Balanol
बालानोल एक कवक चयापचय है जो कवक वर्टिसिलियम बालानोइड्स द्वारा उत्पादित होता है। यह सेरीन/थ्रेओनिन काइनेस प्रोटीन काइनेस ए (पी. के. ए.) और प्रोटीन काइनेस सी (पी. के. सी.) का एक शक्तिशाली अवरोधक है, जो ए. टी. पी. के साथ समान तरीके से जुड़ता है। बालानोल की खोज 1993 में पी. के. सी. के नए अवरोधकों की खोज में की गई थी, जो सेरीन/थ्रेओनिन काइनेस के एक परिवार का सदस्य है, जिसका अत्यधिक सक्रियण कैंसर सहित संकेत पारगमन के कई मानव रोगों से जुड़ा हुआ है। हालांकि, बालानोल पर अधिकांश शोध इस बात पर केंद्रित है कि आणविक संरचना के रासायनिक संशोधन पी. के. ए. के बंधन को कैसे प्रभावित करते हैं। वास्तव में, बालानोल, इसके रासायनिक रूप से परिवर्तित एनालॉग, और विशेष रूप से पी. के. ए. के साथ उनकी बातचीत का उपयोग काइनेस के अवरोध में चयनात्मकता और प्रोटीन लचीलेपन की भूमिकाओं को उजागर करने के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए, पी. के. ए. के साथ परिसर में बालानोल की एक्स-रे क्रिस्टल संरचना का उपयोग चयनात्मकता प्रदान करने और एच. सेपियन्स ए. के. टी. (पी. के. बी.) के अवरोधकों की औषधीय प्रभावकारिता में सुधार करने के लिए किया गया था, जो कई सेलुलर प्रक्रियाओं के उचित कामकाज में शामिल एक अन्य सेरीन/थ्रेओनिन प्रोटीन काइनेज है। संरचना रासायनिक संरचना को शुरू में आई. आर. स्पेक्ट्रोस्कोपी, हाइड्रोजन-1 एन. एम. आर., कार्बन-13 एन. एम. आर. और 2डी एन. एम. आर. स्पेक्ट्रा डेटा के संयोजन के माध्यम से चिह्नित किया गया था, और पी. के. ए. के साथ परिसर में बालानोल की क्रिस्टल संरचना को 1999 में हल किया गया था। बालानोल अणु में तीन क्षेत्र होते हैंः एक बेंजोफेनोन, हेक्साहाइड्रोएज़ेपेन और 4-हाइड्रॉक्सी बेंज़ॉयल भाग। बेंजोफेनोन और हेक्साहाइड्रोएज़ेपेन मॉइटीज एक एस्टर लिंकेज के माध्यम से जुड़े हुए हैं, और एज़ेपेन और बेंज़ॉयल मॉइटीज एक एमाइड लिंकेज के माध्यम से जुड़े हुए हैं। इसके अलावा, बालानोल को कभी-कभी ओफ़ियोकॉर्डिन के रूप में संदर्भित किया जाता है, जो कवक कॉर्डिसेप्स ओफ़ियोग्लोसोइड्स द्वारा उत्पादित एक एंटिफ़ंगल एजेंट है जिसकी संरचना बालानोल के लिए रेजीओआइसोमेट्रिक है; यानी, ओफ़ियोकॉर्डिन में, बेंज़ोफेनोन को एक एमाइड के बजाय हेक्साहाइड्रोएज़ेपेन से जोड़ा जाता है; 4-हाइड्रॉक्सी बेंज़ोयल समूह और हेक्साहाइड्रोएज़ेपेन एक एस्टर लिंकेज के साथ जुड़े होते हैं। बालानोल ए. टी. पी. का एक संयोजक है, जिसकी आणविक संरचना के अलग-अलग क्षेत्र ए. टी. पी. अणु के एडेनिन रिंग, राइबोज और फॉस्फेट समूहों जैसे बंधन बनाने में सक्षम हैं। विशेष रूप से, एमाइड लिंकर सहित बैलेनॉल का 4-हाइड्रॉक्सीबेन्ज़ामाइड भाग ए. टी. पी. के एडेनिन, राइबोज़ क्षेत्र के लिए हेक्साहाइड्रोएज़ेपेन भाग और ए. टी. पी. के ट्राइफॉस्फेट के लिए बेंज़ोफेनोन रिंग से मेल खाता है। काइनेज बाइंडिंग और विशिष्टता पर रासायनिक संशोधनों के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए कई बालानोल संजनकों को संश्लेषित किया गया है। उदाहरण के लिए, बेंजोफेनोन रिंग्स के संशोधन, ए. टी. पी. के फॉस्फेट समूहों के अनुरूप, असामान्य रूप से शक्तिशाली और विशिष्ट प्रोटीन काइनेज अवरोधक का उत्पादन करते हैं। इसके अतिरिक्त, इनमें से कई बालानोल संजनक पी. के. सी. पर पी. के. ए. के प्रति पर्याप्त विशिष्टता दिखाते हैं। उदाहरण के लिए, बेंजोफेनोन रिंग (10 "-डीऑक्सीबालेनॉल का उत्पादन) से हाइड्रॉक्सिल समूह का उन्मूलन, पी. के. सी. की तुलना में पी. के. ए. के लिए परिमाण के दो क्रम की चयनात्मकता को उजागर करता है। शक्तिशाली अवरोधक गतिविधि को बेंजोफेनोन रिंग के कार्बोक्जिलिक एसिड और पांच या सात सदस्यीय एज़ेपेन रिंग की उपस्थिति पर भी निर्भर दिखाया गया था। बालानोल की लचीली संरचना भी इसकी चयनात्मकता में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। विशेष रूप से, बालानोल का दूरस्थ बेंजोफेनोन वलय घूमने में सक्षम है। वास्तव में, पी. के. ए. के साथ परिसर में, बालानोल की दूरस्थ बेंजोफेनोन रिंग को पड़ोसी रिंग के साथ लगभग ऑर्थोगोनल देखा गया था। यह लचीलापन बालानोल को विभिन्न प्रोटीन काइनेस पर अपने अवरोधक गुणों को लागू करने के लिए कई प्रोटीन सूक्ष्म वातावरण के अनुकूल होने की अनुमति दे सकता है। कुछ काइनेसों के लिए बालानोल की चयनात्मकता और दूसरों के लिए नहीं, बदले में, इन काइनेसों के उत्प्रेरक ए. टी. पी.-बाध्यकारी स्थलों द्वारा अनुमत लचीलेपन की विभिन्न डिग्री का प्रतिनिधित्व कर सकती है। जैविक गतिविधियाँ बालानोल प्रोटीन काइनेस पी. के. सी. और पी. के. ए. के सबसे शक्तिशाली, प्राकृतिक रूप से होने वाले अवरोधकों में से एक है। बालानोल को मूल रूप से पी. के. सी. और मनुष्यों में इसके कई समरूपों (α, β-I, β-I, γ, δ, ε, η) को रोकने के लिए खोजा गया था, जिसमें स्टॉरोस्पोरिन के समान एक अवरोध प्रोफ़ाइल थी। बालानोल पी. के. सी. और पी. के. ए. के उत्प्रेरक क्षेत्र को ए. टी. पी. की तुलना में अधिक परिमाण के तीन आदेशों के साथ प्रतिस्पर्धात्मक रूप से बांधकर कार्य करने से रोकता है। ए. टी. पी. बंधे बिना, ये काइनेस ए. टी. पी. से काइनेस के लक्ष्य सब्सट्रेट में γ-फॉस्फेट के हस्तांतरण को उत्प्रेरित करने में असमर्थ होते हैं, और इस प्रकार कार्य बाधित होता है। बाइंडिंग बाउंड बैलेनॉल अपने 4-हाइड्रॉक्सीबेन्जामाइड के हाइड्रॉक्सिल ऑक्सीजन परमाणु से अपने बेंजोफेनोन भाग के सबसे दूरस्थ कार्बोक्सिल ऑक्सीजन परमाणु तक 17.2 Å तक फैलता है, जो पी. के. ए. के बड़े और छोटे उत्प्रेरक खंडों के बीच फिट होता है और एंजाइम के सक्रिय-स्थल ए. टी. पी.-बाइंडिंग दरार के आंतरिक किनारे से बाहरी मुंह तक फैलता है। दरार का ग्लाइसिन-समृद्ध लूप और छोटा लोब तंग, प्रेरित-फिट बंधन के लिए अनुमति देता है। पी. के. ए. में ए. टी. पी.-बाइंडिंग पॉकेट के प्रत्येक उपक्षेत्र पर बालानोल अणु के एक प्रतिस्थापन द्वारा कब्जा कर लिया जाता है जैसा कि पी. के. ए. की पुनः संयोजक माउस उत्प्रेरक उप-इकाई के अध्ययन में देखा गया है। पी. के. ए. के एडेनिन उपक्षेत्र में हाइड्रोफोबिक घटक होते हैं और इसमें एक या दो समतल चक्रीय वलय के साथ हाइड्रोजन बंधन बनाने के लिए इलेक्ट्रॉनों को दान करने और स्वीकार करने की क्षमता होती है। विशेष रूप से, वैल123 का रीढ़ का नाइट्रोजन और ग्लू121 का कार्बोनिल ऑक्सीजन परमाणु 4-हाइड्रॉक्सिल बेंजॉयल भाग के बालानोल के एकल हाइड्रॉक्सिल समूह के साथ हाइड्रोजन बंधन बना सकते हैं। ए. टी. पी. अणु में, वैल123 एमाइड हाइड्रोजन परमाणु ए. टी. पी. के प्यूरिन रिंग एन1 परमाणु से इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करता है जबकि ग्लू121 बैकबोन कार्बोनिल ऑक्सीजन परमाणु ए. टी. पी. प्यूरिन रिंग एन6 परमाणु को इलेक्ट्रॉन दान करता है। बालानोल जैसे ए. टी. पी. की अनुकृति को हाइड्रोफोबिक एडेनिन-बाइंडिंग पॉकेट के भीतर लंगर डाला जा सकता है क्योंकि उनके समतलीय प्रतिस्थापन अनुकूल गैर-ध्रुवीय अंतःक्रिया कर सकते हैं। राइबोज सब्साइट बालानोल के एक्सपेन रिंग द्वारा कब्जा कर लिया जाता है। विशेष रूप से, एज़ेपेन रिंग का N1 परमाणु उत्प्रेरक लूप के Glu170 के रीढ़ कार्बोनिल ऑक्सीजन परमाणु के साथ हाइड्रोजन बंधन करता है। एज़ेपेन रिंग के भीतर परमाणु भी अवशेषों Gly50, Flu127 और Glu170 के साथ अनुकूल गैर-ध्रुवीय संपर्क बना सकते हैं। जबकि अन्य अंतःक्रियाएँ भी होती हैं, अधिकांश ध्रुवीय और गैर-ध्रुवीय अंतःक्रियाओं में बालानोल का बेंजोफेनोन प्रतिस्थापन शामिल होता है, जो फॉस्फेट-बाध्यकारी उपसमुच्चय वाले अवशेषों के साथ अंतःक्रिया करता है। उदाहरण के लिए, बालानोल का बेंजोफेनोन रिंग ल्यू74 और जीएलएन84 जैसे विभिन्न गैर-संरक्षित अवशेषों के अलावा पी. के. ए. में कई अत्यधिक संरक्षित अवशेषों जैसे जी. एल. आई. 52, फी54, ए. एस. पी. 184 के साथ परस्पर क्रिया करता है। पी. के. ए. में अधिकांश संरक्षित अवशेष ए. टी. पी. के साथ अंतःक्रिया करते हैं जबकि गैर-संरक्षित अवशेषों के साथ ए. टी. पी. की अंतःक्रिया नहीं होती है। पी. के. ए. के साथ बैलनॉल के बंधन में छह क्रमबद्ध जल अणु भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। कई पी. के. ए. अवशेष जैसे कि ल्यू49 और टायर330 संरक्षित जल अणुओं के साथ हाइड्रोजन बंधन। ये जल अणु बालानोल और पी. के. ए. के उत्प्रेरक दरार के अवशेषों के बीच बातचीत में भी मध्यस्थता करते हैं; उदाहरण के लिए, दो जल अणु बालानोल के एन1 परमाणु को टायर330 के हाइड्रॉक्सिल समूह के साथ बातचीत करने की अनुमति देने के लिए एक पुल बनाते हैं। हालांकि, ए. टी. पी.-बाइंडिंग साइट के साथ बालानोल की कड़ी अंतःक्रिया जो एक अवरोधक के रूप में बालानोल की शक्ति की ओर ले जाती है, हाइड्रोजन बंधन के कारण नहीं है, बल्कि अणु द्वारा किए गए प्रमुख गैर-ध्रुवीय अंतःक्रियाओं के कारण है। उदाहरण के लिए, बैलेनॉल के बेंजोफेनोन रिंग्स ग्लाइसिन युक्त लूप के बगल में और अधिक ध्रुवीय उत्प्रेरक लूप से आगे स्थित होते हैं। ए. टी. पी. के ट्राइफॉस्फेट की तुलना में, बालानोल के बेंज़ोफेनोन रिंग्स को समायोजित करने से उत्प्रेरक साइड-चेन फे 54 और सेर 53 की पुनर्व्यवस्था होती है, जो अनुकूल ध्रुवीय और गैर-ध्रुवीय अंतःक्रियाओं को सक्षम करती है और संभवतः इन काइनेस पर बालानोल के शक्तिशाली अवरोधक प्रभाव में योगदान देती है। जैसा कि बालानोल विशेष रूप से पी. के. ए. और पी. के. सी. के उत्प्रेरक केंद्र में ए. टी. पी.-बंधन स्थल पर कार्य करता है, शुरू में यह परिकल्पना की गई थी कि बालानोल एक संरक्षित ए. टी. पी.-बंधन स्थल साझा करने वाले सभी सेरीन/थ्रेओनिन किनेस को रोक सकता है। हालांकि, बालानोल सभी सेरीन/थ्रेओनिन काइनेस को समान रूप से बाधित नहीं करता है। बालानोल के प्रति लगाव बहुत भिन्न होता है (की = 1.6-742 एनएम), सेरीन/थ्रेओनिन प्रोटीन किनेज परिवार के कई सदस्य बिल्कुल भी प्रभावित नहीं होते हैं, भले ही एटीपी के लिए इन किनेज की आत्मीयता बहुत कम भिन्न होती है (13-60 माइक्रोन)। बालानोल आइसोफॉर्म सहित सी. जी. एम. पी.-निर्भर प्रोटीन किनेज (पी. के. जी.), पी. के. ए. और पी. के. सी. पर सबसे शक्तिशाली अवरोधक प्रभाव (के. आई. = 1.6-6.4 एन. एम.) प्रदर्शित करता है। यह Ca2 +-कैल्मोडुलिन-विनियमित काइनेस, माइटोजेन-सक्रिय प्रोटीन काइनेस (MAPK/Erk1), और कुछ साइक्लिन-निर्भर काइनेस पर बहुत कम प्रभाव डालता है (की = 30-742 एनएम), यदि कोई हो। इसके अलावा, बालानोल दो टायरोसिन प्रोटीन काइनेस, एससी काइनेस, और न ही एपिडर्मल ग्रोथ फैक्टर रिसेप्टर काइनेस को रोकता है। संदर्भ प्रोटीन किनेज अवरोधक बेंजामाइड्स फेनोल्स एज़ेपेन्स