Phosphopentose epimerase
आर. पी. ई. जीन द्वारा कूटबद्ध फॉस्फोपेंटोज एपिमेरेज़ (जिसे रिबूलोज़-फॉस्फेट 3-एपिमेरेज़ और रिबूलोज़ 5-फॉस्फेट 3-एपिमेरेज़ के रूप में भी जाना जाता है) एक मेटालोप्रोटीन है जो डी-रिबूलोज़ 5-फॉस्फेट और डी-ज़ाइलूलोज़ 5-फॉस्फेट के बीच अंतर-रूपांतरण को उत्प्रेरित करता है। डी-राइबुलोज 5-फॉस्फेट डी-ज़ाइलुलोज 5-फॉस्फेट यह प्रतिवर्ती रूपांतरण पौधों में कार्बन स्थिरीकरण के लिए आवश्यक है-केल्विन चक्र के माध्यम से-और पेंटोज फॉस्फेट मार्ग के गैर-ऑक्सीडेटिव चरण के लिए। इस एंजाइम को अतिरिक्त पेंटोज और ग्लूकुरोनेट अंतःपरिवर्तन में भी शामिल किया गया है। कप्रियाविडस मेटालिड्यूरन्स में पी. पी. ई. के लिए जीन कोडिंग की दो प्रतियां ज्ञात हैं, एक गुणसूत्र रूप से कूटबद्ध है, दूसरा प्लास्मिड पर है। पी. पी. ई. बैक्टीरिया, आर्किबेक्टेरिया, कवक और पौधों की एक विस्तृत श्रृंखला में पाया गया है। सभी प्रोटीनों में 209 से 241 एमिनो एसिड अवशेष होते हैं। एन्जाइम में एक टीआईएम बैरल संरचना होती है। नामकरण इस एंजाइम वर्ग का व्यवस्थित नाम डी-राइबुलोज-5-फॉस्फेट 3-एपिमेरेस है। आम उपयोग में अन्य नामों में फॉस्फोरिबूलोज़ एपिमेरेज़, एरिथ्रोज़-4-फॉस्फेट आइसोमेरेज़, फॉस्फोकेटोपेंटोज़ 3-एपिमेरेज़, ज़ाइलूलोज़ फॉस्फेट 3-एपिमेरेज़, फॉस्फोकेटोपेंटोज़ एपिमेरेज़, रिबूलोज़ 5-फॉस्फेट 3-एपिमेरेज़, डी-रिबूलोज़ फॉस्फेट 3-एपिमेरेज़, डी-रिबूलोज़ 5-फॉस्फेट एपिमेरेज़, डी-रिबूलोज़-5-पी 3-एपिमेरेज़, डी-ज़ाइलूलोज़-5-फॉस्फेट 3-एपिमेरेज़ और पेंटोज़-5-फॉस्फेट 3-एपिमेरेज़ शामिल हैं। यह एंजाइम 3 चयापचय मार्गों में भाग लेता हैः पेंटोज फॉस्फेट मार्ग, पेंटोज और ग्लूकुरोनेट अंतःपरिवर्तन, और कार्बन स्थिरीकरण। इस क्षेत्र को धारण करने वाला मानव प्रोटीन आर. पी. ई. (जीन) है। परिवार फॉस्फोपेंटोज एपिमेरेस बढ़ते पदानुक्रम के दो प्रोटीन परिवारों से संबंधित है। यह एंजाइम आइसोमरेज़ परिवार से संबंधित है, विशेष रूप से वे रेसमेज़ और एपिमेरेज़ जो कार्बोहाइड्रेट और उनके व्युत्पन्न पर कार्य करते हैं। इसके अलावा, प्रोटीन डेटाबेस के संरचनात्मक वर्गीकरण ने "रिबूलोज़ फॉस्फेट बाइंडिंग" सुपरफ़ैमिली को परिभाषित किया है जिसके लिए यह एपिमेरेज़ एक सदस्य है। इस सुपर फैमिली में शामिल अन्य प्रोटीन 5 '-मोनोफॉस्फेट डिकार्बोक्सिलेस (ओ. एम. पी. डी. सी.) और 3-केटो-एल-गुलोनेट 6-फॉस्फेट डिकार्बोक्सिलेस (के. जी. पी. डी. सी.) हैं। संरचना 2007 के अंत तक, पी. डी. बी. परिग्रहण कोड के साथ एंजाइमों के इस वर्ग के लिए 4 संरचनाओं को हल किया गया है, और। समग्र क्रिस्टलोग्राफिक अध्ययनों ने फॉस्फोपेंटोज एपिमेरेज़ की एपोएंज़ाइम संरचना को स्पष्ट करने में मदद की है। इन अध्ययनों के परिणामों से पता चला है कि यह एंजाइम घोल में एक होमोडिमर के रूप में मौजूद है। इसके अलावा, फॉस्फोपेंटोज एपिमेरेस एक (β/α) 8 ट्राइओसेफॉस्फेट आइसोमेरेस (TIM) बैरल में मुड़ जाता है जिसमें लूप शामिल होते हैं। कोर बैरल 8 समानांतर तारों से बना होता है जो केंद्रीय बीटा शीट बनाते हैं, जिसमें हेलिक्स लगातार तारों के बीच स्थित होते हैं। इस संरचना में लूप को सब्सट्रेट विशिष्टताओं को नियंत्रित करने के लिए जाना जाता है। विशेष रूप से, लूप जो हेलिक्स α6 को स्ट्रैंड β6 से जोड़ता है, सब्सट्रेट के बंधन पर सक्रिय साइट को कैप करता है। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, फॉस्फोपेंटोज एपिमेरेस एक मेटालोएंजाइम है। एकर कार्यशीलताक लेल एकटा कोफैक्टरक आवश्यकता होयत छैक आ प्रति उपइकाई एकटा द्वैत धातु कैटायनकेँ बाँधैत छैक। इस एंजाइम को CO2 + और Mn2 + के साथ मुख्य रूप से उत्प्रेरण के लिए Zn2 + का उपयोग करते हुए दिखाया गया है। हालाँकि, मानव फॉस्फोपेंटोज़ एपिमेरेज़-जिसे आर. पी. ई. जीन द्वारा कूटबद्ध किया जाता है-इस मायने में भिन्न होता है कि यह मुख्य रूप से उत्प्रेरण में एफ. ई. 2 + को बांधता है। फ़े2 + ऑक्टाहेड्रली समन्वित है और आकृति में देखी गई 2,3-एनडिओलेट प्रतिक्रिया मध्यवर्ती को स्थिर करता है। सक्रिय साइट β6/α6 लूप क्षेत्र सब्सट्रेट के साथ बातचीत करता है और सक्रिय साइट तक पहुंच को नियंत्रित करता है। इस क्षेत्र के Phe147, Gly148, और Ala149 एक बार बंधन होने के बाद सक्रिय साइट को कैप करते हैं। इसके अलावा, Fe2 + आयन सब्सट्रेट के उनके 35, उनके 70, एएसपी 37, एएसपी 175, और ऑक्सीजन ओ 2 और ओ 3 के साथ समन्वित है। लौह केशन के लिए सब्सट्रेट परमाणुओं का बंधन उत्प्रेरण के दौरान परिसर को स्थिर करने में मदद करता है। उत्परिवर्तन अध्ययनों ने यह भी संकेत दिया है कि दो एस्पार्टिक एसिड सक्रिय स्थल के भीतर स्थित होते हैं और 1,1-प्रोटॉन स्थानांतरण प्रतिक्रिया के माध्यम से उत्प्रेरण में मध्यस्थता करने में मदद करते हैं। एस्पार्टिक एसिड एसिड/बेस उत्प्रेरक हैं। अंत में, एक बार लिगेंड सक्रिय स्थल से जुड़ जाने के बाद, मेथियोनीन की एक श्रृंखला (मेट39, मेट72, और मेट141) संकुचन के माध्यम से आगे की गति को प्रतिबंधित करती है। तंत्र फॉस्फोपेंटोज एक एसिड/क्षार प्रकार के उत्प्रेरक तंत्र का उपयोग करता है। अभिक्रिया इस तरह से आगे बढ़ती है कि ट्रांस-2,3-एनडियोल फॉस्फेट मध्यवर्ती है। ऊपर वर्णित दो एस्पार्टिक एसिड प्रोटॉन दाताओं और स्वीकारकों के रूप में कार्य करते हैं। ए. एस. पी. 37 और ए. एस. पी. 175 दोनों सक्रिय स्थल पर लोहे के धनायन से बंधे हाइड्रोजन हैं। जब ए. एस. पी. 37 का डिप्रोटोनेशन होता है, तो यह डी-राइबुलोज 5-फॉस्फेट के तीसरे कार्बन पर एक प्रोटॉन पर हमला करता है, जो मध्यवर्ती बनाता है। एक ठोस चरण में, जैसे ही ए. एस. पी. 37 एक प्रोटॉन को पकड़ता है, सब्सट्रेट पर कार्बोनिल बंधन ए. एस. पी. 175 से एक दूसरे प्रोटॉन को पकड़कर एक हाइड्रॉक्सिल समूह बनाता है। लोहे का परिसर किसी भी अतिरिक्त शुल्क को स्थिर करने में मदद करता है। यह डी-राइबुलोज 5-फॉस्फेट का सी3 है जो इस एपिमेराइजेशन से गुजरता है, जिससे डी-ज़ाइलुलोज 5-फॉस्फेट बनता है। आकृति में तंत्र स्पष्ट रूप से प्रदर्शित किया गया है। पौधों में कैल्विन चक्र इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी प्रयोगों से पता चला है कि फॉस्फोपेंटोज एपिमेरेस क्लोरोप्लास्ट की थायलाकॉइड झिल्ली में स्थानीयकृत होता है। यह एपिमेरेस केल्विन चक्र के तीसरे चरण में भाग लेता है, जिसमें राइबुलोज 1,5-बिसफॉस्फेट का पुनर्जनन शामिल है। आर. यू. बी. पी. मार्ग के पहले चरण में कार्बन डाइऑक्साइड (सी. ओ. 2) का स्वीकारकर्ता है, जिससे पता चलता है कि फॉस्फोपेंटोज एपिमेरेस केल्विन चक्र के माध्यम से प्रवाह को नियंत्रित करता है। राइबुलोज 1,5-बिसफॉस्फेट के पुनर्जनन के बिना, चक्र जारी रखने में असमर्थ होगा। इसलिए, ज़ाइलूलोज़ 5-फॉस्फेट को इस एपिमेरेज़ द्वारा रिवर्सली रिबूलोज़ 5-फॉस्फेट में परिवर्तित किया जाता है। इसके बाद, फॉस्फोरिबूलोज़ किनेज़ रिबूलोज़ 5-फॉस्फेट को रिबूलोज़ 1,5-बिस्फ़ॉस्फेट में परिवर्तित करता है। पेंटोज फॉस्फेट मार्ग पेंटोज फॉस्फेट मार्ग (पीपीपी) की प्रतिक्रियाएं कोशिका द्रव्य में होती हैं। फॉस्फोपेंटोज एपिमेरेस विशेष रूप से मार्ग के गैर-ऑक्सीडेटिव हिस्से को प्रभावित करता है, जिसमें विभिन्न शर्करा और अग्रदूतों का उत्पादन शामिल होता है। यह एंजाइम रिबूलोज़ 5-फॉस्फेट को ट्रांसकेटोलेस प्रतिक्रिया, ज़ाइलूलोज़ 5-फॉस्फेट के लिए उपयुक्त एपिमर में परिवर्तित करता है। इसलिए, पेंटोज फॉस्फेट मार्ग में होने वाली प्रतिक्रिया केल्विन चक्र में होने वाली प्रतिक्रिया के बिल्कुल विपरीत होती है। तंत्र समान रहता है और इसमें एक एनिडिओलेट मध्यवर्ती का गठन शामिल होता है। इस मार्ग में अपनी भागीदारी के कारण, ऑक्सीडेटिव तनाव के लिए सेलुलर प्रतिक्रिया के लिए फॉस्फोपेंटोज एपिमेरेस एक महत्वपूर्ण एंजाइम है। पेंटोज फॉस्फेट मार्ग द्वारा एन. ए. डी. पी. एच. का उत्पादन प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों के खिलाफ कोशिकाओं की रक्षा करने में मदद करता है। एनएडीपीएच ग्लूटाथियोन को कम करने में सक्षम है, जो हाइड्रोजन पेरोक्साइड (एच2ओ2) से पानी का उत्पादन करके शरीर को विषमुक्त करता है। इसलिए, न केवल फॉस्फोपेंटोज एपिमेरेस पीपीपी के माध्यम से प्रवाह को बदल देता है, बल्कि यह पेरोक्साइड के निर्माण को भी रोकता है। विकास कई फॉस्फोपेंटोज एपिमेरेस अनुरूपों की संरचनाओं की खोज क्रिस्टलोग्राफिक अध्ययनों के माध्यम से की गई है। केल्विन चक्र और पेंटोज फॉस्फेट मार्ग में इसकी भूमिका के कारण, समग्र संरचना संरक्षित है। जब विकासवादी-दूरस्थ जीवों के अनुक्रमों की तुलना की गई, तो 50 प्रतिशत से अधिक समानता देखी गई। हालांकि, डाइमर इंटरफेस पर स्थित अमीनो एसिड-जो कई अंतर-आणविक अंतःक्रियाओं में शामिल होते हैं-आवश्यक रूप से संरक्षित नहीं होते हैं। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि "रिबूलोज़ फॉस्फेट बाइंडिंग" सुपरफ़ैमिली के सदस्य एक (β/α) 8-बैरल पूर्वज से अलग विकास के परिणामस्वरूप हुए। दवा लक्ष्यीकरण और मलेरिया प्रोटोजोआ जीव प्लाज्मोडियम फाल्सीपेरम मलेरिया का एक प्रमुख कारक है। फॉस्फोपेंटोज़ एपिमेरेज़ को मलेरिया के प्रसार के लिए एक आवश्यक मार्ग, शिकिमेट मार्ग में फंसाया गया है। जैसे ही एंजाइम राइबुलोज 5-फॉस्फेट को ज़ाइलुलोज 5-फॉस्फेट में परिवर्तित करता है, बाद वाले को आगे एरिथ्रोज 4-फॉस्फेट में चयापचय किया जाता है। शिकिमेट मार्ग तब एरिथ्रोज 4-फॉस्फेट को कोरिज़मेट में परिवर्तित करता है। यह फॉस्फोपेंटोज एपिमेरेस है जो प्लाज्मोडियम फाल्सीपेरम को एक सब्सट्रेट के रूप में एरिथॉर्स 4-फॉस्फेट का उपयोग करने की अनुमति देता है। शिकिमेट मार्ग में इस एंजाइम की भागीदारी के कारण, फॉस्फोपेंटोज एपिमेरेस मलेरिया रोधी विकसित करने के लिए एक संभावित दवा लक्ष्य है। फॉस्फोपेंटोज़ आइसोमेरेज़ फॉस्फोरिब्युलोज़ किनेज़ पेंटोज़ फॉस्फेट पाथवे टी. आई. एम. बैरल आर. पी. ई. (मानव जीन एन्कोडिंग रिबूलोज़-फॉस्फेट 3-एपिमेरेज़) संदर्भ बाहरी लिंक आरेख nlm.nih.gov आरेख stanford.edu ई. सी. 5.1.3 ज्ञात संरचना के एंजाइम