UTP—glucose-1-phosphate uridylyltransferase
یو ٹی پی-گلوکوز-1-فاسفیٹ یوریڈیلل ٹرانسفرس جسے گلوکوز-1-فاسفیٹ یوریڈیلل ٹرانسفرس (یا یو ڈی پی-گلوکوز پائروفاسفوریلیز) بھی کہا جاتا ہے، کاربوہائیڈریٹ میٹابولزم میں شامل ایک انزائم ہے۔ یہ گلوکوز-1-فاسفیٹ اور یو ٹی پی سے یو ڈی پی-گلوکوز کی ترکیب کرتا ہے۔ یعنی، گلوکوز-1-فاسفیٹ + یو ٹی پی-یو ڈی پی-گلوکوز + پائروفاسفیٹ یو ٹی پی-گلوکوز-1-فاسفیٹ یوریڈیلل ٹرانسفرس ایک انزائم ہے جو تینوں ڈومینز (بیکٹیریا، یوکیریا، اور آرکیا) میں پایا جاتا ہے کیونکہ یہ گلائکوجینیسیس اور سیل وال کی ترکیب میں کلیدی کردار ادا کرتا ہے۔ چینی کے میٹابولزم میں اس کے کردار کا پودوں میں بڑے پیمانے پر مطالعہ کیا گیا ہے تاکہ پودوں کی نشوونما کو سمجھا جا سکے اور زرعی پیداوار میں اضافہ کیا جا سکے۔ حال ہی میں، انسانی یو ٹی پی-گلوکوز-1-فاسفیٹ یوریڈیلل ٹرانسفرس کا مطالعہ اور کرسٹلائز کیا گیا ہے، جس سے پہلے مطالعہ کیے گئے دیگر حیاتیات کے مقابلے میں ایک مختلف قسم کے ضابطے کا انکشاف ہوتا ہے۔ اس کی اہمیت یو ڈی پی-گلوکوز کے بہت سے استعمال سے حاصل ہوتی ہے جن میں گیلیکٹوز میٹابولزم، گلائکوجن کی ترکیب، گلائکوپروٹین کی ترکیب، اور گلائکولیپیڈ کی ترکیب شامل ہیں۔ ساخت یو ٹی پی-گلوکوز-1-فاسفیٹ یوریڈیلیل ٹرانسفرس کی ساخت پروکیریوٹس اور یوکیریوٹس کے درمیان نمایاں طور پر مختلف ہے، لیکن یوکیریوٹس کے اندر، انزائم کے بنیادی، ثانوی اور ترتیری ڈھانچے کافی محفوظ ہیں۔ بہت سی انواع میں، یو ٹی پی-گلوکوز-1-فاسفیٹ یوریڈیلل ٹرانسفرس ایک ہوموپولیمر کے طور پر پایا جاتا ہے جو ہم آہنگ چوتھائی ساخت میں ایک جیسی ذیلی اکائیوں پر مشتمل ہوتا ہے۔ ذیلی اکائیوں کی تعداد انواع کے لحاظ سے مختلف ہوتی ہے: مثال کے طور پر، ایسچریچیا کولی میں، انزائم ٹیٹریمر کے طور پر پایا جاتا ہے، جبکہ برک ہولڈریا زینوورانس میں، انزائم ڈائمرک ہوتا ہے۔ انسانوں اور خمیر میں، انزائم ایک آکٹمر کے طور پر فعال ہوتا ہے جو دو ٹیٹریمرز پر مشتمل ہوتا ہے جو ذیلی اکائیوں کے درمیان انٹرفیس پر محفوظ ہائیڈروفوبک باقیات کے ساتھ ایک دوسرے پر ڈھیر ہوتے ہیں۔ اس کے برعکس، پودوں میں موجود انزائم نے چارج شدہ باقیات کو محفوظ کیا ہے جو ذیلی اکائیوں کے درمیان انٹرفیس بناتے ہیں۔ انسانوں میں، ہر انزائم ذیلی یونٹ میں کئی باقیات (L113، N251، اور N328) ہوتے ہیں جو یوکرائٹس میں انتہائی محفوظ ہوتے ہیں۔ ایک راسمین فولڈ موٹف یو ٹی پی نیوکلیوٹائڈ کے بائنڈنگ میں حصہ لیتا ہے اور ایک شوگر بائنڈنگ ڈومین (بقیہ T286-G293) گلوکوز رنگ کے ساتھ ہم آہنگی کرتا ہے۔ فعال جگہ پر مشتمل انزائم کے علاقے میں ایک مس سینس میوٹیشن (G115D) (جو یوکرائٹس میں محفوظ ہے) وٹرو میں انزائمیٹک سرگرمی میں ڈرامائی کمی کا سبب بنتا ہے۔ مثال کے طور پر یو ٹی پی-گلوکوز-1-فاسفیٹ یوریڈیل ٹرانسفرس سرگرمی کے ساتھ پروٹین کو انکوڈنگ کرنے والے انسانی جینوں میں بالترتیب 56.9 اور 55.7 کے ڈی اے کے سالماتی وزن کے ساتھ دو آئسوفارم شامل ہیں۔ فنکشن یو ٹی پی-گلوکوز-1-فاسفیٹ یوریڈیل ٹرانسفرس کاربوہائیڈریٹ میٹابولزم میں ایک مرکزی کمپاؤنڈ، یو ڈی پی-گلوکوز کی نسل میں اس کے اہم کردار کی وجہ سے فطرت میں ہر جگہ موجود ہے۔ پودوں کے پتوں میں، یو ٹی پی-گلوکوز-1-فاسفیٹ یوریڈیلل ٹرانسفرس سکروس بائیوسنتھیس کے راستے کا ایک کلیدی حصہ ہے، جو سکروس-فاسفیٹ سنتھس کو یوریڈین ڈائیفاسفیٹ گلوکوز کی فراہمی کرتا ہے جو یو ڈی پی-گلوکوز اور ڈی-فرکٹوز 6-فاسفیٹ کو سکروس-6-فاسفیٹ میں تبدیل کرتا ہے۔ یہ یو ڈی پی-گلوکوز کا استعمال کرتے ہوئے دوسرے بافتوں میں شکر کے ٹوٹنے کے لیے بھی جزوی طور پر ذمہ دار ہو سکتا ہے۔ اعلی جانوروں میں، انزائم جگر اور پٹھوں سمیت گلائکوجینیسیس میں شامل بافتوں میں انتہائی فعال ہوتا ہے۔ ایک مستثنی دماغ ہے، جس میں گلائکوجن کی سطح زیادہ ہوتی ہے لیکن یو ٹی پی-گلوکوز-1-فاسفیٹ یوریڈائل ٹرانسفرس کی کم مخصوص سرگرمی ہوتی ہے۔ جانوروں کے خلیوں میں، یو ٹی پی-گلوکوز-1-فاسفیٹ یوریڈیلل ٹرانسفرس بنیادی طور پر سائٹوپلازم میں پایا جاتا ہے۔ جانوروں اور خرد حیاتیات میں گیلیکٹوز میٹابولزم کے لیے یو ٹی پی-گلوکوز-1-فاسفیٹ یوریڈیلل ٹرانسفرس بھی ضروری ہے۔ گیلیکٹوز میٹابولزم میں، انزائم گیلیکٹوز 1-فاسفیٹ یوریڈیل ٹرانسفرس فاسفیٹ کو یو ڈی پی-گلوکوز سے گیلیکٹوز 1-فاسفیٹ میں منتقل کرتا ہے تاکہ یو ڈی پی-گیلیکٹوز تیار کیا جا سکے، جسے پھر یو ڈی پی-گلوکوز میں تبدیل کیا جاتا ہے۔ عیب دار یو ٹی پی والے بیکٹیریا-گلوکوز-1-فاسفیٹ یوریڈیلیل ٹرانسفرس اپنے خلیوں کی دیواروں میں گیلیکٹوز کو شامل کرنے سے قاصر ہیں۔ میکانزم اس انزائم کے بنیادی رد عمل میں، گلوکوز-1-فاسفیٹ پر موجود فاسفیٹ گروپ یو ٹی پی پر موجود فاسفون ہائیڈرائڈ بانڈ کی جگہ لے لیتا ہے۔ یہ تعامل آسانی سے پلٹ سکتا ہے اور گبز فری انرجی صفر کے قریب ہے۔ تاہم، عام سیلولر حالات میں، غیر نامیاتی پائروفاسفیٹیس پائروفاسفیٹ پروڈکٹ کو تیزی سے ہائیڈرولائز کرتا ہے اور لی چیٹلیئر کے اصول کے مطابق رد عمل کو آگے بڑھاتا ہے۔ یو ٹی پی-گلوکوز-1-فاسفیٹ یوریڈیلل ٹرانسفرس فارورڈ اور ریورس دونوں رد عمل کے لیے ایک ترتیب شدہ ترتیب وار بی بی میکانزم کا استعمال کرتا ہے۔ خمیر میں، انزائم سادہ مائیکلس-مینٹن حرکیات کی پیروی کرتا ہے اور آکٹمر میں ذیلی اکائیوں کے درمیان تعاون کا مظاہرہ نہیں کرتا ہے۔ دیگر شوگر نیوکلیوٹیڈائل ٹرانسفرسز کی طرح، یو ٹی پی-گلوکوز-1-فاسفیٹ یوریڈائل ٹرانسفرس سرگرمی کو منفی طور پر چارج شدہ فاسفیٹ گروپوں کے پابند کو مستحکم کرنے کے لیے دو ڈیویلینٹ کیٹیشن کی ضرورت ہوتی ہے۔ میگنیشیم عام طور پر اس کردار میں کام کرتا ہے، لیکن دیگر آئن جیسے مینگنیز (II)، کوبالٹ (II)، اور نکل (II) بھی زیادہ سے زیادہ سرگرمی میں ~75% کمی کے ساتھ متبادل بن سکتے ہیں۔ ایکس رے کرسٹلگرافی کے تجربات سے پتہ چلتا ہے کہ ایک ایم جی 2 + آئن گلوکوز 1-فاسفیٹ پر فاسفوریل آکسیجن اور یو ٹی پی پر α-فاسفوریل آکسیجن کے ذریعے مربوط ہوتا ہے۔ منفی طور پر چارج شدہ فاسفیٹس کو مستحکم کرنے کے علاوہ، Mg2 + کے بارے میں خیال کیا جاتا ہے کہ وہ گلوکوز 1-فاسفیٹ کو UTP کے α-فاسفورس کے نیوکلیوفیلک حملے کی طرف مائل کرتا ہے۔ اگرچہ ضابطے پرجاتیوں میں عملی طور پر ملتے جلتے ہیں، یو ڈی پی-گلوکوز پائروفاسفوریلیز کے مختلف حیاتیات میں مختلف ڈھانچے اور ضابطے کے طریقہ کار ہیں۔ خمیر میں مائکروجنزم، یو ٹی پی-گلوکوز-1-فاسفیٹ یوریڈیلل ٹرانسفرس کو پی اے ایس کنیز کے ذریعے فاسفوریلیشن کے ذریعے منظم کیا جاتا ہے۔ یہ فاسفوریلیشن ریورسیبل ہے اور گلائکوجن اور سیل وال کی ترکیب کی طرف شوگر فلوکس کی تقسیم کو کنٹرول کرتا ہے۔ پودوں میں یو ٹی پی-گلوکوز-1-فاسفیٹ یوریڈیلل ٹرانسفرس کو اولیگومیرائزیشن اور ممکنہ طور پر فاسفوریلیشن کے ذریعے منظم کیا جاتا ہے۔ جو میں، یہ دکھایا گیا ہے کہ یو ڈی پی-گلوکوز پائروفاسفوریلیز صرف مونومیرک شکل میں فعال ہے لیکن آسانی سے اولیگومرز بناتا ہے، جس سے پتہ چلتا ہے کہ اولیگومیرائزیشن انزائم کے ضابطے کی ایک شکل ہو سکتی ہے۔ چاول میں، کولڈ اسٹریس انزائم کے این-گلائکوسیلیشن کو کم کرتا ہے، جس کے بارے میں خیال کیا جاتا ہے کہ یہ سردی کے جواب میں انزائم کی سرگرمی کو تبدیل کرتا ہے۔ عربی ڈوپسس میں، یو ٹی پی کے دو آئزوزائم ہوتے ہیں-گلوکوز-1-فاسفیٹ یوریڈیلیل ٹرانسفرس: یو جی پی 1 اور یو جی پی 2۔ یہ دونوں آئزوزائم تقریبا ایک جیسی سرگرمیاں رکھتے ہیں اور صرف 32 امینو ایسڈ میں مختلف ہوتے ہیں، یہ سب فعال جگہ سے دور پروٹین کی بیرونی سطح پر واقع ہوتے ہیں۔ یہ معمولی اختلافات آئزوزیم سرگرمی کے تفریق ایلوسٹرک ضابطے کی اجازت دے سکتے ہیں۔ یو جی پی 1 اور یو جی پی 2 پودے کے مختلف حصوں میں مختلف طور پر ظاہر کیے جاتے ہیں۔ یو جی پی 1 کا اظہار زیادہ تر بافتوں میں وسیع پیمانے پر ظاہر ہوتا ہے جبکہ یو جی پی 2 کا اظہار بنیادی طور پر پھولوں میں ہوتا ہے، جس سے پتہ چلتا ہے کہ یو جی پی 1 انزائم کی بڑی شکل ہے اور یو جی پی 2 معاون کام کرتا ہے۔ درحقیقت، فاسفیٹ کی کمی جیسے تناؤ کے جواب میں یو جی پی 2 کے اظہار میں اضافہ کیا جاتا ہے، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ جب پودا ماحولیاتی تناؤ میں ہوتا ہے تو یو جی پی 2 شاید یو جی پی 1 کے بیک اپ کے طور پر کام کرتا ہے۔ جانور یو ٹی پی-گلوکوز-1-فاسفیٹ یوریڈیل ٹرانسفرس سرگرمی کا کنٹرول بنیادی طور پر جینیاتی ذرائع سے حاصل کیا جاتا ہے (یعنی۔ نقل اور ترجمہ کا ضابطہ)۔ زیادہ تر انزائموں کی طرح، یو ٹی پی-گلوکوز-1-فاسفیٹ یوریڈیلل ٹرانسفرس کو اس کی مصنوعات، یو ڈی پی-گلوکوز سے روکا جاتا ہے۔ تاہم، انزائم اہم ایلوسٹرک ریگولیشن کے تابع نہیں ہے، جو کہ مختلف میٹابولک راستوں میں یو ڈی پی-گلوکوز کے وسیع پیمانے پر استعمال کو دیکھتے ہوئے منطقی ہے۔ انسانوں میں، یو ڈی پی-گلوکوز پائروفاسفوریلیز ایک آکٹمر کے طور پر فعال ہے۔ او-گلائکوسیلیشن کے ذریعے انزائم کی سرگرمی میں بھی ترمیم کی جاتی ہے۔ دیگر ممالی پرجاتیوں کی طرح، انسانوں میں دو مختلف آئسوفارم ہیں جو جین کی متبادل تقسیم سے پیدا ہوتے ہیں۔ آئسوفارم این-ٹرمینس پر صرف 11 امینو ایسڈ سے مختلف ہوتے ہیں اور ان کی فعال سرگرمی میں کوئی خاص فرق نہیں پایا گیا ہے۔ انسانوں میں، گیلیکٹوسیمیا ایک عارضہ ہے جو نوزائیدہ بچوں اور بچوں کی نشوونما کو متاثر کرتا ہے کیونکہ وہ شوگر گیلیکٹوز کو مناسب طریقے سے میٹابولائز نہیں کر سکتے۔ یہ قیاس کیا جاتا ہے کہ یو ڈی پی-گلوکوز پائروفاسفوریلیز کا حد سے زیادہ اظہار گیلیکٹوسیمیا والے انسانوں میں علامات کو دور کر سکتا ہے۔ کینسر کے خلیوں میں، جن میں عام طور پر گلائکولیسس کی شرح زیادہ ہوتی ہے اور گلائکوجن کے مواد میں کمی آتی ہے، یو ٹی پی-گلوکوز-1-فاسفیٹ یوریڈائل ٹرانسفرس کی سرگرمی اکثر عام خلیوں کے مقابلے میں 50-60% تک کم ہوتی ہے۔ یو ٹی پی-گلوکوز-1-فاسفیٹ یوریڈیلل ٹرانسفرس کی غیر معمولی طور پر کم سرگرمی انزائم کی سطح میں کمی اور گلائکوجینک راستے میں گلائکوجن سنتھس اور فاسفوگلوکوموٹیس سمیت دیگر انزائموں کے کم ہونے کی وجہ سے ہے۔ یو ٹی پی-گلوکوز-1-فاسفیٹ یوریڈیلل ٹرانسفرس بیکٹیریا اور پروٹوزوا سمیت مختلف قسم کے پیتھوجینز میں ایک اہم وائرل عنصر پایا گیا ہے۔ مثال کے طور پر، یہ انزائم کیپسولر پولیسیکرائڈ کی حیاتیاتی ترکیب کے لیے ضروری پایا گیا ہے، جو کہ سٹریپٹوکوکس نمونیا کا ایک اہم وائرل عنصر ہے، جو نمونیا، برونکائٹس اور سانس کے دیگر مسائل کا بیکٹیریل سبب بنتا ہے۔ نتیجے کے طور پر، انزائم نے دواسازی کے ممکنہ ہدف کے طور پر توجہ مبذول کرائی ہے۔ تاہم، مخصوصیت حاصل کرنے کے لیے، منشیات کو خاص طور پر پروٹین کی سطح پر ایلوسٹرک سائٹس کو نشانہ بنانے کے لیے ڈیزائن کیا جانا چاہیے کیونکہ فعال سائٹ تمام پرجاتیوں میں انتہائی محفوظ ہے۔ یو ڈی پی-گلوکوز پائروفاسفوریلیز (یو جی پی 2) کو حال ہی میں انسانوں میں نوول نیورو ڈیولپمنٹل ڈس آرڈر میں ملوث پایا گیا تھا، جسے براکت-پیرینتھلر سنڈروم بھی کہا جاتا ہے۔ یہ عارضہ سب سے پہلے 15 خاندانوں کے 22 افراد میں بیان کیا گیا تھا، جس میں شدید مرگی کے انسیفالوپیتھی، عملی طور پر تمام ترقیاتی سنگ میل کی عدم موجودگی کے ساتھ نیورو ڈیولپمنٹل تاخیر، ناقابل علاج دورے، ترقی پسند مائیکروسیفلی، بصری خلل اور اسی طرح کے معمولی ڈسمورفزم پیش کیے گئے تھے۔ براکت اور ان کے ساتھیوں نے تمام متاثرہ افراد (chr 2:64083454 A> G) میں بار بار ہونے والی ہوموزائگس میوٹیشن کی نشاندہی کی، جو یو جی پی 2 کے چھوٹے پروٹین آئسوفارم کے ٹرانسلیشنل اسٹارٹ سائٹ کو تبدیل کرتی ہے۔ لہذا، ہوموزائگس میوٹیشن کو پناہ دینے والے مریضوں میں مختصر پروٹین آئسوفارم اب پیدا نہیں کیا جا سکتا ہے۔ اسی گروپ کے فنکشنل مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ مختصر پروٹین آئسوفارم عام طور پر انسانی دماغ میں ظاہر ہوتا ہے۔ لہذا، بار بار ہونے والی اتپریورتن دماغ میں یو جی پی 2 کی ٹشو مخصوص غیر موجودگی کا باعث بنتی ہے، جس کی وجہ سے گلائکوجن میٹابولزم میں تبدیلی آتی ہے، بے ترتیب پروٹین کا ردعمل اور قبل از وقت نیورونل تفریق ہوتی ہے۔ یو جی پی 2 میں دیگر دو متوازی نقصان کے افعال ممکنہ طور پر مہلک ہیں، کیونکہ یو جی پی 2 کی مختصر اور لمبی دونوں آئسوفارم سے ختم ہونے والے انسانی جنین اسٹیم سیل کارڈیومیوسائٹس اور خون کے خلیوں میں فرق کرنے میں ناکام رہتے ہیں۔ لہذا، اس نئی بیماری کی شناخت سے یہ بھی پتہ چلتا ہے کہ آئسوفارم سے متعلق اسٹارٹ لاس میوٹیشنز جس کی وجہ سے ایک ضروری پروٹین کے ٹشو سے متعلق آئسوفارم کا اظہار نقصان ہوتا ہے وہ جینیاتی بیماری کا سبب بن سکتا ہے، یہاں تک کہ جب کسی جاندار بھر میں پروٹین کی عدم موجودگی زندگی سے مطابقت نہیں رکھتی ہے۔ براکت-پیرینتھلر سنڈروم کے لیے فی الحال کوئی تھراپی موجود نہیں ہے۔ حوالہ جات بیرونی روابط ای سی 2.7.7