Cysteine dioxygenase
سسٹین ڈائی آکسیجنیز (سی ڈی او) ایک غیر ہیم آئرن انزائم ہے جو ایل-سسٹین کو سسٹین سلفینک ایسڈ (سسٹین سلفینٹ) میں تبدیل کرنے کو متحرک کرتا ہے۔ سی ڈی او سسٹین کیٹابولزم میں اہم کردار ادا کرتا ہے، سسٹین کی انٹرا سیلولر سطح کو منظم کرتا ہے اور سسٹین کی دستیابی میں ہونے والی تبدیلیوں کا جواب دیتا ہے۔ اس طرح، سی ڈی او انتہائی منظم ہوتا ہے اور ارتکاز اور کارکردگی میں بڑی تبدیلیوں سے گزرتا ہے۔ یہ ڈائی آکسائیجن کو چالو کرکے سسٹین کو متعلقہ سلفینک ایسڈ میں آکسائڈائز کرتا ہے، حالانکہ رد عمل کا صحیح طریقہ کار ابھی تک واضح نہیں ہے۔ ممالیہ جانوروں میں پائے جانے کے علاوہ، سی ڈی او کچھ خمیر اور بیکٹیریا میں بھی موجود ہے، حالانکہ اس کا صحیح کام ابھی تک معلوم نہیں ہے۔ سی ڈی او کو مختلف نیوروڈیجینریٹو بیماریوں اور کینسر میں ملوث کیا گیا ہے، جو ممکنہ طور پر سسٹین کے زہریلے پن سے متعلق ہے۔ فنکشن سی ڈی او سسٹین کے میٹابولزم کے پہلے بڑے مرحلے کے لیے ذمہ دار ہے۔ سی ڈی او آکسیڈائز ہو کر سسٹین سلفینک ایسڈ بن جاتا ہے (جو بنیادی طور پر ویو میں آئنک سلفینٹ کی شکل میں موجود ہوتا ہے)۔ مجموعی طور پر، سی ڈی او تھائول میں ڈائی آکسیجن (او 2) کے اضافے کو متحرک کرتا ہے، جس سے سلفینک ایسڈ پیدا ہوتا ہے۔ مزید خاص طور پر، سی ڈی او غیر ہیم آئرن آکسیجنسیس کے گروپ کا حصہ ہے جو آکسیجن کو الیکٹران قبولیت کے طور پر استعمال کرتا ہے۔ اس کے بعد سسٹین سلفینک ایسڈ کو دو مختلف راستوں کے ذریعے مزید میٹابولائز کیا جاتا ہے: سلفینوالانائن ڈیکاربوکسیلیز کے ذریعے ہائپوٹورائن میں ڈیکاربوکسیلیٹ کیا جاتا ہے اور ہائپوٹورائن ڈی ہائیڈروجنیز کے ذریعے ٹورائن میں آکسائڈائز کیا جاتا ہے ؛ یا ایک پوٹیٹو 3-سلفینیلپیروویٹ انٹرمیڈیٹ میں ٹرانسامینٹ کیا جاتا ہے، جو خود بخود پائروویٹ اور سلفائٹ میں تحلیل ہو جاتا ہے۔ اس کے بعد سلفایٔٹ کو سلفایٔٹ آکسیڈیز کے ذریعے سلفایٔٹ میں آکسائڈائز کیا جا سکتا ہے۔ اس طرح سی ڈی او ہائپوٹورائن/ٹورائن اور سلفایٔٹ/سلفایٔٹ کی پیداوار کے لیے ضروری ہے۔ سی ڈی او کا کردار خلیوں کی اقسام کے درمیان مختلف ہو سکتا ہے کیونکہ یہ یا تو بنیادی طور پر ٹورائن یا سلفیٹ کی پیداوار کے لیے یا سسٹین کے انحطاط کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ساخت سی ڈی او ایک 22.5 کے ڈی اے پروٹین ہے جس میں 200 امینو ایسڈ کے باقیات ہوتے ہیں اور اس کا آئسو الیکٹرک پوائنٹ (پی آئی) 5.5 ہوتا ہے۔ بنیادی ڈھانچہ ممالیہ پرجاتیوں کے درمیان انتہائی محفوظ ہے، جس میں میورین اور انسانی سی ڈی او صرف 16 باقیات میں مختلف ہیں۔ سی ڈی او کپین سپر فیملی کا حصہ ہے، جس کے اراکین کے پاس "جیلی رول" ٹوپولوجی میں 6 پھنسے ہوئے β-بیرل ہوتے ہیں۔ پروٹین کے کرسٹل ڈھانچے 1.5 Å ریزولوشن (ماؤس) پر حاصل کیے گئے ہیں۔ فعال سائٹ ایک منفرد جیومیٹری دکھاتی ہے جہاں دو ہسٹائڈائنز کے عام چہرے کے تثلیث اور ایک کاربوکسیلیٹ سائیڈ چین کے بجائے آئرن (II) پرجاتیوں سے ہم آہنگ ہوتے ہیں، تین ہسٹائڈائن لگینڈز آئرن سے جڑے ہوتے ہیں۔ مزید برآں، کرسٹل ڈھانچے ایک پانی کے مالیکیول کے علاوہ آئرن کے ساتھ مربوط سسٹین کے امینو نائٹروجن اور تھیولیٹ سلفر کو ظاہر کرتے ہیں (شکل دیکھیں)۔ سی ڈی او میں ایک منفرد اندرونی کوفیکٹر ہوتا ہے جو سی آئی ایس 93 اور ٹائر 157 کے درمیان انٹرا مالیکیولر تھیوتھر کی تشکیل سے پیدا ہوتا ہے، جسے اتپریرک میں حصہ لینے کے لیے پیش کیا جاتا ہے۔ جب پروٹین کو پہلی بار الگ کیا گیا تو اگروز جیل پر دو بینڈ دیکھے گئے، جو بالترتیب کوفیکٹر پر مشتمل پروٹین اور غیر منسلک "نامکمل" پروٹین سے مطابقت رکھتے ہیں۔ کراس لنکنگ سی ڈی او کی کارکردگی کو دس گنا بڑھاتا ہے اور اسے سسٹین کی سطح سے منظم کیا جاتا ہے، جو کہ پروٹین کوفیکٹر کی تشکیل کی ایک غیر معمولی مثال ہے جس کی ثالثی سبسٹریٹ (فیڈ فارورڈ ایکٹیویشن) کرتا ہے۔ میکانزم رد عمل کی تفصیلات کو واضح کرنے کے لیے فعال تحقیق کے باوجود سی ڈی او میکانزم کو ابھی تک اچھی طرح سے سمجھا نہیں گیا ہے۔ مجموعی طور پر، رد عمل میں سسٹین میں O2 کا اضافہ شامل ہوتا ہے، جو انزائم اتپریرک کے بغیر بے ساختہ ہوتا ہے۔ مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ سسٹینائلٹائروسین پل ٹائروسین (عام طور پر ایک الیکٹران ڈونر، جیسا کہ فوٹو سسٹم II میں ہوتا ہے) کی آکسیکرن صلاحیت کو فینول کے مقابلے میں ~ 0.5 V تک کم کرتا ہے اور اس کی تیزابیت میں اضافہ کرتا ہے۔ تھیویتھر کا حصہ ممکنہ طور پر ساختی، ریڈوکس، یا، ایسڈ/بیس کردار ادا کرتا ہے۔ دیگر مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ ٹائر 157 انزائم فنکشن (ممکنہ طور پر ٹائروسینائل ریڈیکل کے طور پر) کے لیے ضروری ہے اور سی ڈی او متغیرات میں انتہائی محفوظ ہے۔ مزید برآں، تحقیق سے پتہ چلا ہے کہ سسٹامین، جو ساختی طور پر سسٹین سے ملتا جلتا انو ہے، سسٹین آکسیکرن کو بڑھاتا ہے لیکن سبسٹریٹ نہیں ہے۔ ایک مجوزہ میکانزم، جو کمپیوٹیشنل اور سپیکٹروسکوپک مطالعات کے ذریعے تعاون یافتہ ہے، میں او 2 بائنڈنگ سیس کو تھیولیٹ کے ساتھ ری ایکٹیو آئرن (III)-سپیروکسو پرجاتیوں (اے) بنانے کے لیے شامل ہوتا ہے، جو پھر سسٹین کے باؤنڈ سلفر پر حملہ کر کے چار رکنی رنگ ڈھانچہ (بی) بناتا ہے۔ ہیٹرولائٹک O-O بانڈ کلیویج پھر ایک ہائی ویلینٹ آئرن (IV) آکسیو انٹرمیڈیٹ (C) فراہم کرتا ہے، جو دوسری آکسیجن کو سلفر میں منتقل کرتا ہے۔ سسٹین ہومیوسٹاسس کو برقرار رکھنے کے لیے خلیے میں سی ڈی او کے ضابطے کو سختی سے منظم کیا جاتا ہے۔ خاص طور پر، سی ڈی او غذائی سسٹین کی دستیابی اور پروٹین کی مقدار میں ہونے والی تبدیلیوں کا جواب دیتا ہے، کم سسٹین کی سطح کے ساتھ کم سرگرمی کو برقرار رکھتا ہے اور سائٹوٹوکسائٹی کو روکنے کے لیے اعلی سطح پر سرگرمی میں اضافہ کرتا ہے۔ مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ سی ڈی او گھنٹوں کے اندر جگر کی سرگرمی میں ڈرامائی اضافہ ظاہر کر سکتا ہے۔ بہت سے انزائموں کے برعکس، یہ بنیادی طور پر ٹرانسکرپشنل (ایم آر این اے کی سطح) کے بجائے پروٹین کے کاروبار کی سطح پر منظم کیا جاتا ہے۔ اعلی سسٹین کی سطح یوبیکیوٹینیلیشن کو روکتی ہے، جو پروٹیسومل انحطاط کی شرح کو کم کرتی ہے۔ سی ڈی او کو ایڈیپوز ٹشو میں بھی منظم کیا جاتا ہے، جہاں سسٹین کی اعلی سطح ہائپوٹورائن/ٹورائن کی پیداوار میں اضافے کا سبب بنتی ہے۔ خیال کیا جاتا ہے کہ سی ڈی او کے ضابطے میں پروٹین کی کراس لنکڈ اور نامکمل دونوں شکلیں شامل ہوتی ہیں۔ بیماری کی مطابقت سسٹین میٹابولزم سے اس کی مطابقت کی وجہ سے، سی ڈی او کی سرگرمی میں تبدیلیاں انسانوں میں بیماری کا سبب بن سکتی ہیں۔ تحقیق سے پتہ چلا ہے کہ بلند سسٹین سائٹوٹوکسک، نیوروٹوکسک، اور ایکسائٹوٹوکسک کے ذریعے ہو سکتا ہے۔ غیر معمولی یا کمی سی ڈی او کی سرگرمی کو الزائمر کی بیماری، پارکنسنز کی بیماری، گٹھیا، اور موٹر نیوران کی بیماریوں سے جوڑا گیا ہے۔ ان بیماریوں میں، مریضوں میں ڈپریشنڈ سلیفیٹ کی سطح، فاسٹنگ سسٹین پلازما کے ارتکاز میں اضافہ، اور خراب سسٹین آکسیکرن کے مطابق دیگر علامات ظاہر ہوتی ہیں۔ سی ڈی او کی کمی اور اس کے بعد گلوبس پیلیڈس میں سسٹین کے جمع ہونے کو پینٹوتھینیٹ کنیز سے وابستہ نیوروڈی جنریشن سے جوڑا گیا ہے۔ سی ڈی او کے اظہار کو کینسر کے خلیوں میں تبدیل کیا جاتا ہے اور سی ڈی او 1 (ہیومن سسٹین ڈائی آکسیجنیز ٹائپ I) پروموٹر جین کی میتھیلیشن بڑی آنت، چھاتی، غذائی نالی، پھیپھڑوں، مثانے اور معدے کے کینسر میں ظاہر ہوتی ہے۔ سی ڈی او 1 کو خاموش کرنا چھاتی کے کینسر میں ایک اہم ایپیجینیٹک واقعہ ہے، جس کی وجہ سے سی ڈی او 1 سرگرمی میں کمی واقع ہوتی ہے۔ خاص طور پر، سی ڈی او 1 کی سرگرمی میں کمی ہائیڈروجن سلفایڈ (ایچ 2 ایس) میں اضافے کا سبب بنتی ہے، جس کا تعلق مختلف بیماریوں سے ہے۔ ان نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ سی ڈی او 1 (ہیومن سسٹین ڈائی آکسیجنیز ٹائپ I) ٹیومر سپریسر جین کے طور پر کام کرتا ہے اور ممکنہ طور پر کینسر کے لیے بائیو مارکر کے طور پر کام کر سکتا ہے۔ حوالہ جات بیرونی روابط ای سی 1.13.11