Papain-like protease
पापेन जैसे प्रोटीज (या पापेन जैसे (सिस्टीन) पेप्टिडेस; संक्षिप्त पी. एल. पी. या पी. एल. सी. पी.) सिस्टीन प्रोटीज एंजाइमों का एक बड़ा प्रोटीन परिवार है जो समूह के नाम के सदस्य, पापेन के साथ संरचनात्मक और एंजाइमेटिक गुणों को साझा करता है। वे जीवन के सभी क्षेत्रों में पाए जाते हैं। जानवरों में, इस समूह को अक्सर सिस्टीन कैथेप्सिन या पुराने साहित्य में, लाइसोसोमल पेप्टिडेस के रूप में जाना जाता है। एम. ई. आर. ओ. पी. एस. प्रोटीज एंजाइम वर्गीकरण प्रणाली में, पापेन जैसे प्रोटीज क्लैन सी. ए. बनाते हैं। पापेन जैसे प्रोटीज एक सामान्य उत्प्रेरक डायड सक्रिय स्थल साझा करते हैं जिसमें एक सिस्टीन एमिनो एसिड अवशेष होता है जो एक न्यूक्लियोफाइल के रूप में कार्य करता है। मानव जीनोम ग्यारह सिस्टीन कैथेप्सिन को कूटबद्ध करता है जिनमें शारीरिक कार्यों की एक विस्तृत श्रृंखला होती है। कुछ परजीवियों में पपैन जैसे प्रोटीज की मेजबान आक्रमण में भूमिका होती है, जैसे कि ट्राइपानोसोमा क्रूज़ी से क्रूज़िपेन। पौधों में, वे मेजबान रक्षा और विकास में शामिल होते हैं। प्रोकैरियोट्स से पपैन जैसे प्रोटीज के अध्ययन ने उनके यूकेरियोटिक समकक्षों को पीछे छोड़ दिया है। कोशिकीय जीवों में उन्हें प्रीप्रोएंजाइम के रूप में संश्लेषित किया जाता है जो परिपक्व होने तक एंजाइम के रूप में सक्रिय नहीं होते हैं, और उनकी गतिविधियों को कसकर नियंत्रित किया जाता है, अक्सर सिस्टैटिन जैसे अंतर्जात प्रोटीज अवरोधकों की उपस्थिति से। कोरोना वायरस सार्स-कोव और सार्स-कोव-2 जैसे महत्वपूर्ण मानव रोगजनकों सहित कई आर. एन. ए. वायरसों में, पापेन जैसे प्रोटीज प्रोटीन डोमेन की अक्सर पॉलीप्रोटीन को परिपक्व वायरल गैर-संरचनात्मक प्रोटीन में संसाधित करने में भूमिका होती है। कई पपैन जैसे प्रोटीज को संभावित दवा लक्ष्य माना जाता है। वर्गीकरण प्रोटीज एंजाइम वर्गीकरण की एम. ई. आर. ओ. पी. एस. प्रणाली कबीले सी. ए. को पपैन जैसे प्रोटीज वाले के रूप में परिभाषित करती है। माना जाता है कि उनकी एक साझा विकासवादी उत्पत्ति है। 2021 तक, कबीले में 45 परिवार थे। संरचना पपैन की संरचना एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी द्वारा प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित प्रारंभिक प्रोटीन संरचनाओं में से एक थी। कई पपैन जैसे प्रोटीज एंजाइम मोनोमर्स के रूप में कार्य करते हैं, हालांकि कुछ, जैसे कैथेप्सिन सी (डाइपेप्टिडाइल-पेप्टिडेस I), होमोटेट्रामर हैं। परिपक्व मोनोमर संरचना को विशेष रूप से दो खंडों या उपक्षेत्रों में विभाजित किया गया है, जिन्हें एल-डोमेन (एन-टर्मिनल) और आर-डोमेन (सी-टर्मिनल) के रूप में जाना जाता है, जहां सक्रिय स्थल उनके बीच स्थित होता है। एल-डोमेन मुख्य रूप से पेचदार होता है जबकि आर-डोमेन में बीटा-शीट्स बीटा-बैरल जैसे आकार में होते हैं, जो एक हेलिक्स से घिरे होते हैं। एंजाइम सब्सट्रेट एक विस्तारित संरचना में दोनों क्षेत्रों के साथ परस्पर क्रिया करता है। पपैन जैसे प्रोटीज को अक्सर प्रीप्रोएंजाइम, या एंजाइमेटिक रूप से निष्क्रिय अग्रदूतों के रूप में संश्लेषित किया जाता है। एन-टर्मिनस पर एक संकेत पेप्टाइड, जो एक उपकोशिकीय स्थानीयकरण संकेत के रूप में कार्य करता है, एक ज़ाइमोजेन बनाने के लिए संकेत पेप्टिडेस द्वारा विभाजित किया जाता है। एन-लिंक्ड ग्लाइकोसिलेशन के रूप में अनुवाद के बाद का संशोधन भी समानांतर रूप से होता है। एक प्रोपेप्टाइड की उपस्थिति के कारण ज़ाइमोजेन अभी भी निष्क्रिय है जो सक्रिय स्थल तक पहुंच को अवरुद्ध करने वाले अवरोधक के रूप में कार्य करता है। प्रोपेप्टाइड को परिपक्व एंजाइम बनाने के लिए प्रोटीयोलिसिस द्वारा हटा दिया जाता है। उत्प्रेरक तंत्र पापेन जैसे प्रोटीज में एक उत्प्रेरक डायड होता है जिसमें एक सिस्टीन और एक हिस्टिडीन अवशेष होता है, जो अपने आवेशित थियोलेट और इमिडाज़ोलियम साइड चेन के माध्यम से एक आयन जोड़ी बनाता है। नकारात्मक आवेशित सिस्टीन थायोलेट एक न्यूक्लियोफाइल के रूप में कार्य करता है। अतिरिक्त पड़ोसी अवशेष-एस्पार्टेट, एस्पेराजिन, या ग्लूटामाइन-उत्प्रेरक अवशेषों को स्थिति देते हैं; पापेन में, आवश्यक उत्प्रेरक अवशेष सिस्टीन, हिस्टिडाइन और एस्पार्टेट को कभी-कभी उत्प्रेरक त्रिभुज (सेरीन प्रोटीज के समान) कहा जाता है। पापेन जैसे प्रोटीज आमतौर पर एंडोपेप्टिडेस होते हैं, लेकिन समूह के कुछ सदस्य भी, या विशेष रूप से, एक्सोपेप्टिडेस होते हैं। कोरोनावायरस सहित कुछ वायरल पापेन जैसे प्रोटीज, आइसोपेप्टाइड बंधनों को भी तोड़ सकते हैं और ड्यूबिक्विटिनेस के रूप में कार्य कर सकते हैं। कार्य यूकेरियोट्स स्तनधारी जानवरों में, विशेष रूप से स्तनधारी जीव विज्ञान में, पापेन जैसे प्रोटीज परिवार के सदस्यों को आमतौर पर सिस्टीन कैथेप्सिन के रूप में संदर्भित किया जाता है-यानी, प्रोटीज के समूह के सिस्टीन प्रोटीज सदस्य जिन्हें कैथेप्सिन के रूप में जाना जाता है (जिसमें सिस्टीन, सेरीन और एस्पार्टिक प्रोटीज शामिल हैं)। मनुष्यों में, 11 सिस्टीन कैथेप्सिन होते हैंः बी, सी, एफ, एच, के, एल, ओ, एस, वी, एक्स और डब्ल्यू। अधिकांश कैथेप्सिन पूरे शरीर में व्यक्त किए जाते हैं, लेकिन कुछ में संकीर्ण ऊतक वितरण होता है। यद्यपि ऐतिहासिक रूप से लाइसोसोमल प्रोटीज के रूप में जाना जाता है और मुख्य रूप से प्रोटीन अपचय में उनकी भूमिका के लिए अध्ययन किया जाता है, तब से कई शारीरिक प्रक्रियाओं और रोग स्थितियों में प्रमुख भूमिका निभाने वाले सिस्टीन कैथेप्सिन की पहचान की गई है। सामान्य शारीरिक प्रक्रियाओं के हिस्से के रूप में, वे अनुकूली प्रतिरक्षा प्रणाली के हिस्से के रूप में प्रतिजन प्रस्तुति के प्रमुख चरणों में शामिल हैं, बाह्य कोशिकीय मैट्रिक्स का पुनर्निर्माण, केराटिनोसाइट्स का विभेदन, और पेप्टाइड हार्मोन के प्रसंस्करण। सिस्टीन कैथेप्सिन कैंसर और ट्यूमर की प्रगति, हृदय रोग, ऑटोइम्यून रोग और अन्य मानव स्वास्थ्य स्थितियों से जुड़े रहे हैं। कैथेप्सिन के की हड्डी के अवशोषण में भूमिका है और ऑस्टियोपोरोसिस के लिए एक दवा लक्ष्य के रूप में अध्ययन किया गया है। परजीवी हेलमिन्थ (परजीवी कृमि) सहित कई परजीवी अपने मेजबानों पर आक्रमण के लिए तंत्र के रूप में पपैन जैसे प्रोटीज का उपयोग करते हैं। उदाहरणों में टॉक्सोप्लाज्मा गोंडी और जियार्डिया लैम्ब्लिया शामिल हैं। कई चपटे कीड़ों में, सिस्टीन कैथेप्सिन की अभिव्यक्ति का स्तर बहुत अधिक होता है; लीवर फ्लूक फासियोला हेपेटिका में, जीन डुप्लिकेशन ने कैथेप्सिन एल जैसे एंजाइम के 20 से अधिक पैरालॉग का उत्पादन किया है। सिस्टीन कैथेप्सिन एककोशिकीय परजीवी लीशमैनिया के सामान्य जीवन चक्र का भी हिस्सा हैं, जहाँ वे विषाणु कारक के रूप में कार्य करते हैं। एंजाइम और संभावित दवा लक्ष्य क्रूजिपेन परजीवी ट्राइपानोसोमा क्रूज़ी के जीवन चक्र के लिए महत्वपूर्ण है, जो चागस रोग का कारण बनता है। पपैन जैसे प्रोटीज परिवार के पौधे पौधों के विकास में कई महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, जिसमें बीज अंकुरण, पत्ती का बुढ़ापा और अजैविक तनाव का जवाब देना शामिल है। पापेन जैसे प्रोटीज पौधों में क्रमादेशित कोशिका मृत्यु के विनियमन में शामिल हैं, उदाहरण के लिए पराग के विकास के दौरान टेपेटम में। वे पौधों की प्रतिरक्षा में भी महत्वपूर्ण हैं जो कीटों और रोगजनकों के खिलाफ सुरक्षा प्रदान करते हैं। पादप पपैन जैसे प्रोटीज और रोगजनक प्रतिक्रियाओं के बीच संबंध-जैसे कि सिस्टैटिन अवरोधक-को एक विकासवादी हथियार दौड़ के रूप में वर्णित किया गया है। पौधों में कुछ पी. एल. पी. परिवार के सदस्यों के पाक और वाणिज्यिक अनुप्रयोग हैं। परिवार का नाम सदस्य, पपैन, पपीता से प्राप्त एक प्रोटीज है, जिसका उपयोग मांस टेंडराइज़र के रूप में किया जाता है। इसी तरह के लेकिन कम व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले पादप उत्पादों में अनानास से ब्रोमेलेन और अंजीर से फिसिन शामिल हैं। प्रोकैरियोट्स हालांकि पपैन जैसे प्रोटीज जीवन के सभी क्षेत्रों में पाए जाते हैं, लेकिन उनका यूकेरियोट्स की तुलना में प्रोकैरियोट्स में कम अध्ययन किया गया है। केवल कुछ प्रोकैरियोटिक पी. एल. पी. एंजाइमों को एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी या एंजाइमेटिक अध्ययनों द्वारा विशेषता दी गई है, ज्यादातर रोगजनक बैक्टीरिया से, जिसमें स्ट्रेप्टोकोकस पायोजेन्स से स्ट्रेप्टोपेन शामिल है; ज़ाइललेन, पौधे के रोगजनक ज़ाइलेला फास्टिडियोसा से; क्लोस्ट्रिडियम डिफिसाइल से सी. डब्ल्यू. पी. 84; और लीजियोनेला न्यूमोफिला से एल. पी. जी. 2622। वायरस पपैन जैसे प्रोटीज परिवार में कई प्रोटीन डोमेन शामिल हैं जो आर. एन. ए. वायरस द्वारा व्यक्त बड़े पॉलीप्रोटीन में पाए जाते हैं। सबसे अच्छा अध्ययन किए गए वायरल पी. एल. पी. में निडोवायरस से निडोवायरल पापेन जैसे प्रोटीज डोमेन हैं, विशेष रूप से कोरोनावायरस से। ये पी. एल. पी. कई दरार घटनाओं के लिए जिम्मेदार हैं जो एक बड़े पॉलीप्रोटीन को वायरल गैर-संरचनात्मक प्रोटीन में संसाधित करते हैं, हालांकि वे 3 सी जैसे प्रोटीज (जिसे मुख्य प्रोटीज के रूप में भी जाना जाता है) की तुलना में कम दरारें करते हैं। कोरोनावायरस पी. एल. पी. बहु-कार्यात्मक एंजाइम हैं जो यूबीक्विटिन जैसे प्रोटीन आई. एस. जी. 15 के खिलाफ अनुरूप गतिविधि के साथ ड्यूबिक्विटिनस (यूबीक्विटिन के साथ आइसोपेप्टाइड बंधन को तोड़ते हुए) और "डी. आई. एस. जी. लाइलेटिंग एंजाइम" के रूप में भी कार्य कर सकते हैं। SARS-CoV, MERS-CoV, और SARS-CoV-2 सहित मानव रोगजनकों में, PLP डोमेन वायरल प्रतिकृति के लिए आवश्यक है और इसलिए इसे एंटीवायरल दवाओं के विकास के लिए एक दवा लक्ष्य माना जाता है। संदर्भ संरक्षण