈ શકે છે. ક્લિનિકલ મહત્વ માનવ શરીરમાં ચિટિનાઝનું ઉત્પાદન ("માનવ ચિટિનાઝ" તરીકે ઓળખાય છે) એલર્જીના પ્રતિભાવમાં હોઈ શકે છે, અને અસ્થમાને ઉન્નત ચિટિનાઝ અભિવ્યક્તિ સ્તર સાથે જોડવામાં આવ્યું છે. માનવ ચિટિનાઝ કેટલીક સૌથી સામાન્ય એલર્જીઓ (ધૂળના જીવાત, મોલ્ડ બીજકણ-જે બંનેમાં ચિટિન હોય છે) અને કૃમિ (કૃમિ) ચેપ વચ્ચેના સંબંધને સ્વચ્છતા પૂર્વધારણાના એક સંસ્કરણના ભાગ રૂપે સમજાવી શકે છે (કૃમિઓમાં આંતરડાની દિવાલને પકડવા માટે ચિટિનસ મોંના ભાગો હોય છે). છેવટે, છોડમાં ચિટિનાઝ અને સેસિલિસિલિક એસિડ વચ્ચેનો સંબંધ સારી રીતે સ્થાપિત છે-પરંતુ મનુષ્યમાં સેસિલિસિલિક એસિડ અને એલર્જી વચ્ચે એક કાલ્પનિક સંબંધ છે. ગૌચર રોગમાં એન્ઝાઇમોથેરાપી પૂરકની દેખરેખ માટે તેનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. ફૂગના નિયમનમાં નિયમન પ્રજાતિથી પ્રજાતિમાં બદલાય છે, અને જીવતંત્રની અંદર, વિવિધ શારીરિક કાર્યો સાથે ચિટિનાઝ વિવિધ નિયમન પદ્ધતિઓ હેઠળ હશે. ઉદાહરણ તરીકે, જાળવણી સાથે સંકળાયેલા ચિટીનેસિસ, જેમ કે કોષની દિવાલનું પુનઃનિર્માણ, બંધારણીય રીતે વ્યક્ત કરવામાં આવે છે. જો કે, બાહ્ય ચિટિનનું અધઃપતન અથવા કોષ વિભાજનમાં ભાગ લેવા જેવા વિશિષ્ટ કાર્યો ધરાવતા ચિટીનેસિસને ચિટીનેસ પ્રવૃત્તિના અવકાશી-અસ્થાયી નિયમનની જરૂર પડે છે. ટ્રાઇકોડર્મા એટ્રોવાઇરાઇડમાં એન્ડોચિટિનેઝનું નિયમન એન-એસિટિલગ્લૂકોસામિનિડેઝ પર આધારિત છે, અને માહિતી પ્રતિક્રિયા-લૂપ સૂચવે છે જ્યાં ચિટિનનું વિઘટન એન-એસિટિલગ્લૂકોસામાઇન ઉત્પન્ન કરે છે, જે સંભવતઃ લેવામાં આવશે અને ચિટિનબાયોસિડેઝના અપ-રેગ્યુલેશનને ચાલુ કરશે. Saccharomyces cerevisiae અને SCTS1p (S. cerevisiae citinase 1) ના નિયમનમાં, પ્રાથમિક સેપ્ટમના ચિટિનને ઘટાડીને સાયટોકીનેસિસ પછી કોષ વિભાજનમાં સામેલ ચિટીનેસિસમાંથી એક છે. કોષ વિભાજનમાં આ પ્રકારના ચિટીનેસિસ મહત્વપૂર્ણ હોવાથી, ત્યાં ચુસ્ત નિયમન અને સક્રિયકરણ હોવું આવશ્યક છે. ખાસ કરીને, અંતમાં માઇટોસિસ દરમિયાન પુત્રી કોશિકાઓમાં સી. ટી. એસ. 1 અભિવ્યક્તિ સક્રિય કરવી પડે છે અને પ્રોટીનને સેપ્ટમના પુત્રી સ્થળ પર સ્થાનિકીકરણ કરવું પડે છે. અને આ કરવા માટે, કોષના વિવિધ તબક્કાઓને નિયંત્રિત કરતા અન્ય નેટવર્ક સાથે સંકલન હોવું આવશ્યક છે, જેમ કે Cdc14 અર્લી એનાફેઝ રિલીઝ (FEAR), માઇટોટિક એક્ઝિટ નેટવર્ક (MEN), અને Ace2p (ટ્રાન્સક્રિપ્શન ફેક્ટર) અને સેલ્યુલર મોર્ફોજેનેસિસ (RAM) સિગ્નલિંગ નેટવર્કનું નિયમન. એકંદરે, વિવિધ નિયમનકારી નેટવર્કનું એકીકરણ કોષ ચક્રમાં કોષના તબક્કા અને પુત્રી કોષો વચ્ચેના ચોક્કસ સ્થાનો પર આધાર રાખીને કોષની દિવાલને અધોગતિ કરતા ચિટિનાઝને કાર્ય કરવાની મંજૂરી આપે છે. ખોરાકમાં ચિટિનાઝની હાજરી ઘણા સામાન્ય ખોરાકમાં કુદરતી રીતે જોવા મળે છે. ફેઝોલસ વલ્ગરિસ, કેળા, ચેસ્ટનટ્સ, કીવીફ્રૂટ, એવોકાડો, પપૈયા અને ટામેટાં, ઉદાહરણ તરીકે, બધામાં ફૂગના અને અપૃષ્ઠવંશી હુમલા સામે રક્ષણ તરીકે ચિટીનેઝનું નોંધપાત્ર સ્તર હોય છે. તણાવ, અથવા ઇથિલિન ગેસ જેવા પર્યાવરણીય સંકેતો, ચિટિનાઝના વધેલા ઉત્પાદનને ઉત્તેજીત કરી શકે છે. ચિટિનાઝ અણુઓના કેટલાક ભાગો, જે માળખામાં હેવિન અથવા રબરના લેટેક્સમાં અન્ય પ્રોટીન સાથે લગભગ સમાન હોય છે, જે છોડના સંરક્ષણમાં તેમના સમાન કાર્યને કારણે, લેટેક્સ-ફ્રૂટ સિન્ડ્રોમ તરીકે ઓળખાતી એલર્જીક ક્રોસ-પ્રતિક્રિયાને ટ્રિગર કરી શકે છે. એપ્લિકેશન્સ ચિટિનેસિસ પાસે એપ્લિકેશનોની સંપત્તિ છે, જેમાંથી કેટલાક ઉદ્યોગ દ્વારા પહેલેથી જ સાકાર થઈ ગયા છે. આમાં ખાતર જેવા ઉપયોગી ઉત્પાદનોમાં ચિટિનનું જૈવ-રૂપાંતરણ, બિન-એલર્જેનિક, બિન-ઝેરી, જૈવ-સુસંગત અને જૈવ-વિઘટનક્ષમ સામગ્રીનું ઉત્પાદન (કોન્ટેક્ટ લેન્સ, કૃત્રિમ ત્વચા અને આ ગુણોવાળા ટાંકા પહેલેથી જ ઉત્પન્ન કરવામાં આવી રહ્યા છે) અને જંતુનાશકો અને ફૂગનાશકની વૃદ્ધિ સામેલ છે. ફેઝોલસ વલ્ગરિસ ચિટિનેઝ-બીન ચિટિનેઝ, BCH-સંપૂર્ણપણે અસંબંધિત પાકોમાં જંતુ નિવારક તરીકે ટ્રાન્સજેનિક રીતે દાખલ કરવામાં આવ્યું છે. ચિટિનાઝના સંભવિત ભાવિ ઉપયોગોમાં શેલ્ફ લાઇફ વધારવા માટે ખાદ્ય ઉમેરણો, અસ્થમા અને ક્રોનિક રાઇનોસિનસાઇટિસ માટે ઉપચારાત્મક એજન્ટ, એન્ટી-ફંગલ ઉપાય, એન્ટિ-ટ્યુમર દવા અને પ્રોટીન એન્જિનિયરિંગમાં ઉપયોગમાં લેવાતા સામાન્ય ઘટક તરીકે છે. આ પણ જુઓ લિગ્નિનેઝ સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ રોગકારક ફૂગ કોક્સીડિઓઇડ્સ ઇમિટિસ ઈસી 3.2.1 ઉત્સેચકોમાંથી ચીટિનેઝની એક્સ-રે રચના