Cysteine dioxygenase
சிஸ்டைன் டைஆக்சிஜனேஸ் (சி. டி. ஓ) என்பது ஹீம் அல்லாத இரும்பு நொதியாகும், இது எல்-சிஸ்டைனை சிஸ்டைன் சல்பினிக் அமிலமாக (சிஸ்டைன் சல்பினேட்) மாற்றுவதை ஊக்குவிக்கிறது. சிஸ்டைன் கேடபாலிஸத்தில் சி. டி. ஓ முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது, சிஸ்டைனின் ஊடுருவல் அளவை ஒழுங்குபடுத்துகிறது மற்றும் சிஸ்டைன் கிடைப்பதில் ஏற்படும் மாற்றங்களுக்கு பதிலளிக்கிறது. எனவே, சி. டி. ஓ மிகவும் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது மற்றும் செறிவு மற்றும் செயல்திறனில் பெரிய மாற்றங்களுக்கு உட்படுகிறது. இது டை ஆக்சிஜனை செயல்படுத்துவதன் மூலம் தொடர்புடைய சல்பினிக் அமிலமாக சிஸ்டைனை ஆக்சிஜனேற்றுகிறது, இருப்பினும் எதிர்வினையின் சரியான வழிமுறை இன்னும் தெளிவாக இல்லை. பாலூட்டிகளில் காணப்படுவதைத் தவிர, சில ஈஸ்ட் மற்றும் பாக்டீரியாவிலும் சி. டி. ஓ உள்ளது, இருப்பினும் சரியான செயல்பாடு இன்னும் தெரியவில்லை. சி. டி. ஓ பல்வேறு நரம்பியக்கடத்தல் நோய்கள் மற்றும் புற்றுநோய்களில் சிக்கியுள்ளது, இது சிஸ்டைன் நச்சுத்தன்மையுடன் தொடர்புடையதாக இருக்கலாம். சிஸ்டைனின் வளர்சிதை மாற்றத்தின் முதல் முக்கிய கட்டத்திற்கு செயல்பாட்டு சி. டி. ஓ பொறுப்பாகும். சி. டி. ஓ. ஆக்சிஜனேற்றமடைந்து சிஸ்டைன் சல்பினிக் அமிலமாக மாறுகிறது (இது முக்கியமாக விவோவில் உள்ள அனயோனிக் சல்பினேட் வடிவத்தில் உள்ளது). ஒட்டுமொத்தமாக, சி. டி. ஓ ஒரு தயோலில் டையாக்சிஜனை (O2) சேர்த்து ஒரு சல்பினிக் அமிலத்தை உற்பத்தி செய்கிறது. மேலும் குறிப்பாக, சி. டி. ஓ என்பது ஹீம் அல்லாத இரும்பு ஆக்ஸிஜனேஸ்களின் குழுவின் ஒரு பகுதியாகும், அவை ஆக்ஸிஜனை எலக்ட்ரான் ஏற்பியாகப் பயன்படுத்துகின்றன. சிஸ்டைன் சல்பினிக் அமிலம் பின்னர் இரண்டு மாறுபட்ட பாதைகள் வழியாக மேலும் வளர்சிதை மாற்றமடைகிறதுஃ சல்பினோஅலனைன் டீகார்பாக்சிலேஸ் மூலம் ஹைபோட்டாரைனாக டீகார்பாக்சிலேட் செய்யப்பட்டு, ஹைபோட்டாரைன் டீஹைட்ரஜனேஸ் மூலம் டாரைனாக ஆக்சிஜனேற்றப்படுகிறது; அல்லது 3-சல்பினைல்பைருவேட் இடைநிலைக்கு மாற்றப்படுகிறது, இது தன்னிச்சையாக பைருவேட் மற்றும் சல்பைட்டாக சிதைகிறது. பின்னர் சல்பைட்டை சல்பைட் ஆக்சிடேஸ் மூலம் சல்பேட்டாக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்யலாம். எனவே ஹைபோடாரைன்/டாரைன் மற்றும் சல்பைட்/சல்பேட் உற்பத்திக்கு சி. டி. ஓ அவசியம். சி. டி. ஓவின் பங்கு செல் வகைகளுக்கு இடையில் மாறுபடலாம், ஏனெனில் இது முதன்மையாக டாரைன் அல்லது சல்பேட் உற்பத்திக்கு அல்லது சிஸ்டைனின் சீரழிவுக்கு பயன்படுத்தப்படலாம். கட்டமைப்பு சி. டி. ஓ என்பது 22.5 கே. டி. ஏ புரதமாகும், இது 200 அமினோ அமில எச்சங்களைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் 5,5 ஐசோ எலக்ட்ரிக் பாயிண்ட் (பிஐ) கொண்டுள்ளது. முதன்மை அமைப்பு பாலூட்டி இனங்களுக்கு இடையில் மிகவும் பாதுகாக்கப்பட்டுள்ளது, முரைன் மற்றும் மனித சி. டி. ஓ 16 எச்சங்களில் மட்டுமே வேறுபடுகின்றன. சி. டி. ஓ என்பது குபின் சூப்பர் குடும்பத்தின் ஒரு பகுதியாகும், அதன் உறுப்பினர்கள் "ஜெல்லி-ரோல்" இடவியலில் 6-ஸ்ட்ராண்டட் β-பீப்பாயைக் கொண்டுள்ளனர். புரதத்தின் படிக கட்டமைப்புகள் 1.5 ஆல் தெளிவுத்திறனில் (சுட்டி) பெறப்பட்டுள்ளன. செயலில் உள்ள தளம் ஒரு தனித்துவமான வடிவவியலைக் காட்டுகிறது, அங்கு இரண்டு ஹிஸ்டிடின்கள் மற்றும் ஒரு கார்பாக்சிலேட் பக்க சங்கிலியின் வழக்கமான முக முக்கோணத்திற்கு பதிலாக ஒரு இரும்பு (II) இனங்களுடன் ஒருங்கிணைந்து, மூன்று ஹிஸ்டிடின் ஈந்தணைவிகள் இரும்புடன் பிணைக்கப்பட்டுள்ளன. மேலும், படிக கட்டமைப்புகள் ஒரு ஒற்றை நீர் மூலக்கூறுடன் கூடுதலாக இரும்புடன் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட சிஸ்டைனின் அமினோ நைட்ரஜன் மற்றும் தியோலேட் கந்தகத்தைக் காட்டுகின்றன (படத்தைப் பார்க்கவும்). சி. டி. ஓ. வில் சிஸ்93 மற்றும் டைர்157 இடையே உள்ள மூலக்கூறு தியோதர் உருவாக்கத்தால் உருவாக்கப்பட்ட ஒரு தனித்துவமான உள் கோஃபாக்டர் உள்ளது, இது வினையூக்கத்தில் பங்கேற்க முன்வைக்கப்படுகிறது. புரதம் முதன்முதலில் தனிமைப்படுத்தப்பட்டபோது, அகரோஸ் ஜெல்லில் இரண்டு பட்டைகள் காணப்பட்டன, அவை முறையே கோஃபாக்டர் கொண்ட புரதம் மற்றும் இணைக்கப்படாத "முதிர்ச்சியற்ற" புரதத்துடன் தொடர்புடையவை. குறுக்கு இணைப்பு சி. டி. ஓவின் செயல்திறனை பத்து மடங்கு அதிகரிக்கிறது மற்றும் சிஸ்டைன் அளவுகளால் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது, இது அடி மூலக்கூறு (ஃபீட்ஃபார்வர்டு ஆக்டிவேஷன்) மூலம் மத்தியஸ்தம் செய்யப்படும் புரத கோஃபாக்டர் உருவாக்கத்தின் அசாதாரண எடுத்துக்காட்டு. செயல்முறையின் விவரங்களை தெளிவுபடுத்த செயலில் ஆராய்ச்சி இருந்தபோதிலும், சி. டி. ஓ பொறிமுறை இன்னும் நன்கு புரிந்து கொள்ளப்படவில்லை. ஒட்டுமொத்தமாக, எதிர்வினை சிஸ்டைனுடன் O2 ஐ சேர்ப்பதை உள்ளடக்கியது, இது நொதி வினையூக்கம் இல்லாமல் தன்னிச்சையாக நிகழ்கிறது. சைஸ்டைனைல்டிரோசின் பாலம் டைரோசின் (பொதுவாக ஒரு எலக்ட்ரான் நன்கொடையாளர், ஒளிச்சேர்க்கை அமைப்பு II இல் உள்ளதைப் போல) ஃபீனாலுடன் ஒப்பிடுகையில் ~ 0.5 வி ஆல் ஆக்ஸிஜனேற்ற திறனைக் குறைக்கிறது மற்றும் அதன் அமிலத்தன்மையை அதிகரிக்கிறது என்று ஆய்வுகள் காட்டுகின்றன. தியோதெர் பகுதி ஒரு கட்டமைப்பு, ரெடாக்ஸ் அல்லது அமிலம்/காரப் பாத்திரத்தை வகிக்கிறது. பிற ஆய்வுகள் டைர் 157 என்சைம் செயல்பாட்டிற்கு (ஒரு டைரோசினைல் ரேடிக்கலாக இருக்கலாம்) தேவைப்படுவதாகவும், சி. டி. ஓ வகைகளில் மிகவும் பாதுகாக்கப்படுவதாகவும் காட்டுகின்றன. மேலும், சிஸ்டைனுக்கு கட்டமைப்பு ரீதியாக ஒத்த மூலக்கூறான சிஸ்டமைன், சிஸ்டைன் ஆக்சிஜனேற்றத்தை மேம்படுத்துகிறது, ஆனால் அது ஒரு அடி மூலக்கூறு அல்ல என்று ஆராய்ச்சி காட்டுகிறது. கணக்கீட்டு மற்றும் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபிக் ஆய்வுகளால் ஆதரிக்கப்படும் ஒரு முன்மொழியப்பட்ட பொறிமுறை, எதிர்வினை இரும்பு (III)-சூப்பராக்சோ இனங்கள் (ஏ) உருவாக்குவதற்கு ஒரு தியோலேட்டுடன் O2 பிணைப்பு சிஸை உள்ளடக்கியது, இது பின்னர் சிஸ்டைனின் பிணைக்கப்பட்ட கந்தகத்தை தாக்கி நான்கு உறுப்பினர்களைக் கொண்ட வளைய கட்டமைப்பை (பி) உருவாக்குகிறது. ஹெட்டோரோலிடிக் O-O பிணைப்பு பிளவு பின்னர் உயர்-வாலண்ட் இரும்பு (IV) ஆக்சோ இடைநிலை (C) ஐ வழங்குகிறது, இது இரண்டாவது ஆக்ஸிஜனை கந்தகத்திற்கு மாற்றுகிறது. சிஸ்டைன் ஹோமியோஸ்டாஸிஸை பராமரிக்க ஒழுங்குமுறை சி. டி. ஓ உயிரணுவில் இறுக்கமாக கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. குறிப்பாக, சி. டி. ஓ உணவு சிஸ்டைன் கிடைக்கும் தன்மை மற்றும் புரத உட்கொள்ளலில் ஏற்படும் மாற்றங்களுக்கு பதிலளிக்கிறது, குறைந்த சிஸ்டைன் அளவுகளுடன் குறைந்த செயல்பாட்டை பராமரிக்கிறது மற்றும் சைட்டோடாக்ஸிசிட்டியைத் தடுக்க அதிக அளவில் செயல்பாட்டை அதிகரிக்கிறது. சி. டி. ஓ சில மணி நேரங்களுக்குள் கல்லீரல் செயல்பாட்டில் வியத்தகு அதிகரிப்பை வெளிப்படுத்த முடியும் என்று ஆய்வுகள் காட்டுகின்றன. பல என்சைம்களைப் போலல்லாமல், இது பெரும்பாலும் டிரான்ஸ்கிரிப்ஷனல் (எம்ஆர்என்ஏ நிலைகள்) அளவைக் காட்டிலும் புரத விற்றுமுதல் மட்டத்தில் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. உயர் சிஸ்டைன் அளவுகள் யுக்விக்விட்டினைலேஷனைத் தடுக்கின்றன, இது புரோட்டியோசோமல் சீரழிவு விகிதத்தைக் குறைக்கிறது. கொழுப்பு திசுக்களிலும் சி. டி. ஓ கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது, அங்கு அதிக சிஸ்டைன் அளவுகள் அதிகரித்த ஹைபோடாரின்/டாரைன் உற்பத்தியை ஏற்படுத்துகின்றன. சி. டி. ஓவின் ஒழுங்குமுறை புரதத்தின் குறுக்கு இணைக்கப்பட்ட மற்றும் முதிர்ச்சியற்ற வடிவங்கள் இரண்டையும் உள்ளடக்கியதாக கருதப்படுகிறது. நோய் சார்பு சிஸ்டைன் வளர்சிதை மாற்றத்துடன் அதன் தொடர்பு இருப்பதால், சி. டி. ஓ செயல்பாட்டில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் மனிதர்களில் நோயை ஏற்படுத்தக்கூடும். உயர்ந்த சிஸ்டைன் சைட்டோடாக்ஸிக், நியூரோடாக்ஸிக் மற்றும் எக்ஸிடோடாக்ஸிக் மூலம் முடியும் என்று ஆராய்ச்சி கண்டறிந்துள்ளது. அசாதாரண அல்லது குறைபாடுள்ள சி. டி. ஓ செயல்பாடு அல்சைமர் நோய், பார்கின்சன் நோய், முடக்கு வாதம் மற்றும் மோட்டார் நரம்பணு நோய்களுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. இந்த நோய்களில், நோயாளிகள் மனச்சோர்வடைந்த சல்பேட் அளவுகள், அதிகரித்த உண்ணாவிரத சிஸ்டைன் பிளாஸ்மா செறிவுகள் மற்றும் குறைபாடுள்ள சிஸ்டைன் ஆக்சிஜனேற்றத்துடன் ஒத்துப்போகும் பிற அறிகுறிகளைக் காட்டுகிறார்கள். சி. டி. ஓ குறைபாடு மற்றும் குளோபஸ் பாலிடஸில் அடுத்தடுத்த சிஸ்டைன் குவிப்பு ஆகியவை பான்டோதெனேட் கைனேஸ்-தொடர்புடைய நரம்பியக்கடத்தலுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளன. சி. டி. ஓவின் வெளிப்பாடு புற்றுநோய் உயிரணுக்களில் மாற்றப்படுகிறது மற்றும் சி. டி. ஓ 1 (மனித சிஸ்டைன் டைஆக்சிஜனேஸ் வகை I) ஊக்குவிப்பு மரபணுவின் மெத்திலேஷன் பெருங்குடல், மார்பகம், உணவுக்குழாய், நுரையீரல், சிறுநீர்ப்பை மற்றும் வயிற்று புற்றுநோய்களில் ஏற்படுவதாகக் காட்டப்பட்டது. சி. டி. ஓ 1 ஐ அமைதிப்படுத்துவது மார்பக புற்றுநோயில் ஒரு முக்கியமான எபிஜெனெடிக் நிகழ்வாகும், இது சி. டி. ஓ 1 செயல்பாட்டைக் குறைக்க வழிவகுக்கிறது. குறிப்பாக, குறைக்கப்பட்ட சி. டி. ஓ 1 செயல்பாடு அதிகரித்த ஹைட்ரஜன் சல்பைடை (எச் 2 எஸ்) ஏற்படுத்துகிறது, இது பல்வேறு நோய்களுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. இந்த முடிவுகள் சி. டி. ஓ 1 (மனித சிஸ்டைன் டைஆக்சிஜனேஸ் வகை I) ஒரு கட்டி ஒடுக்கும் மரபணுவாக செயல்படுகிறது மற்றும் புற்றுநோய்க்கான பயோமார்க்கராக செயல்படக்கூடும் என்று கூறுகின்றன. குறிப்புகள் வெளிப்புற இணைப்புகள் ஈசி 1.13.11