Nucleotide pyrophosphatase/phosphodiesterase
न्यूक्लियोटाइड पायरोफॉस्फेटस/फॉस्फोडीस्टेरेस (एन. पी. पी.) डायमेरिक एंजाइमों का एक वर्ग है जो फॉस्फेट डाइस्टर बॉन्ड के हाइड्रोलिसिस को उत्प्रेरित करता है। एन. पी. पी. एंजाइमों के क्षारीय फॉस्फेट (ए. पी.) सुपरफ़ैमिली से संबंधित है। मनुष्य सात ज्ञात एन. पी. पी. समरूपों को व्यक्त करते हैं, जिनमें से कुछ न्यूक्लियोटाइड सब्सट्रेट पसंद करते हैं, जिनमें से कुछ फॉस्फोलिपिड सब्सट्रेट पसंद करते हैं, और जिनमें से अन्य ऐसे सब्सट्रेट पसंद करते हैं जो अभी तक निर्धारित नहीं किए गए हैं। यूकेरियोट्स में, अधिकांश एन. पी. पी. कोशिका झिल्ली में स्थित होते हैं और विभिन्न प्रकार की जैविक प्रक्रियाओं को प्रभावित करने के लिए बाह्य कोशिकीय फॉस्फेट डाइस्टर को हाइड्रोलाइज करते हैं। बैक्टीरियल एन. पी. पी. को पेरिप्लाज्म में स्थानीयकृत माना जाता है। संरचना एन. पी. पी. के उत्प्रेरक स्थल में दो-धातु-आयन (द्वि-धातु) जेड. एन. 2 + उत्प्रेरक कोर होता है। माना जाता है कि ये Zn2 + उत्प्रेरक घटक एन. पी. पी. फॉस्फोरिल स्थानांतरण प्रतिक्रिया की संक्रमण स्थिति को स्थिर करते हैं। तंत्र अवलोकन एन. पी. पी. एक फॉस्फोडीस्टर सब्सट्रेट पर एक एस्टर बॉन्ड के न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन को उत्प्रेरित करता है। इसमें एक न्यूक्लियोसाइड बाइंडिंग पॉकेट होता है जो सक्रिय साइट से फॉस्फोलिपिड सब्सट्रेट को बाहर करता है। साइट-निर्देशित उत्परिवर्तन के माध्यम से एक थ्रेओनिन न्यूक्लियोफाइल की पहचान की गई है, और प्रतिक्रिया फॉस्फोरस केंद्र के स्टीरियोकेमिस्ट्री को उलट देती है। बंधन टूटने और बनने का क्रम अभी तक हल नहीं हुआ है। एनपीपी-उत्प्रेरित फॉस्फोरिल हस्तांतरण के तंत्र के लिए तीन चरम संभावनाओं का प्रस्ताव किया गया है। उन्हें उस क्रम से अलग किया जाता है जिसमें फॉस्फोरस के साथ बंधन बनाए जाते हैं और टूट जाते हैं। हालाँकि यह घटना सूक्ष्म है, यह एपी सुपरफ़ैमिली एंजाइमों की शारीरिक भूमिकाओं को समझने और आणविक गतिशील मॉडलिंग के लिए भी महत्वपूर्ण है। चरम यंत्रवादी परिदृश्यः 1) एक दो-चरणीय "विघटनकारी" (उन्मूलन-जोड़ या डी. एन. + ए. एन.) तंत्र जो एक त्रिकोणीय मेटाफॉस्फेट मध्यवर्ती के माध्यम से आगे बढ़ता है। इस तंत्र को दाईं ओर के चित्र में लाल डैश रेखाओं द्वारा दर्शाया गया है। 2) एक दो-चरणीय "सहयोगी" (जोड़-उन्मूलन या ए. एन. + डी. एन.) तंत्र जो एक पेंटावेलेंट फॉस्फोरेन मध्यवर्ती के माध्यम से आगे बढ़ता है। यह दाईं ओर चित्र में नीली डैश रेखाओं द्वारा दर्शाया गया है। 3) एस. एन. 2 प्रतिस्थापन के अनुरूप एक-चरण पूरी तरह से समकालिक तंत्र। बन्ध का निर्माण और टूटना एक साथ और एक ही दर से होता है। यह दाईं ओर की आकृति में काली रेखा द्वारा दर्शाया गया है। उपरोक्त तीन मामले प्रतिक्रिया तंत्र के लिए मूल रूपों का प्रतिनिधित्व करते हैं, और वास्तविक तंत्र शायद उनके बीच कहीं पड़ता है। चित्र में लाल और नीली बिंदीदार रेखाएँ। 2ए अधिक यथार्थवादी "समन्वित" तंत्र का प्रतिनिधित्व करता है जिसमें जोड़ और उन्मूलन अतिव्यापी होते हैं, लेकिन पूरी तरह से समकालिक नहीं होते हैं। दोनों चरणों की प्रारंभिक दरों में अंतर संक्रमण अवस्था (टी. एस.) में अलग-अलग आवेश वितरण का संकेत देता है। जब जोड़ चरण उन्मूलन (एक ए. एन. डी. एन. तंत्र) की तुलना में अधिक तेज़ी से होता है, तो न्यूक्लियोफाइल पर अधिक सकारात्मक आवेश विकसित होता है, और संक्रमण अवस्था को "तंग" कहा जाता है। इसके विपरीत, यदि उन्मूलन जोड़ (डी. एन. ए. एन.) की तुलना में अधिक तेज़ी से होता है, तो संक्रमण अवस्था को "ढीला" माना जाता है। लोपेज़-कैनट एट अल। एक संकर क्वांटम यांत्रिकी/आणविक यांत्रिकी मॉडल का उपयोग करके एक फॉस्फोडीस्टर सब्सट्रेट का प्रतिरूपण प्रतिस्थापन। विशेष रूप से, मॉडल ने जलीय घोल में एक ए. एन. डी. एन. ठोस तंत्र की भविष्यवाणी की, लेकिन एक्स. ए. सी. एन. पी. पी. के सक्रिय स्थल में एक डी. एन. ए. एन. तंत्र। हालाँकि एन. पी. पी. मुख्य रूप से फॉस्फोडीस्टर हाइड्रोलिसिस को उत्प्रेरित करता है, एंजाइम फॉस्फेट मोनोएस्टर के हाइड्रोलिसिस को भी उत्प्रेरित करेगा, हालांकि बहुत कम हद तक। एन. पी. पी. अधिमानतः डाइस्टर सब्सट्रेट की पहचान के आधार पर 102-106 के कारकों द्वारा मोनोएस्टर पर फॉस्फेट डाइस्टर को हाइड्रोलाइज करता है। द्वितीयक सब्सट्रेट के साथ प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करने की इस क्षमता को एंजाइम स्वच्छंदता के रूप में जाना जाता है, और एन. पी. पी. के विकासवादी इतिहास में एक भूमिका निभाई हो सकती है। एन. पी. पी. की स्वच्छंदता एंजाइम को क्षारीय फॉस्फेट सुपरफ़ैमिली के एक अन्य सदस्य क्षारीय फॉस्फेट (ए. पी.) के साथ सब्सट्रेट साझा करने में सक्षम बनाती है। क्षारीय फॉस्फेट मुख्य रूप से फॉस्फेट मोनोएस्टर बॉन्ड को हाइड्रोलाइज करता है, लेकिन यह हाइड्रोलाइजिंग फॉस्फेट डाइस्टर बॉन्ड के प्रति कुछ स्वच्छंदता दिखाता है, जिससे यह एनपीपी के विपरीत हो जाता है। इन दोनों एंजाइमों की सक्रिय साइटें उल्लेखनीय समानताएं दिखाती हैं, अर्थात् लगभग सुपरइम्पोसेबल Zn2 + बाइमेटेलो उत्प्रेरक केंद्रों की उपस्थिति में। बाइमेटेलो कोर के अलावा, एपी के सक्रिय स्थल में एक एम. जी. 2 + आयन भी होता है। जैविक कार्य एन. पी. पी. को कई जैविक प्रक्रियाओं में शामिल किया गया है, जिसमें हड्डी खनिजकरण, प्यूरिन न्यूक्लियोटाइड और इंसुलिन सिग्नलिंग, और कोशिका विभेदन और गतिशीलता शामिल हैं। वे आम तौर पर प्रतिलेखन स्तर पर विनियमित होते हैं। स्तनधारी आइसोफॉर्म न्यूक्लियोटाइड पायरोफॉस्फेट/फॉस्फोडीस्टेरेस I एन. पी. पी. 1 विभाजित कोशिकाओं की उच्च प्यूरिन और पाइरिमिडीन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए बाह्य कोशिकीय न्यूक्लियोटाइड्स को हटाने में मदद करता है। टी-कोशिकाओं में, यह एडेनोसिन के स्रोत के रूप में आस-पास की मृत कोशिकाओं से एन. ए. डी. + की सफाई कर सकता है। हड्डी की कोशिकाओं में एन. पी. पी. 1 द्वारा उत्पादित पायरोफॉस्फेट को कैल्शियम फॉस्फेट जमा करने के लिए फॉस्फेट स्रोत और कैल्सीफिकेशन के एक अवरोधक मॉड्यूलेटर दोनों के रूप में काम करने के लिए माना जाता है। पायरोफॉस्फेट/फॉस्फेट संतुलन बनाए रखने के लिए एन. पी. पी. 1 महत्वपूर्ण प्रतीत होता है। एन्जाइम की अति सक्रियता कोन्ड्रोकैलसिनोसिस से जुड़ी होती है, जबकि कमी पैथोलॉजिकल कैल्सीफिकेशन से संबंधित होती है। एन. पी. पी. 1 इंसुलिन रिसेप्टर इन विट्रो को रोकता है। 2005 में, आइसोफॉर्म की अत्यधिक अभिव्यक्ति को चूहों में इंसुलिन प्रतिरोध में फंसाया गया था। यह मनुष्यों में इंसुलिन प्रतिरोध और टाइप 2 मधुमेह से जुड़ा हुआ है। एन. पी. पी. 2 एन. पी. पी. 2, जिसे मनुष्यों में ऑटोटैक्सिन के रूप में जाना जाता है, मुख्य रूप से कोशिका गतिशीलता मार्गों में कार्य करता है। अपनी सक्रिय साइट कार्यप्रणाली के साथ, एन. पी. पी. 2 पिकोमोलर सांद्रता पर सेलुलर प्रवास को बढ़ावा देता है। एन. पी. पी. 2 के घुलनशील स्प्लाइस रूपों को कैंसर मेटास्टेसिस के लिए महत्वपूर्ण माना जाता है, और ट्यूमर में एंजियोजेनिक गुण भी दिखाई देते हैं। एन. पी. पी. 3 एन. पी. पी. 3 संभवतः आंत और यकृत में न्यूक्लियोटाइड चयापचय में एक प्रमुख योगदानकर्ता है। आंतों का एन. पी. पी. 3 खाद्य-व्युत्पन्न न्यूक्लियोटाइड्स के हाइड्रोलाइज़िंग में शामिल होगा। यकृत पित्त स्राव को नियंत्रित करने के लिए पित्त में ए. टी. पी. और ए. डी. पी. छोड़ता है। यह बाद में एक मार्ग के माध्यम से एडेनोसिन को पुनः प्राप्त करता है जिसमें संभवतः एन. पी. पी. 3 होता है। विकास एन. पी. पी. क्षारीय फॉस्फेट सुपरफ़ैमिली से संबंधित है, जो विकासवादी रूप से संबंधित एंजाइमों का एक समूह है जो फॉस्फोरिल और सल्फ़्यूरिल स्थानांतरण प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करता है। इस समूह में फॉस्फोमोनोएस्टेरेस, फॉस्फोडीस्टेरेस, फॉस्फोग्लिसरेट उत्परिवर्तन, फॉस्फोफेनोम्यूटेस और सल्फेटेस शामिल हैं। संदर्भ प्रोटीन संरचना ज्ञात संरचना के जैव रसायन एंजाइम