Rhomboid protease
रॉम्बोइड प्रोटीज एंजाइमों का एक परिवार है जो लगभग सभी प्रजातियों में मौजूद है। वे प्रोटीज हैंः वे अन्य प्रोटीनों की पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला को काटते हैं। यह प्रोटीयोलिटिक दरार कोशिकाओं में अपरिवर्तनीय है, और एक महत्वपूर्ण प्रकार का कोशिकीय विनियमन है। हालांकि प्रोटीज एंजाइम के सबसे शुरुआती और सबसे अच्छे अध्ययन किए गए वर्गों में से एक हैं, रॉम्बोइड एक बहुत हाल ही में खोजे गए प्रकार से संबंधित हैंः इंट्रामेम्ब्रेन प्रोटीज। इंट्रामेम्ब्रेन प्रोटीज के बारे में जो अनूठी बात है वह यह है कि उनके सक्रिय स्थल कोशिका झिल्ली के लिपिड द्विस्तरीय में दफन होते हैं, और वे अपने ट्रांसमेम्ब्रेन डोमेन के भीतर अन्य ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन को विभाजित करते हैं। सभी प्रोटीनों में से लगभग 30 प्रतिशत में ट्रांसमेम्ब्रेन डोमेन होते हैं, और उनके विनियमित प्रसंस्करण के अक्सर प्रमुख जैविक परिणाम होते हैं। तदनुसार, रॉम्बोइड कई महत्वपूर्ण कोशिकीय प्रक्रियाओं को नियंत्रित करते हैं, और मानव रोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में शामिल हो सकते हैं। इंट्रामेम्ब्रेन प्रोटीज रॉम्बोइड्स इंट्रामेम्ब्रेन सेरीन प्रोटीज हैं। अन्य प्रकार के इंट्रामेम्ब्रेन प्रोटीज क्रमशः एस्पार्टिल-और मेटालो-प्रोटीज हैं। प्रेसेनिलिन और सिग्नल पेप्टाइड पेप्टिडेस जैसे परिवार, जो इंट्रामेम्ब्रेन एस्पार्टिल प्रोटीज हैं, क्लीव सब्सट्रेट जिसमें नॉच रिसेप्टर और एमिलॉइड प्रीकर्सर प्रोटीन शामिल हैं, जो अल्जाइमर रोग में शामिल हैं। साइट-2 प्रोटीज परिवार, जो इंट्रामेम्ब्रेन मेटालोप्रोटीज हैं, अन्य चीजों के अलावा कोलेस्ट्रॉल बायोसिंथेसिस और बैक्टीरिया में तनाव प्रतिक्रियाओं को नियंत्रित करते हैं। विभिन्न इंट्रामेम्ब्रेन प्रोटीज परिवार विकासवादी और यांत्रिक रूप से असंबंधित हैं, लेकिन स्पष्ट सामान्य कार्यात्मक विषय हैं जो उन्हें जोड़ते हैं। रॉम्बोइड शायद सबसे अच्छी विशेषता वाला वर्ग है। रॉम्बोइड्स का नाम पहली बार फलों की मक्खी ड्रोसोफिला में एक उत्परिवर्तन के नाम पर रखा गया था, जिसे एक प्रसिद्ध आनुवंशिक स्क्रीन में खोजा गया था, जिसके कारण क्रिस्टियन नुस्लेन-वोलहार्ड और एरिक विसचाउस को नोबेल पुरस्कार मिला था। उस स्क्रीन में उन्हें समान फेनोटाइप वाले कई उत्परिवर्ती मिलेः 'नुकीले' भ्रूण सिर के कंकाल। उन्होंने उनमें से प्रत्येक का नाम एक नुकीले-थीम वाले नाम के साथ रखा-एक था रॉम्बोइड। सबसे पहले यह देखा गया क्योंकि एक उत्परिवर्तन ने विकास को बाधित किया, आनुवंशिक विश्लेषण ने बाद में साबित किया कि जीन का यह समूह एपिडर्मल ग्रोथ फैक्टर (ई. जी. एफ.) रिसेप्टर सिग्नलिंग पाथवे के सदस्य थे, और ई. जी. एफ. रिसेप्टर को सक्रिय करने वाले संकेत को उत्पन्न करने के लिए रॉम्बोइड की आवश्यकता थी। रॉम्बोइड के आणविक कार्य को सुलझने में थोड़ा अधिक समय लगा लेकिन आनुवंशिकी और आणविक तकनीकों के संयोजन से यह खोज हुई कि ड्रोसोफिला रॉम्बोइड और परिवार के अन्य सदस्य पहले ज्ञात इंट्रामेम्ब्रेन सेरीन प्रोटीज थे। फंक्शन रॉम्बोइड्स की खोज सबसे पहले प्रोटीज के रूप में की गई थी जो ड्रोसोफिला में ईजीएफ रिसेप्टर सिग्नलिंग को नियंत्रित करते हैं। वृद्धि कारक स्पिट्ज के बाह्य कोशिकीय क्षेत्र को इसके ट्रांसमेम्ब्रेन अग्रदूत से मुक्त करके, रॉम्बोइड संकेत को ट्रिगर करता है। तब से, कई अन्य महत्वपूर्ण जैविक कार्यों का प्रस्ताव किया गया है। बाद में, ड्रोसोफिलास 'रॉम्बोइड-1 को पहले से ही खोजे गए तंत्र के एक नए कार्य के माध्यम से नींद को नियंत्रित करने के लिए दिखाया गया था। हालांकि ड्रोसोफिला की तुलना में कम अच्छी तरह से स्थापित, कुछ सबूत हैं कि मनुष्यों सहित स्तनधारियों में विकास कारक संकेत में रॉम्बोइड भाग ले सकते हैं। उन्हें एफ्रिन सिग्नलिंग, एंटीकोआगुलेंट प्रोटीन थ्रोम्बोमोडुलिन के दरार और घाव भरने में भी शामिल किया गया है। सभी यूकेरियोट्स में एक माइटोकॉन्ड्रियल रॉम्बोइड होता है। खमीर में यह मानव ओ. पी. ए. 1 के ऑर्थोलॉग एम. जी. एम. 1. पी. नामक डायनामिन जैसे जी. टी. पी. एस. के दरार के माध्यम से झिल्ली संलयन को नियंत्रित करके माइटोकॉन्ड्रियल कार्य और आकृति विज्ञान को नियंत्रित करने के लिए दिखाया गया है। ड्रोसोफिला में, माइटोकॉन्ड्रियल रॉम्बोइड (रॉम्बोइड-7) भी माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली संलयन को नियंत्रित करता है। ड्रोसोफिला ओपा1 और रॉम्बोइड-7 का संबंध खमीर के समान ही प्रतीत होता है। स्तनधारियों में भी, पी. ए. आर. एल., माइटोकॉन्ड्रियल रॉम्बोइड के उत्परिवर्तकों में माइटोकॉन्ड्रियल कार्य बाधित होता है, लेकिन कार्यों की सीमा अधिक जटिल होती है। पी. ए. आर. एल. माइटोकॉन्ड्रियल क्रिस्टे के पुनर्निर्माण को नियंत्रित करता है, कोशिका मृत्यु और चयापचय में शामिल है, और पार्किंसंस रोग में एक महत्वपूर्ण भूमिका के बढ़ते प्रमाण हैं; एपिकॉम्प्लेक्सन परजीवी (प्लाज्मोडियम, एजेंट जो मलेरिया का कारण बनता है, और टॉक्सोप्लाज्मा सहित) रॉम्बोइड्स का उपयोग लक्ष्य कोशिका से लगाव और प्रवेश के बीच पुनर्स्थापना के लिए किया जाता है, और अधिकांश माइक्रोनेम-उत्पादित एडहेसिन रॉम्बोइड्स द्वारा माइक्रोनेम से जारी किए जाते हैं। रोम्बोइड्स को अन्य परजीवियों की रोगजनकता में भी शामिल किया गया है। टॉक्सोप्लाज्मा में विशेष रूप से, कुछ सर्पिन रॉम्बोइड्स को रोकते हैं। ट्विन-आर्जिनिन प्रोटीन ट्रांसलोकेशन (टी. ए. टी.) मशीनरी के कार्य के लिए ग्राम-नेगेटिव बैक्टीरिया प्रोविडेंसिया स्टुआर्टी में एक रॉम्बोइड की आवश्यकता होती है। रॉम्बोइड्स ड्रोसोफिला की तरह कैनोरहाबैडिटिस एलिगेंस में ईजीएफ रिसेप्टर सिग्नलिंग को नियंत्रित करते हैं। संरचना रॉम्बोइड्स पहले इंट्रामेम्ब्रेन प्रोटीज थे जिनके लिए एक उच्च रिज़ॉल्यूशन क्रिस्टल संरचना को हल किया गया था। इन संरचनाओं ने भविष्यवाणियों की पुष्टि की कि रॉम्बोइड्स में छह ट्रांसमेम्ब्रेन डोमेन का एक मूल है, और यह कि उत्प्रेरक स्थल एक सेरीन और हिस्टिडाइन उत्प्रेरक डायड पर निर्भर करता है। संरचनाओं ने यह भी समझाया कि कैसे एक प्रोटीयोलिटिक प्रतिक्रिया, जिसके लिए पानी के अणुओं की आवश्यकता होती है, एक लिपिड द्विस्तरीय के हाइड्रोफोबिक वातावरण में हो सकती हैः इंट्रामेम्ब्रेन प्रोटीज के केंद्रीय रहस्यों में से एक। रॉम्बोइड प्रोटीज की सक्रिय साइट एक हाइड्रोफिलिक इंडेंटेशन में है, सिद्धांत रूप में थोक घोल से पानी के लिए सुलभ है। हालांकि, यह प्रस्तावित किया गया है कि उत्प्रेरक दक्षता सुनिश्चित करने के लिए सक्रिय स्थल के नीचे उत्प्रेरक डायड तक पानी के अणुओं की पहुंच को सुविधाजनक बनाने के लिए एक सहायक तंत्र हो सकता है। रॉम्बोइड प्रोटीज की सक्रिय साइट को इसके छह घटक ट्रांसमेम्ब्रेन हेलिक्स द्वारा लिपिड बाईलेयर से पार्श्व रूप से संरक्षित किया जाता है, यह सुझाव देते हुए कि रॉम्बोइड सक्रिय साइट तक सब्सट्रेट की पहुंच को विनियमित किया जाता है। अनिश्चितता का एक क्षेत्र सब्सट्रेट पहुंच का मार्ग रहा है। सबसेट्रेट्स को शुरू में ट्रांसमेम्ब्रेन सेगमेंट (टी. एम. एस.) 1 और 3 के बीच प्रवेश करने का प्रस्ताव दिया गया था, लेकिन वर्तमान साक्ष्य टी. एम. एस. 2 और 5 के बीच एक वैकल्पिक पहुंच बिंदु का दृढ़ता से समर्थन करते हैं। यह धारणा इस तथ्य से भी समर्थित है कि टी. एम. एस. 5 में उत्परिवर्तन का अणु के अन्य क्षेत्रों के विपरीत, रॉम्बोइड की ऊष्मागतिकीय स्थिरता पर केवल मामूली प्रभाव पड़ता है। हाल ही में, एक इंट्रामेम्ब्रेन प्रोटीज की पहली सह-क्रिस्टल संरचना-रॉम्बोइड प्रोटीज जी. एल. पी. जी. का एस्चेरिचिया कोलाई का संस्करण-और सक्रिय साइट में बंधे एक सब्सट्रेट-व्युत्पन्न पेप्टाइड इस सब्सट्रेट एक्सेस मॉडल की पुष्टि और विस्तार करता है और अन्य रॉम्बोइड-सुपरफेमिली प्रोटीन के तंत्र के लिए निहितार्थ प्रदान करता है। ई. कोलाई का जी. एल. पी. जी. अपने कम एंजाइम/सब्सट्रेट बाइंडिंग आत्मीयता के लिए असामान्य है। हालांकि एक सब्सट्रेट टी. एम. एस. को रॉम्बोइड द्वारा कैसे पहचाना जा सकता है, इसका विवरण अभी भी स्पष्ट नहीं है। कुछ लेखकों का सुझाव है कि सब्सट्रेट एक्सेस में रॉम्बोइड के मूल को खोलने के लिए टी. एम. एस. 5 का एक बड़ा पार्श्व विस्थापन आंदोलन शामिल है। इसके बजाय अन्य रिपोर्टों का सुझाव है कि टी. एम. एस. 5 की बड़ी पार्श्व गति की आवश्यकता नहीं है, और प्रस्ताव है कि टी. एम. एस. 2 और 5 की सतह एक "इंट्रामेम्ब्रेन एक्सोसाइट" के रूप में कार्य करती है जो सब्सट्रेट टी. एम. एस. की पहचान में मध्यस्थता करती है। डी. सुजुकी में रॉम्बोइड ऑर्थोलॉग Dsuz\ DS10 _ 00004507 है। एंजाइमेटिक विशिष्टता रॉम्बोइड सभी ट्रांसमेम्ब्रेन डोमेन को विभाजित नहीं करते हैं। वास्तव में, वे सीमित संख्या में सब्सट्रेट के साथ अत्यधिक विशिष्ट हैं। अब तक ज्ञात अधिकांश प्राकृतिक रॉम्बोइड सब्सट्रेट टाइप 1 एकल ट्रांसमेम्ब्रेन डोमेन प्रोटीन हैं, जिनके एमिनो टर्मिनल ल्युमिनल/एक्स्ट्रासेलुलर डिब्बे में हैं। हालांकि, हाल के अध्ययनों ने सुझाव दिया कि टाइप 2 झिल्ली प्रोटीन (यानी। विपरीत टोपोलॉजी के साथः एमिनो टर्मिनस साइटोप्लाज्मिक है), या यहां तक कि मल्टीपास झिल्ली प्रोटीन भी रॉम्बोइड सब्सट्रेट के रूप में कार्य कर सकते हैं। रॉम्बोइड्स की विशिष्टता जैविक प्रक्रियाओं की एक विस्तृत श्रृंखला में कार्यों को नियंत्रित करने की उनकी क्षमता को रेखांकित करती है और बदले में, यह समझना कि एक विशेष ट्रांसमेम्ब्रेन डोमेन को रॉम्बोइड सब्सट्रेट में क्या बनाता है, विभिन्न संदर्भों में रॉम्बोइड फ़ंक्शन पर प्रकाश डाल सकता है। प्रारंभिक कार्य ने संकेत दिया कि रॉम्बोइड मुख्य सब्सट्रेट निर्धारक के रूप में दरार के स्थान पर ट्रांसमेम्ब्रेन अल्फा-हेलिक्स की अस्थिरता को पहचानते हैं। हाल ही में, यह पाया गया है कि रॉम्बोइड सब्सट्रेट को दो अलग करने योग्य तत्वों द्वारा परिभाषित किया जाता हैः ट्रांसमेम्ब्रेन डोमेन और इसमें या उसके तुरंत बगल में एक प्राथमिक अनुक्रम रूपांकन। यह पहचान रूपांकन यह निर्देशित करता है कि सब्सट्रेट को कहाँ विभाजित किया गया है, जो जक्सटामेम्ब्रेन क्षेत्र में ट्रांसमेम्ब्रेन डोमेन के भीतर या ठीक बाहर हो सकता है। पूर्व मामले में हेलिक्स अस्थिर अवशेषों को सब्सट्रेट टी. एम. एस. में नीचे की ओर कुशल दरार के लिए भी आवश्यक है। एक विस्तृत एंजाइम कैनेटीक्स विश्लेषण ने वास्तव में दिखाया है कि रॉम्बोइड सक्रिय साइट के साथ पहचान रूपांकन बातचीत सब्सट्रेट दरार के कैट को निर्धारित करती है। रॉम्बोइड द्वारा सब्सट्रेट टी. एम. एस. मान्यता के सिद्धांतों को बहुत कम समझा गया है, लेकिन सबूतों की कई पंक्तियाँ इंगित करती हैं कि रॉम्बोइड (और शायद अन्य इंट्रामेम्ब्रेन प्रोटीज भी) किसी तरह अपने सब्सट्रेट के ट्रांसमेम्ब्रेन डोमेन के संरचनात्मक लचीलेपन या गतिशीलता को पहचानते हैं। इसमें शामिल जैवभौतिकीय और संरचनात्मक सिद्धांतों की पूरी समझ के लिए पूर्ण ट्रांसमेम्ब्रेन सब्सट्रेट के साथ रॉम्बोइड के परिसर के संरचनात्मक लक्षण वर्णन की आवश्यकता होगी। इस लक्ष्य की दिशा में पहले कदम के रूप में, तंत्र-आधारित अवरोधक युक्त सब्सट्रेट-व्युत्पन्न पेप्टाइड के साथ परिसर में एंजाइम की हाल की सह-क्रिस्टल संरचना संरचनात्मक रूप से रॉम्बोइड सब्सट्रेट में देखी गई पहचान रूपांकन अनुक्रम प्राथमिकताओं की व्याख्या करती है, और रॉम्बोइड विशिष्टता और रॉम्बोइड-परिवार प्रोटीन के तंत्र की वर्तमान समझ में एक महत्वपूर्ण प्रगति प्रदान करती है। शेवानेला और विब्रियो सहित कुछ ग्राम-नकारात्मक बैक्टीरिया में, तेरह प्रोटीन तक ग्लाइग्लाय-सीटीआरएम के साथ पाए जाते हैं, जो एक सी-टर्मिनल होमोलॉजी डोमेन है जिसमें एक ग्लाइसिन-समृद्ध रूपांकन, एक अत्यधिक हाइड्रोफोबिक ट्रांसमेम्ब्रेन हेलिक्स और बुनियादी अवशेषों का एक समूह होता है। यह डोमेन रॉम्बोसोर्टेज के लिए मान्यता अनुक्रम प्रतीत होता है, जो रॉम्बोइड प्रोटीज परिवार की एक शाखा है जो केवल ग्लाइगली-सीटीआरएम डोमेन वाले बैक्टीरिया तक सीमित है। चिकित्सा महत्व जैविक कार्यों की विविधता जो पहले से ही रॉम्बोइड्स पर निर्भर करने के लिए जानी जाती है, इस बात के प्रमाण में परिलक्षित होती है कि रॉम्बोइड्स कैंसर, परजीवी संक्रमण और मधुमेह सहित विभिन्न रोगों में भूमिका निभाते हैं। हालाँकि, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि अभी तक ऐसा कोई मामला स्थापित नहीं हुआ है जहाँ एक सटीक चिकित्सा महत्व पूरी तरह से मान्य हो। रॉम्बोइड गतिविधि को संशोधित करने वाली कोई दवा अभी तक रिपोर्ट नहीं की गई है, हालांकि हाल के एक अध्ययन में छोटे अणु, तंत्र-आधारित अवरोधकों की पहचान की गई है जो भविष्य में दवा के विकास के लिए एक आधार प्रदान कर सकते हैं। रॉम्बोइड सदृश परिवार रॉम्बोइड प्रोटीज सभी यूकेरियोट्स और अधिकांश प्रोकैरियोट्स में संरक्षित प्रतीत होते हैं। जैव-सूचनात्मक विश्लेषण इस बात पर प्रकाश डालता है कि रॉम्बोइड परिवार के कुछ सदस्यों में प्रोटीयोलिसिस के लिए आवश्यक अमीनो एसिड अवशेषों की कमी होती है, जिसका अर्थ है कि वे सब्सट्रेट को विभाजित नहीं कर सकते हैं। इन 'स्यूडोप्रोटीज' में एक उप-परिवार शामिल है जिसे आईआरहोम्स नाम दिया गया है (जिसे आरएचबीडीएफ1 और आरएचबीडीएफ2 के रूप में भी जाना जाता है)। आईआरहोम ड्रोसोफिला में ई. जी. एफ. रिसेप्टर लिगैंड के ई. आर. संबंधित क्षरण (ई. आर. ए. डी.) को बढ़ावा दे सकते हैं, इस प्रकार मस्तिष्क में ई. जी. एफ. रिसेप्टर गतिविधि को विनियमित करने के लिए एक तंत्र प्रदान करते हैं। इसका तात्पर्य यह है कि कोशिकाओं के बीच संकेत को विनियमित करने के लिए बहुकोशिकीय जीवों द्वारा मौलिक कोशिकीय गुणवत्ता नियंत्रण तंत्र का उपयोग किया जाता है। चूहों में, ए. डी. ए. एम. 17/टी. ए. सी. ई. के ई. आर. निर्यात और इसकी परिपक्वता के लिए आवश्यक आई. आर. होम प्रमुख तस्करी सहायक हैं। इस प्रकार टी. एन. एफ.-अल्फा और ई. जी. एफ. रिसेप्टर सिग्नलिंग के लिए आई. आर. होम की आवश्यकता होती है, जिससे वे चिकित्सकीय रूप से अत्यधिक आकर्षक हो जाते हैं। फाइलोजेनेटिक विश्लेषण इंगित करता है कि रॉम्बोइड वास्तव में एक बड़े रॉम्बोइड जैसे सुपरफ़ैमिली या कबीले के सदस्य हैं, जिसमें डर्लिन प्रोटीन शामिल हैं, जो ईआरएडी में भी शामिल हैं। ट्राइपानोसोमा ब्रुसी एक्स. पी. 001561764 और एक्स. पी. 001561544, और टी. क्रूज़ी एक्स. पी. 805971, एक्स. पी. 802860, और एक्स. पी. 821055 में काइनेटोप्लास्टिड्स का एक असामान्य रूप से छोटा रॉम्बोइड परिवार भंडार है। टॉक्सोप्लाज्मा गोंडी विषाणुता और गतिशीलता के लिए विभिन्न रॉम्बोइड परिवार के प्रोटीन महत्वपूर्ण हैं, जिनमें टी. जी. एम. आई. सी. 2, टी. जी. एम. आई. सी. 6, टी. जी. ए. एम. ए. 1, टी. जी. आर. ओ. एम. 1, टी. जी. आर. ओ. एम 4 और टी. जी. आर. ओ. एम. 5 सहित विभिन्न ए. एम. ए. 1 प्रकार शामिल हैं। ट्राइपेनोसोम माइटोकॉन्ड्रिया में टिमरोहम I और टिमरोहम II (प्रोटीयोलिटिक कार्य के साथ दो रॉम्बोइड परिवार के सदस्य निष्क्रिय) अपने पूर्ववर्ती ट्रांसलोकेस में होते हैं। यूकेरियोटिक या बैक्टीरियल रिश्तेदारों के साथ अधिक समानता खोजने में कठिनाई का मतलब यह हो सकता है कि ये मूल माइटोकॉन्ड्रियल पूर्वज के हिस्से के रूप में आए थे। रॉम्बोइड-सापेक्ष ईआरएडी और एसईएलएमए प्रणालियों में झिल्ली परिवहन प्रोटीन हो सकते हैं। आईरहोम्स आईरहोम्स रॉम्बोइड जैसे प्रोटीन होते हैं, लेकिन प्रोटीज नहीं होते हैं। रॉम्बोइड्स की तरह उनकी खोज पहली बार ड्रोसोफिले में की गई थी। हालांकि, रॉम्बोइड्स के विपरीत, आईआरहोम्स ईजीएफआर संकेत को रोकता है। आईआरहोम2 के लिए नॉकआउट चूहों में गंभीर प्रतिरक्षा समझौता होता है। संदर्भ आगे पढ़ने के लिए बाहरी लिंक ईसी 3.4.21