Lysin
लाइसिन, जिसे एंडोलाइसिन या म्यूरीन हाइड्रोलेस के रूप में भी जाना जाता है, लाइटिक चक्र के अंतिम चरण के दौरान मेजबान की कोशिका भित्ति को तोड़ने के लिए बैक्टीरियोफेज द्वारा उत्पादित हाइड्रोलाइटिक एंजाइम हैं। लाइसिन अत्यधिक विकसित एंजाइम हैं जो पेप्टिडोग्लाइकन (म्यूरीन) में पांच बंधनों में से एक को लक्षित करने में सक्षम हैं, जो जीवाणु कोशिका दीवारों का मुख्य घटक है, जो लाइस्ड कोशिका से संतान विरियन की रिहाई की अनुमति देता है। सेल-वॉल-युक्त आर्किया को विशेष स्यूडोम्यूरीन-क्लीविंग लाइसिन द्वारा भी नष्ट किया जाता है, जबकि अधिकांश आर्कियल वायरस वैकल्पिक तंत्र का उपयोग करते हैं। इसी तरह, सभी बैक्टीरियोफेज लाइसिन को संश्लेषित नहीं करते हैंः कुछ छोटे एकल-फंसे डीएनए और आरएनए फेज झिल्ली प्रोटीन का उत्पादन करते हैं जो मेजबान के ऑटोलाइसिन जैसे ऑटोलाइटिक तंत्र को सक्रिय करते हैं। लाइसिन का उपयोग पहली बार 2001 में फिशेटी प्रयोगशाला द्वारा चिकित्सीय रूप से किया गया था (नीचे देखें) और अब एंटीबायोटिक दवाओं की तुलना में उनकी उच्च प्रभावशीलता और विशिष्टता के कारण जीवाणुरोधी एजेंटों के रूप में उपयोग किया जा रहा है, जो जीवाणु प्रतिरोध के लिए अतिसंवेदनशील हैं। चूँकि लाइसिन बैक्टीरियोफेज के जीवित रहने के लिए आवश्यक है, इसलिए लाइसिन का प्रतिरोध एक अत्यंत दुर्लभ घटना है। उपचार के रूप में लाइसिन के विकास के 20 वर्षों में, प्रतिरोध नहीं देखा गया है, तब भी जब प्रतिरोध उत्परिवर्तन प्रयोगों द्वारा मजबूर किया जाता है। संरचना डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए फेज लाइसिन आकार के मामले में 25 से 40 केडीए सीमा के भीतर होते हैं। एक उल्लेखनीय अपवाद स्ट्रेप्टोकोकल प्लाईसी एंडोलिसिन है, जो 114 केडीए है। पी. एल. आई. सी. न केवल सबसे बड़ा और सबसे शक्तिशाली लाइसिन है, बल्कि संरचनात्मक रूप से भी अद्वितीय है क्योंकि यह दो अलग-अलग जीन उत्पादों, पी. एल. आई. सी. ए. और पी. एल. आई. सी. बी. से बना है, जिसमें प्रत्येक पी. एल. आई. सी. ए. के लिए आठ पी. एल. आई. सी. बी. उप-इकाइयों का अनुपात है। अन्य सभी लाइसिन मोनोमेरिक होते हैं और एक छोटे लिंकर क्षेत्र द्वारा अलग किए गए दो डोमेन होते हैं। ग्राम पॉजिटिव बैक्टीरिया लाइसिन के लिए, एन-टर्मिनल डोमेन पेप्टिडोग्लाइकन के हाइड्रोलिसिस को उत्प्रेरित करता है जबकि सी-टर्मिनल डोमेन सेल वॉल सब्सट्रेट से जुड़ता है। उत्प्रेरक क्षेत्र उत्प्रेरक क्षेत्र पेप्टिडोग्लाइकन बंधनों के टूटने के लिए जिम्मेदार है। कार्यात्मक रूप से, पाँच प्रकार के लाइसिन उत्प्रेरक डोमेन को अलग किया जा सकता हैः एंडो-बीटा-एन-एसिटाइलग्लूकोसामिनिडेस (एंडोग्लाइकोसिडेस एच,) एन-एसिटाइलमुरामिडेस (लाइसोजाइम-जैसे,) एंडोपेप्टिडेस एन-एसिटाइलमुरामॉयल-एल-एलनिन एमिडेस (टी7-जैसे,) γ-D-ग्लूटामिनिल-L-लाइसिन एंडोपेप्टिडेस () पेप्टिडोग्लाइकन में क्रॉस-लिंक्ड एमिनो एसिड और शर्करा होते हैं जो बारी-बारी से एमिनो शर्करा बनाते हैंः एन-एसिटाइलग्लूकोसामाइन (एनएजी) और एन-एसिटाइलमुरमिक एंडो-बीटा-एन-एसिटाइलग्लूकोसामिनिडेस लाइसिन एनएजी को तोड़ता है जबकि एन-एसिटाइलमुरामिडेस लाइसिन (लाइसोजाइम जैसे लाइसिन) एनएएम को तोड़ता है। एंडोपेप्टिडेज़ लाइसिन अमीनो एसिड के बीच किसी भी पेप्टाइड बंधन को तोड़ता है, जबकि एन-एसिटाइलमुरामॉयल-एल-अलैनिन एमिडेज़ लाइसिन (या बस एमिडेज़ लाइसिन) चीनी और अमीनो एसिड मोइटीज के बीच एमाइड बंधन को हाइड्रोलाइज़ करता है। अंत में, हाल ही में खोजे गए γ-d-ग्लूटामिनिल-l-लाइसिन एंडोपेप्टिडेस लाइसिन डी-ग्लूटामाइन और L-लाइसिन अवशेषों के बीच गामा बंधन को तोड़ते हैं। जैसा कि ऑटोलिसिन के मामले में होता है, इन अलग-अलग एंजाइमों की दरार विशिष्टता के बारे में प्रारंभिक भ्रम ने इस गतिविधि के बिना प्रोटीन के लिए "लाइसोजाइम" नाम के कुछ गलत गुण पैदा किए हैं। आम तौर पर, दो या दो से अधिक अलग-अलग उत्प्रेरक क्षेत्र एक एकल कोशिका-बंधन क्षेत्र से जुड़े होते हैं। यह कई स्टेफिलोकोकल लाइसिन के साथ-साथ स्ट्रेप्टोकोकल प्लाईसी होलोएंजाइम में विशिष्ट है, जिसमें दो उत्प्रेरक क्षेत्र होते हैं। उत्प्रेरक क्षेत्र एक ही वर्ग के फेज लाइसिन में अत्यधिक संरक्षित हैं। सेल-बाइंडिंग डोमेन सेल-बाइंडिंग डोमेन (सीबीडी) मेजबान बैक्टीरिया की कोशिका भित्ति में पाए जाने वाले एक विशिष्ट सब्सट्रेट से जुड़ता है, आमतौर पर एक कार्बोहाइड्रेट। उत्प्रेरक क्षेत्र के विपरीत, कोशिका-बंधन क्षेत्र परिवर्तनशील है, जो एक महान विशिष्टता की अनुमति देता है और जीवाणु प्रतिरोध को कम करता है। कोशिका भित्ति सब्सट्रेट के साथ बंधन संबंध अधिक होता है, संभवतः ताकि कोशिका भित्ति के टुकड़ों पर किसी भी मुक्त एंजाइम को अलग किया जा सके, जो निकटवर्ती मेजबान बैक्टीरिया को संक्रमित करने से फेज संतान के साथ प्रतिस्पर्धा कर सकता है। विकास यह प्रस्तावित किया गया है कि फेज लाइसिन में विकास का मुख्य तंत्र मॉड्यूलर इकाइयों का आदान-प्रदान है, एक ऐसी प्रक्रिया जिसके द्वारा विभिन्न उत्प्रेरक और कोशिका-बंधन क्षेत्रों को लाइसिन के बीच अदला-बदली की गई है, जिसके परिणामस्वरूप बैक्टीरिया बंधन और उत्प्रेरक विशिष्टताओं दोनों के नए संयोजन हुए होंगे। क्रिया का तरीका लाइसिन उत्प्रेरक क्षेत्र स्थानीय रूप से पेप्टिडोग्लाइकन को उच्च दर से पचाता है, जिससे कोशिका भित्ति में छेद हो जाते हैं। चूंकि क्रॉस-लिंक्ड पेप्टिडोग्लाइकन कोशिका भित्ति एकमात्र तंत्र है जो उच्च आंतरिक दबाव (3 से 5 वायुमंडल) के कारण जीवाणु कोशिकाओं के सहज विस्फोट को रोकता है, इसलिए लाइसिन द्वारा एंजाइमेटिक पाचन अपरिवर्तनीय रूप से हाइपोटोनिक लाइसिस का कारण बनता है। सैद्धांतिक रूप से, फेज लाइसिन के उत्प्रेरक गुणों के कारण, एक एकल एंजाइम आवश्यक संख्या में बंधनों को तोड़कर मेजबान बैक्टीरिया को मारने के लिए पर्याप्त होगा, भले ही यह अभी तक साबित नहीं हुआ है। लोसनर और अन्य लोगों के काम से पता चलता है कि दरार आमतौर पर मेजबान की कोशिका भित्ति के एक स्थानीय क्षेत्र में कई लाइसिन अणुओं की संयुक्त क्रिया द्वारा प्राप्त की जाती है। प्रत्येक लाइसिन की कोशिका भित्ति सब्सट्रेट (इसके सब्सट्रेट के लिए आई. जी. जी. के करीब) के लिए उच्च बंधन संबंध कई अणुओं की आवश्यकता का कारण प्रतीत होता है, क्योंकि प्रत्येक लाइसिन कोशिका भित्ति से इतनी मजबूती से जुड़ता है कि यह अपने आप में लाइसिस का कारण बनने के लिए पर्याप्त बंधन नहीं तोड़ सकता है। कोशिका भित्ति तक पहुँचने के लिए, फेज लाइसिन को कोशिका झिल्ली को पार करना पड़ता है। हालाँकि, उनमें आम तौर पर एक संकेत पेप्टाइड की कमी होती है जो उन्हें ऐसा करने की अनुमति देगा। ऐसी समस्या को हल करने के लिए, फेज वायरस होलिन नामक एक अन्य प्रोटीन को संश्लेषित करते हैं जो कोशिका झिल्ली से जुड़ता है और उसमें छेद बनाता है (इसलिए इसका नाम), जिससे लाइसिन पेप्टिडोग्लाइकन मैट्रिक्स तक पहुंच सकता है। प्रोटोटाइपिकल होलिन लैम्ब्डा फेज एस प्रोटीन है, जो लैम्ब्डा फेज आर प्रोटीन (लाइसिन) की सहायता करता है। सभी होलिन कोशिका झिल्ली में खुद को एम्बेड करते हैं और इसमें कम से कम दो ट्रांसमेम्ब्रेन हेलिकल डोमेन होते हैं। माना जाता है कि छेद बनाने की प्रक्रिया को होलिन ऑलिगोमेराइजेशन द्वारा एक विशिष्ट क्षण में प्राप्त किया जाता है जब संतान विरियन जारी होने के लिए तैयार होते हैं। प्रभावकारिता फेज लाइसिन आम तौर पर प्रजाति या उप-प्रजाति विशिष्ट होते हैं, जिसका अर्थ है कि वे केवल उन बैक्टीरिया के खिलाफ प्रभावी होते हैं जिनसे वे उत्पन्न हुए थे। जबकि कुछ लाइसिन केवल कई बैक्टीरियल फाइलोटाइप की कोशिका दीवारों पर कार्य करते हैं, कुछ ब्रॉड-स्पेक्ट्रम लाइसिन पाए गए हैं। इसी तरह, कुछ थर्मोस्टेबल लाइसिन ज्ञात हैं, जो उन्हें जैव प्रौद्योगिकी में उपयोग करने में आसान बनाते हैं। जीवाणुरोधी एजेंटों के रूप में उनके उपयोग के संबंध में, लाइसिन को मुख्य रूप से ग्राम-पॉजिटिव बैक्टीरिया के खिलाफ प्रभावी पाया गया है, क्योंकि ग्राम-नकारात्मक बैक्टीरिया में एक बाहरी झिल्ली होती है जो बाह्य कोशिकीय लाइसिन अणुओं को पेप्टिडोग्लाइकन को पचाने से रोकती है। हालांकि, ओ. बी. पी. जी. पी. 279 जैसे ग्राम-नकारात्मक बैक्टीरिया के खिलाफ गतिविधि वाले लाइसिन ने संभावित चिकित्सीय के रूप में रुचि प्राप्त की है। प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया रोगाणुरोधी एजेंटों के रूप में फेज लाइसिन के उपयोग के सबसे समस्याग्रस्त पहलुओं में से एक इन एंजाइमों की संभावित प्रतिरक्षात्मकता है। अधिकांश एंटीबायोटिक दवाओं के विपरीत, प्रोटीन एंटीबॉडी पहचान और बंधन के लिए प्रवण होते हैं, जिसका अर्थ है कि जीवाणु संक्रमण का इलाज करते समय लाइसिन अप्रभावी हो सकता है या खतरनाक भी हो सकता है, जिससे संभावित रूप से एक प्रणालीगत प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया या साइटोकिन तूफान हो सकता है। फिर भी, प्रतिरक्षात्मक रूप से समृद्ध खरगोश सीरम के प्रयोगात्मक आंकड़ों से पता चला है कि हाइपरइम्यून सीरम धीमा हो जाता है लेकिन न्यूमोकोकल लाइसिन सी. पी. एल.-1 की गतिविधि को अवरुद्ध नहीं करता है। रोगाणुरोधी उपयोग फेज लाइसिन का श्लेष्म झिल्ली और रक्त में पाए जाने वाले रोगजनक एंटीबायोटिक-प्रतिरोधी बैक्टीरिया को नियंत्रित करने के लिए पशु मॉडल में सफलतापूर्वक परीक्षण किया गया है। एंटीबायोटिक दवाओं की तुलना में लाइसिन का मुख्य लाभ न केवल कम जीवाणु प्रतिरोध है, बल्कि लक्षित रोगजनक के प्रति उच्च विशिष्टता और मेजबान के सामान्य जीवाणु वनस्पतियों के प्रति कम गतिविधि भी है। लाइसिन का उपयोग पहली बार 2001 में जानवरों में चिकित्सीय रूप से किया गया था, एक प्रकाशन में जिसमें स्ट्रेप्टोकोकस पायोजेन्स के साथ मौखिक रूप से उपनिवेशित चूहों को मौखिक रूप से वितरित पी. एल. आई. सी. लाइसिन की एक खुराक के साथ उपनिवेश मुक्त किया गया था। फेज थेरेपी एंजाइबायोटिक्स लाइसोजाइम ओ. बी. पी. जी. पी. 279 लाइसिबॉडी संदर्भ वायरल एंजाइम ईसी 3.2.1 भी देखें।