Reverse gyrase
தலைகீழ் கைரேஸ் என்பது வகை I டோபோஐசோமரேஸ் ஆகும், இது வகை II டோபோஐசோமரேஸ் டிஎன்ஏ கைரேஸ் அறிமுகப்படுத்திய வழக்கமான எதிர்மறை சூப்பர் காயில்களுக்கு மாறாக டிஎன்ஏவில் நேர்மறை சூப்பர் காயில்களை அறிமுகப்படுத்துகிறது. இந்த நேர்மறை சூப்பர் காயில்கள் டிஎன்ஏ-க்கு அறிமுகப்படுத்தப்படலாம், அவை எதிர்மறையாக சூப்பர் காயில்கள் அல்லது முழுமையாக தளர்த்தப்படுகின்றன. டிஎன்ஏ கைரேஸ் ஒரு டெட்ராமரை உருவாக்கி, டிஎன்ஏவின் இரட்டை இழையுள்ள பகுதியை பிளவுபடுத்தும் திறன் கொண்ட இடத்தில், தலைகீழ் கைரேஸ் ஒற்றை இழையுள்ள டிஎன்ஏவை மட்டுமே பிளவுபடுத்த முடியும். மேலும் குறிப்பாக, தலைகீழ் கைரேஸ் என்பது ஐஎ டோபோஐசோமரேஸ் வகையின் உறுப்பினராகும்; எதிர்மறையாக அல்லது நேர்மறையாக சூப்பர் காயில்டு டிஎன்ஏவை (ஏடிபி தேவையில்லை) தளர்த்தும் திறனுடன், வகை ஐஎ என்சைம்களும் ஆர்என்ஏ-டோபோஐசோமரேஸ் செயல்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளன. இந்த ஆர்என்ஏ டோபோஐசோமரேஸ்கள் நீண்ட ஆர்என்ஏ இழைகள் "சூடோக்னாட்ஸ்" என்று குறிப்பிடப்படுவதில் சிக்கிக் கொள்ளாமல் இருக்க உதவுகின்றன. ஆர்என்ஏவுடன் தொடர்பு கொள்ளும் திறன் காரணமாக, இது இன்றுவரை கண்டுபிடிக்கப்பட்ட மிக பழமையான வகை என்சைம்களில் ஒன்றாகும் என்று கருதப்படுகிறது. தலைகீழ் கைரேஸ் என்பது அதன் நேர்மறை சூப்பர் காயிலிங் செயல்பாட்டின் அடிப்படையில் ஏடிபி-சார்ந்த டோபோஐசோமரேஸ் ஆகும், இருப்பினும், தலைகீழ் கைரேஸ் ஏடிபியுடன் தொடர்பு கொள்வதன் மூலம் நேர்மறை சூப்பர் காயில்களை அறிமுகப்படுத்தாமல் டிஎன்ஏ இழைகளை தளர்த்த முடியும். நொதியின் கட்டமைப்பில் நியூக்ளிக் அமிலங்களைப் பிரிப்பதற்கு பொறுப்பான ஹெலிகேஸ் களம் மற்றும் டிஎன்ஏவில் சுருள்களை அறிமுகப்படுத்துவதற்கு பொறுப்பான டோபோஐசோமரேஸ் களம் ஆகிய இரண்டும் அடங்கும். இருப்பினும், இயந்திரவியல் ஆய்வுகள் இந்த இரண்டு களங்களும் தனித்தனியாக பலவீனமான செயல்பாடுகளை வெளிப்படுத்த முனைகின்றன என்றும், ஒன்றிணைந்து செயல்படும்போது மட்டுமே திறமையான டிஎன்ஏ பாசிட்டிவ் சூப்பர் காயிலிங் செயல்பாட்டைச் செய்ய முடியும் என்றும் காட்டுகின்றன. பிற ஆய்வுகள் ரிவர்ஸ் கைரேஸ் என்சைம்கள் ஒற்றை-இழையுள்ள டிஎன்ஏ மற்றும் இரட்டை-இழையுள்ள டிஎன்ஏவின் பகுதிகளை சாதகமாக தாக்க முனைகின்றன என்பதைக் காட்டுகின்றன, இது இந்த நொதியின் முக்கியமான உயிரியல் செயல்பாடு உருகிய டிஎன்ஏ இழைகளின் நிலையான மறுமலர்ச்சியை உறுதி செய்வதாகும், குறிப்பாக அதிக வெப்பநிலையில் வளரும் உயிரினங்களில். இந்த நொதி பல ஆர்க்கியா முழுவதும் விரிவாக வகைப்படுத்தப்பட்டுள்ளது, இதில் சல்போலோபஸ் அமில கல்டரியஸ் தலைகீழ் கைரேஸ் முதன்முதலில் வகைப்படுத்தப்பட்ட ஒன்றாகும். கூடுதலாக, அனைத்து தெர்மோபிலிக் பாக்டீரியா மற்றும் ஆர்க்கியாவிலும் குறைந்தது ஒரு தலைகீழ் கைரேஸ் நொதியாவது இருப்பது கண்டறியப்பட்டுள்ளது. கிரெனார்சியோட்டா பைலம் போன்ற சில உயிரினங்கள் இரண்டு தலைகீழ் கைரேஸ் என்சைம்களைக் கொண்டுள்ளனஃ டாப்ஆர் 1, இது அதிகரித்த வெப்பநிலையில் செயலில் இருக்கும், மற்றும் டாப்ஆர் 2, இது குறைந்த மற்றும் அதிக வெப்பநிலையில் செயல்பாட்டைக் காட்டுகிறது. பிற விதிவிலக்கான உயிரினங்களில் நானோஆர்க்கியம் ஈக்விடான்கள் அடங்கும், அவற்றின் தலைகீழ் கைரேஸ் நொதி இயற்கையாகவே இரண்டு தனித்தனி பெப்டைட்களாக இருக்கும், வழக்கமான மோனோமெரிக் பாலிபெப்டைடு ஒரு டோபோஐசோமரேஸ் ஐஏ களம் மற்றும் ஒரு ஹெலிகேஸ் களத்துடன் இருக்கும். வகைப்பாடு மேலே உள்ள தகவல் பெட்டியில் காணப்படுவது போல், தலைகீழ் கைரேஸ் ஈசி எண் 5.6.2.2 இன் கீழ் குறிப்பிடப்பட்டுள்ளது. இந்த குறியீட்டின் முதல் எண் (5) என்சைம்களின் அடையாளத்தை ஒரு ஐசோமரேஸ் என்று குறிப்பிடுகிறது. நொதி ஒரு டோபோஐசோமரேஸ் மற்றும் ஹெலிகேஸ் போன்ற களம் இரண்டையும் கொண்டிருந்தாலும், ஒரு கைரேஸாக, இது முதன்மையாக டோபோஐசோமரேஸ் குடையின் கீழ் வகைப்படுத்தப்படுகிறது. மேலும், 5.6 எண் இந்த மூலக்கூறை செல்லுலார் மூலக்கூறுகளில் இணக்கத்தை மாற்றும் திறன் கொண்ட ஒரு ஐசோமரேஸ் என்று குறிப்பிடுகிறது. 5. 2 இந்த நொதி நியூக்ளிக் அமிலம் அல்லது டிஎன்ஏ அமைப்புகளை மாற்றும் திறன் கொண்டது என்று மேலும் குறிப்பிடுகிறது. கடைசியாக, 5.6.2.2 இன் முழு பெயரும் இந்த நொதியை ATP-சார்ந்த DNA டோபோஐசோமரேஸ் என்று வகைப்படுத்துகிறது. அமைப்பு தலைகீழ் கைரேஸின் படிக அமைப்பு முழுமையாக வகைப்படுத்தப்பட்டுள்ளது, மேலும் தெர்மோடோக மாரிடிமாவில் காணப்படும் நொதியின் அடிப்படையில் ஒரு படிக அமைப்பு தயாரிக்கப்பட்டுள்ளது. செயலில் உள்ள தள தலைகீழ் கைரேஸ்கள் ஹெலிகேஸ் மற்றும் டோபோஐசோமரேஸ் களங்களைக் கொண்டுள்ளன. நியூக்ளியோடைடுகள் நொதியால் பிணைக்கப்பட்டிருக்கும் செயலில் உள்ள தளம், ஆஸ்ப்78, ஃபெ75, ஜிஎல்என்83, லைஸ்106, ஆஸ்ப்203 மற்றும் Thr107 எச்சங்களால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது. எச்1 மற்றும் எச்2 துணை டொமைன்களும் நியூக்ளியோடைடு-பிணைப்பு திறன்களைக் கொண்டுள்ளன என்று அனுமானிக்கப்படுகிறது, மேலும் டிஎன்ஏ இழையை இந்த துணை டொமைன்களால் பிடிக்க முடியும், பின்னர் அவை நொதியின் டோபோஐசோமரேஸ் டொமைன் வழியாக உறிஞ்சப்பட்டு நேர்மறை சூப்பர் காயிலிங்கை நிறைவு செய்கின்றன. லாட்ச் டொமைன் லாட்ச் டொமைன் இனங்கள் முழுவதும் மாறுபடும் என்று தோன்றுகிறது, டொமைன் அளவு 10 அமினோ அமிலங்கள் வரை சிறியது முதல் 120 அமினோ அமிலங்கள் வரை பெரியது. டோபோஐசோமரேஸ் களம் எதிர்மறை சூப்பர் காயில்களை உருவாக்கி டி. என். ஏவை தளர்த்துவதைத் தடுப்பதற்கான ஒரு கட்டுப்பாட்டு பொறிமுறையாக இந்த பூட்டு செயல்படுவதாக கருதப்படுகிறது, அதற்கு பதிலாக ஹெலிகேஸ் களத்தின் ஸ்ட்ராண்ட் பத்தியில் என்சைம் ஏடிபி-சார்ந்த முறையில் நேர்மறை சூப்பர் காயில்களை உருவாக்க அனுமதிக்கிறது. துத்தநாக விரல்கள் தலைகீழ் கைரேஸ் நொதி ஒரு துத்தநாக விரல் களத்தைக் கொண்டுள்ளது, அங்கு இரண்டு துத்தநாக அயனிகள் நொதி செயல்பாட்டை ஒருங்கிணைக்க உதவுகின்றன. முதல் துத்தநாக அயனி நான்கு சிஸ்டைன் எச்சங்களுடன் தொடர்புகொள்வதன் மூலம் வைக்கப்படுகிறது. இரண்டாவது துத்தநாக அயனி எப்போதும் தலைகீழ் கைரேஸ் என்சைம்களில் காணப்படவில்லை. இருப்பினும், இருக்கும்போது, இரண்டு அயனிகளும் நியூக்ளிக் அமிலங்களுக்கான பிணைப்பு தளத்திற்கு அருகில் காணப்படுகின்றன. டிஎன்ஏ மற்றும் ஸ்ட்ராண்ட் பாதையின் ஆரம்ப பிணைப்பில் இந்த துத்தநாக விரல்கள் ஒரு பங்கைக் கொண்டுள்ளன என்று கருதப்படுகிறது, ஆனால் அவற்றின் சரியான செயல்பாட்டு வழிமுறைகள் உயிரினங்களுக்கு இடையில் வேறுபடுவதாகத் தெரிகிறது. தெர்மோபைல் முக்கியத்துவம் நிலையான வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்த நிலைமைகளின் கீழ் வாழும் உயிரினங்கள் அல்லது மெசோபில்கள் (20 டிகிரி செல்சியஸ் முதல் 40 டிகிரி செல்சியஸ் வரை வெப்பநிலை வரம்புகளில் வாழும்), அவற்றின் டிஎன்ஏ இழைகளில் எதிர்மறை சூப்பர் காயிலிங் கொண்டுள்ளன. இது மரபணு பொருளை ஒடுக்க உதவுகிறது, இதனால் அது புரவலன் உயிரணுக்களுக்குள் (அல்லது யூகாரியோட்டுகளின் விஷயத்தில், உயிரணுவின் அணு பிராந்தியத்திற்குள்) பொருந்துகிறது. எதிர்மறை சூப்பர் காயிலிங், அண்டர்வைண்டிங் என்றும் குறிப்பிடப்படுகிறது, இதன் விளைவாக டிஎன்ஏ இழையின் எதிர் கடிகார திசையில் முறுக்கப்படுகிறது. எதிர்மறை சூப்பர் காயிலிங் மரபணு பிரதி மற்றும் டிரான்ஸ்கிரிப்ஷன் போன்ற பல்வேறு செல்லுலார் செயல்முறைகளுக்கு கிடைக்கக்கூடிய டிஎன்ஏ இழைகளை விட்டுச்செல்கிறது, ஏனெனில் டிஎன்ஏ பொதுவாக இயல்பற்றதாக இருக்க வேண்டும் மற்றும் சரியான என்சைம்களால் அணுகப்பட வேண்டும். மறுபுறம், தெர்மோபைல்கள் (40 டிகிரி செல்சியஸ் முதல் 122 டிகிரி செல்சியஸ் வரை வெப்பநிலையில் வாழக்கூடிய உயிரினங்கள்) டிஎன்ஏவின் கட்டமைப்பு ஒருமைப்பாட்டை பராமரிக்க உதவுவதற்காக அவற்றின் டிஎன்ஏவில் பல நேர்மறை சூப்பர் காயில்களை பராமரிப்பதாக கருதப்படுகிறது. நேர்மறை சூப்பர் காயிலிங், இது ஓவர் வைண்டிங் என்று குறிப்பிடப்படுகிறது, இதன் விளைவாக இழையின் கடிகார திசையில் முறுக்கப்படுகிறது. முன்பு கண்டுபிடிக்கப்பட்டபடி, டிஎன்ஏ இழைகளில் நேர்மறை சூப்பர் காயில்களைப் பராமரிப்பதன் மிகப்பெரிய நன்மைகளில் ஒன்று, அதிக வெப்பநிலையில் இழைகள் பிரிக்கப்படுவதைத் தடுப்பதாகும். நேர்மறை சூப்பர் காயிலிங் நிச்சயமாக தெர்மோபைல்களில் மிகவும் பொதுவானது என்றாலும், நேர்மறை சூப்பர் காயிலிங் மெசோபிலிக் உயிரினங்களில் கண்டறியப்பட்டுள்ளது. எடுத்துக்காட்டாக, டெலோமியர்ஸ் மற்றும் காண்டென்ஸின்கள் இரண்டும் குரோமோசோம் கட்டமைப்பிற்கு பங்களிக்கும் ஒரு வழிமுறையாக நேர்மறை சூப்பர் காயிலிங்கைப் பயன்படுத்தலாம். மேலும், தலைகீழ் கைரேஸ் நொதி தெர்மோபைல்களுக்கு பிரத்தியேகமானது அல்ல. சில தலைகீழ் கைரேஸ் என்சைம்கள் தெர்மோபிலிக் வெப்பநிலை வரம்புகளுக்கு வெளியே கூட செயல்படுகின்றன, இது இந்த நொதியைப் பயன்படுத்தும் மெசோபிலிக் வெப்பநிலையில் சில உயிரினங்கள் இருக்கலாம் என்று கூறுகிறது. சூப்பர் காயிலிங் பொறிமுறை தலைகீழ் கைரேஸ் நொதியின் ஹெலிகேஸ் மற்றும் டோபோஐசோமரேஸ் களங்கள் டி. என். ஏவில் நேர்மறை சூப்பர் காயிலிங்கை ஊக்குவிக்க ஒன்றாக செயல்படுகின்றன என்று சந்தேகிக்கப்படுகிறது. இருப்பினும், செயல்பாட்டின் சரியான வழிமுறைகள் உயிரினங்களுக்கிடையே வேறுபடுவதாகத் தெரிகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, ஹெலிகேஸ் செயல்பாட்டின் அடிப்படையில் சல்போலோபஸ் சோல்ஃபாட்டரிகஸ் மற்றும் தெர்மோடோக மாரிடிமா ஆகியவை எதிர் நிகழ்வுகளை அனுபவிக்கின்றனஃ ATP ஐ நீராற்பகுக்கும் சல்போலோபஸ் சோல்ஃபாட்டரிகஸ் ஹெலிகேஸின் திறன் டோபோஐசோமரேஸால் செயல்படுத்தப்படுவதாகத் தெரிகிறது, அதே நேரத்தில் ஹெலிகேஸ் வழியாக தெர்மோடோக மாரிடிமா ATP நீராற்பகுப்பு திறன் டோபோஐசோமரேஸ் களத்தால் குறைக்கப்படுவதாகத் தெரிகிறது. டிஎன்ஏவுடன் பிணைக்கப்படும்போது, தலைகீழ் கைரேஸ் ஒரு இடது கை மடக்குதல் மூலம் கட்டமைப்பில் மாற்றத்தைத் தூண்டுகிறது, இது அதிகமாகவோ அல்லது குறைவாகவோ ஒரு தளர்த்தலாக செயல்படுகிறது. குறிப்பாக, எஸ். சோல்ஃபாட்டரிகஸில் காணப்படும் தலைகீழ் கைரேஸ் (ஒரு கிரெனார்சியோட்டா டாபிஆர் 2 தலைகீழ் கைரேஸ்) ஒரு டிஎன்ஏ கட்டமைப்புடன் பிணைக்கப்பட்டவுடன் சுமார் 20 அடிப்படை ஜோடிகளை அவிழ்க்கத் தொடங்குகிறது. டிஎன்ஏவுடன் ஆரம்பத்தில் பிணைக்கப்பட்டவுடன், ஹெலிகேஸ் களம் ஒரு திறந்த இணக்கத்தில் உள்ளது, அதே நேரத்தில் டோபோஐசோமரேஸ் ஐஏ களம் ஒரு மூடிய இணக்கத்தில் உள்ளது. தலைகீழ் கைரேஸ் கட்டமைப்புடன் ஏடிபி பிணைக்கப்பட்ட பிறகு, ஹெலிகேஸ் களம் மூடப்பட்டு, டோபோஐசோமரேஸ் ஐஏ களம் திறக்கப்படுகிறது. இது காயப்படாத குமிழியில் உள்ள 20 அடிப்படை ஜோடிகளில் 10 ஐ மறுவடிவமைக்கத் தூண்டுகிறது, மேலும் டோபோஐசோமெரேஸ் ஐஏ களம் ஸ்ட்ராண்ட் பாதையின் போது நேர்மறை சூப்பர் காயிலிங்கை அறிமுகப்படுத்தலாம். ஸ்ட்ராண்ட் பத்தியில் ஏற்படும் போது, தலைகீழ் கைரேஸின் டோபோஐசோமரேஸ் ஐஏ டொமைன் டிஎன்ஏ ஸ்ட்ராண்டின் இணைக்கும் எண்ணை (டிஎன்ஏவின் ஒரு ஸ்ட்ராண்ட் மற்ற ஸ்ட்ராண்டில் எத்தனை முறை மூடப்பட்டிருக்கும்) அதிகரிக்க முடியும். ஏடிபி நீராற்பகுப்பு தூண்டப்பட்ட ரிவைண்டிங்கைத் தொடர்ந்து, தலைகீழ் கைரேஸ் என்சைம் களங்கள் அவற்றின் அசல் நிலைக்குத் திரும்புகின்றன (திறந்த ஹெலிகேஸ் களம் மற்றும் மூடிய டோபோஐசோமரேஸ் ஐஏ களம்) மற்றும் தலைகீழ் கைரேஸ் வெளியிடப்படுகிறது, இது டிஎன்ஏவின் புதிய பகுதியுடன் பிணைக்கப்பட்டு செயல்முறையை மீண்டும் செய்யத் தயாராக உள்ளது. டோபோஐசோமரேஸ் மற்றும் ஹெலிகேஸ் களங்களுக்கு இடையிலான தொடர்புகளில் உள்ள வேறுபாடுகளைப் பொருட்படுத்தாமல், பொதுவாக, நியூக்ளியோடைடுகள் செயலில் உள்ள தளத்துடன் பிணைக்கப்படும்போது தலைகீழ் கைரேஸ் என்சைம்கள் அனைத்தும் இணக்கமான மாற்றங்களுக்கு உட்படுகின்றன. குறிப்புகள் விக்கிப்பீடியா மாணவர் திட்டம் இசி 5.99.1