Cyanase
एंजाइम साइनेज़ (जिसे साइनेट हाइड्रेटस या साइनेट लाइज़ के रूप में भी जाना जाता है), अमोनिया और कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन करने के लिए साइनेट के बाइकार्बोनेट निर्भर चयापचय को उत्प्रेरित करता है। इस एंजाइम का व्यवस्थित नाम कार्बामेट हाइड्रोलाइज है। ई. कोलाई में, साइनेज़ एक प्रेरक एंजाइम है और इसे साइन एस जीन द्वारा कूटबद्ध किया जाता है। साइनेट एक विषाक्त आयनन है, और साइनेज़ चयापचय को कार्बन डाइऑक्साइड और अमोनिया के सौम्य उत्पादों में उत्प्रेरित करता है। एंजाइम प्रतिक्रिया साइनेज़ विषाक्त साइनेट के कार्बामेट (H2NCOO−) में चयापचय रूपांतरण को उत्प्रेरित करता है। एंजाइम पहले साइनेट के कार्बामेट में परिवर्तन को उत्प्रेरित करके ऐसा करता है, जो फिर स्वचालित रूप से कार्बन डाइऑक्साइड और अमोनिया में विघटित हो जाता हैः साइनेट (ओसीएन-) + एचसीओ3-+ एच + कार्बामेट (एच2एनसीओ-) + सीओ2 कार्बामेट (एच2एनसीओ-) + एच + एनएच3 + सीओ2 (सहज) परिणामी शुद्ध प्रतिक्रिया हैः साइनेट (ओसीएन-) + एचसीओ3-+ 2एच + एनएच3 + 2सीओ2 गतिज तंत्र एक तेजी से संतुलन है जहां बाइकार्बोनेट और साइनेट दोनों सब्सट्रेट के रूप में कार्य करते हैं। बाइकार्बोनेट उत्पादन कार्बामेट में साइनेज़ के लिए एक पुनर्चक्रण सब्सट्रेट का कार्य करता है जो तब एक हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया के माध्यम से चयापचय के बजाय चयापचय को पूरा करने के लिए विघटित होता है जैसा कि पहले माना जाता था। एक सकारात्मक आवेशित सक्रिय साइट दो आयन बंधन स्थलों के साथ एक पॉकेट बनाती है, जो आयनिक अंतःक्रिया के माध्यम से बंधी होती है। प्रोटीन को बनाने वाले सकारात्मक रूप से आवेशित अमीनो एसिड उप-इकाइयों के बीच इस स्थान को बनाने में मदद करते हैं। यह निकटवर्ती आयन बंधन स्थल संरचना साइनेट और बाइकार्बोनेट के एक परिसर को समायोजित करती है, जिससे कार्बामेट उत्पादक प्रतिक्रिया आगे बढ़ सकती है। एंजाइम संरचना कुछ बैक्टीरिया इस एंजाइम के माध्यम से पर्यावरणीय साइनेट की विषाक्तता को कम करके दूर कर सकते हैं। साइनेट हाइड्रेटेज बैक्टीरिया और पौधों में पाया जाता है। साइनेज़ एक होमोडेकैमर के रूप में कार्यात्मक रूप से सक्रिय है, जो डायमर के 5 परिसरों से बना है। इनमें से प्रत्येक मोनोमर उप-इकाई 17 केडीए है और सब्सट्रेट के अर्ध-स्थल बंधन का समर्थन करती है। साइनेज़ मोनोमर दो क्षेत्रों से बना है। एन-टर्मिनल डोमेन डीएनए-बाइंडिंग अल्फा-हेलिक्स बंडल मोटिफ के साथ संरचनात्मक समानता दिखाता है। सी-टर्मिनल डोमेन में एक 'खुला तह' होता है जिसमें अन्य प्रोटीनों के लिए कोई संरचनात्मक समरूपता नहीं होती है। डायमर संरचना से पता चलता है कि सी-टर्मिनल डोमेन आपस में जुड़े हुए हैं, और इन डायमरों के एक पेंटामर द्वारा एक डिकेमर बनाया जाता है। एन्जाइम का सक्रिय स्थान डिमर्स के बीच स्थित होता है और यह होमोडेकैमर की चार आसन्न उप-इकाइयों के अवशेषों से बना होता है। मोनोमर में इन दोनों क्षेत्रों को जोड़ना एकल सिस्टीन अवशेष है। डायसल्फ़ाइड बॉन्ड 156 एमिनो एसिड इकाइयों को जोड़ता है। पेंटामर और डीकैमर के बड़े परिसरों को बनाने के लिए साइनेट, या एज़ाइड जैसे सब्सट्रेट एनालॉग की उपस्थिति की आवश्यकता होती है। अंतिम देशी एंजाइम कॉम्प्लेक्स 5 डाइमर का एक कॉम्प्लेक्स है। साइनेज़ के क्रिस्टलीकरण से पता चलता है कि साइनेज़ क्रिस्टल विषम इकाई में एक होमोडेकैमर के साथ ट्राइक्लिनिक होते हैं। साइनेज़ की सक्रिय साइट दो आयनों, बाइकार्बोनेट और साइनेट को समायोजित करती है। तीन उत्प्रेरक अवशेष, आर्ग96, ग्लू99 और सेर122, इस पॉकेट का निर्माण करते हैं जो आयनिक अंतःक्रियाओं के साथ आयनों को स्थिर करता है। सकारात्मक आवेशित और ध्रुवीय अमीनो एसिड अवशेष सक्रिय साइट को आयनों को बांधने की अनुमति देते हैं। सक्रिय स्थल डिमर के बीच बैठता है, जिसे प्रत्येक मोनोमर में आर्ग96 द्वारा निकटता में होने के लिए नोट किया गया है। साइनेज़ की संरचना अपने प्रोकैरियोटिक और यूकेरियोटिक रूपों में समान दिखाई गई है। एंजाइम गतिविधि साइनेज़ को प्रतिलेखन और इसकी एंजाइमी गतिविधि दोनों में नियंत्रित किया जाता है। साइनेज़ का प्रतिलेखन बाह्य कोशिकीय साइनेट, एक विषाक्त आयन की उपस्थिति के साथ बढ़ाया जाता है, लेकिन अतिरिक्त आर्जिनिन, उत्प्रेरक अमीनो एसिड की उपस्थिति द्वारा भी नियंत्रित किया जाता है। साइनेज़ को साइनेट पारगम्यता द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया के उत्पाद की आवश्यकता होती है। साइनेज़ की गतिविधि इसके सब्सट्रेट, साइनेट और बाइकार्बोनेट की सांद्रता पर भी निर्भर करती है। क्योंकि बाइकार्बोनेट अपने आप में एक पुनर्चक्रण सब्सट्रेट है और साइनेज़ के कैनेटीक्स में एक तेज़ और यादृच्छिक संतुलन शामिल है, बाइकार्बोनेट एक एंजाइम अवरोधक के रूप में भी कार्य कर सकता है। कम सांद्रता पर, बाइकार्बोनेट अप्रतिस्पर्धी अवरोध दिखाता है, जहां यह एंजाइम के आयनिक बंधन स्थलों में से एक से जुड़ता है, और साइनेट बंधन को रोकता है, या बाइकार्बोनेट एक बार फिर बांध सकता है ताकि एंजाइम परिसर अपने दोहरे आयन सक्रिय स्थल में दो बाइकार्बोनेट से बंधा हो। उच्च सांद्रता पर, प्रवृत्ति गैर-प्रतिस्पर्धी अवरोध की ओर बढ़ती है, जहां गलत, मृत-अंत परिसर को बाध्यकारी कार्रवाई फिर से शुरू करने से पहले प्रारंभिक अलग इकाइयों में विघटित होना चाहिए। सब्सट्रेट अवरोध पैदा करने वाले एंजाइम के साथ साइनेट और बाइकार्बोनेट कॉम्प्लेक्सिंग के इस यादृच्छिक संतुलन को पिंग पोंग अवरोध के रूप में जाना जाता है। कार्यात्मक प्रासंगिकता साइनेज़ पौधों और सूक्ष्मजीवों के लिए एक महत्वपूर्ण एंजाइम है क्योंकि साइनेट एक विषाक्त पदार्थ है जो कई वातावरणों में प्रचलित है। आगे साइनेज़ गतिविधि को साइनएच में कूटबद्ध पाया गया है, जो केवल समुद्री साइनोबैक्टीरिया में पाया जाने वाला एक जीन है। एक डोडेकेपेप्टाइड है, जो साइनेट के एन-टर्मिनस के पास एक आंशिक क्षेत्र है, जो एक नए कैशनिक α-हेलिकल रोगाणुरोधी पेप्टाइड के रूप में है, जिसे सीएल 14-25 द्वारा जाना जाता है। नाइट्रीफायर में नाइट्रोजन को ठीक करने के लिए साइनेज़ एक ऊर्जा चयापचय के रूप में भी महत्वपूर्ण है। साइनेट जलीय और स्थलीय पारिस्थितिकी प्रणालियों में कम नाइट्रोजन का एक महत्वपूर्ण स्रोत है, और हालांकि यह एक विषाक्त आयन है, इसे साइनेज एंजाइम द्वारा अमोनियम और कार्बन डाइऑक्साइड में परिवर्तित किया जा सकता है, जो जीव को ऊर्जावान नाइट्रोजन यौगिकों की आपूर्ति करता है। साइनेज़ की गतिविधि बाइकार्बोनेट की उपस्थिति पर बहुत अधिक निर्भर है, और इस अड़चन को दूर करने के लिए, एक अध्ययन में साइनेज़ और कार्बनिक एनहाइड्रेस के संयुक्त अनुप्रयोग का उपयोग किया गया है। संदर्भ प्रोटीन डोमेन ईसी 4.2.1