Serine hydroxymethyltransferase
سیرائن ہائیڈروکسیمیتھائل ٹرانسفرس (ایس ایچ ایم ٹی) ایک پائریڈوکسل فاسفیٹ (پی ایل پی) (وٹامن بی 6) پر منحصر انزائم () ہے جو ایل-سیرائن کے گلائسین اور ٹیٹرا ہائیڈروفولیٹ (ٹی ایچ ایف) میں 5,10-میتھائلینیٹراہائڈروفولیٹ (5,10-سی ایچ 2-ٹی ایچ ایف) میں بیک وقت تبدیلی کو متحرک کرکے سیلولر ون کاربن راستوں میں اہم کردار ادا کرتا ہے۔ یہ تعامل خلیے کو دستیاب ایک کاربن اکائیوں کا سب سے بڑا حصہ فراہم کرتا ہے۔ ساخت ایس ایچ ایم ٹی مونومر کی ساخت پروکیریوٹس اور یوکیریوٹس میں ایک جیسی ہوتی ہے، لیکن جب کہ فعال انزائم پروکیریوٹس میں ایک ڈائمر ہوتا ہے، یہ انزائم یوکیریوٹک خلیوں میں ٹیٹریمر کے طور پر موجود ہوتا ہے، حالانکہ ساخت میں اس فرق کی ارتقائی بنیاد نامعلوم ہے۔ تاہم، ایس ایچ ایم ٹی کے ذریعے پروکیریوٹک ڈائمرک شکل سے یوکیریوٹک ٹیٹرامیرک شکل میں جانے والے ارتقائی راستے کو آسانی سے ایک قسم کے دوگنا ہونے والے واقعہ کے طور پر دیکھا جا سکتا ہے۔ دوسرے لفظوں میں، یوکیریوٹک ایس ایچ ایم ٹی ٹیٹریمر دو پروکیریوٹک ڈائمرز سے مشابہت رکھتا ہے جو ایک ساتھ پیک ہوتے ہیں، جس کی تشکیل "ڈائمر آف ڈائمرز" کے طور پر کی گئی ہے۔ ایک ڈائمر سب یونٹ کے اندر دو مونومرز کے درمیان تعامل ایک بڑے رابطے والے علاقے پر پایا گیا ہے اور اس طرح یہ دو ڈائمرز کے درمیان تعامل سے کہیں زیادہ سخت ہے۔ ہیومن سیرائن ہائیڈروکسیمیتھائل ٹرانسفرس 2 (ایس ایچ ایم ٹی 2) امینو ایسڈ اور نیوکلیوٹائڈ میٹابولزم کے لیے درکار ایک کاربن منتقلی کے رد عمل کو منظم کرتا ہے، اور ایس ایچ ایم ٹی 2 کی ڈائمرک اور ٹیٹرامیرک شکلوں کے درمیان ریگولیٹڈ سوئچ، جو پیریڈوکسل فاسفیٹ سے متاثر ہوتا ہے، حال ہی میں دکھایا گیا ہے کہ وہ بی آر آئی ایس سی ڈیوبیکیوٹیلیز کمپلیکس کے ریگولیشن میں شامل ہے، جو میٹابولزم کو سوزش سے جوڑتا ہے۔ ایس ایچ ایم ٹی 2 ڈائمر، لیکن پی ایل پی سے منسلک ٹیٹریمر نہیں، ملٹی میرک بی آر آئی ایس سی کمپلیکس کا ایک طاقتور روک تھام ہے، جو سوزش کے ایس ایچ ایم ٹی 2 ریگولیشن کے لیے ایک ممکنہ طریقہ کار کو ظاہر کرتا ہے۔ ایک واحد ایس ایچ ایم ٹی مونومر کو تین ڈومینز میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: ایک این-ٹرمینس "آرم"، ایک "بڑا" ڈومین، اور ایک "چھوٹا" ڈومین۔ ایسا لگتا ہے کہ این-ٹرمینس بازو دو مونومرز کے درمیان سخت تعامل کو برقرار رکھتا ہے۔ بازو، جو دو الفا ہیلیکس اور ایک بیٹا شیٹ پر مشتمل ہوتا ہے، اولیگومیرک شکل میں دوسرے مونومر کے گرد لپیٹ لیتا ہے۔ "بڑے" ڈومین میں پی ایل پی بائنڈنگ سائٹ ہوتی ہے، جیسا کہ دیگر پی ایل پی پر منحصر پروٹینوں میں دیکھا جاتا ہے، جیسے ایسپرٹیٹ امینو ٹرانسفرس۔ یوکرائیوٹک شکل میں بڑے ڈومین میں ایک ہسٹائڈائن بھی ہوتا ہے جو ٹیٹریمر استحکام کے لیے ضروری ہے۔ ان باقیات کے تمام چار ہسٹائڈائنز، ہر ایک مونومر سے ایک، ٹیٹرامیرک کمپلیکس کے مرکز میں بیٹھتے ہیں، جہاں ایک ڈائمرک ذیلی یونٹ سے دو ہسٹائڈائنز دوسرے ذیلی یونٹ کے ہسٹائڈائنز کے ساتھ تعاملات کو اسٹیک کرنے میں مشغول ہوتے ہیں۔ پروکیریوٹک ایس ایچ ایم ٹی میں مساوی پوزیشن میں ہسٹائڈین کے بجائے ایک پرولین باقیات ہوتے ہیں، جو جزوی طور پر وضاحت کرے گا کہ پروکیریوٹک ایس ایچ ایم ٹی ٹیٹریمر کیوں نہیں بناتا ہے۔ فعال سائٹ کا ڈھانچہ یوکرائیوٹک اور پروکرائیوٹک شکلوں میں انتہائی محفوظ ہے۔ پی ایل پی کو ایک لائسین کے ذریعے لنگر انداز کیا جاتا ہے، جو پی ایل پی الڈیہائیڈ کے ساتھ ایک الڈیمین شیف بیس لنک بناتا ہے۔ یہ قیاس کیا گیا ہے کہ قریبی ٹائروسین ٹرانسڈیمینیشن مرحلے کے ساتھ ساتھ فارمل ٹرانسفر مرحلے کے دوران پروٹون ڈونر اور قبولیت کے طور پر کام کرتا ہے اور یہ کہ ایک ارجنائن کا باقیات ٹائروسین سائیڈ چین کو کیشن-π تعامل میں مشغول کرتا ہے، جو ٹائروسین کے پی کے کو کم کرنے میں مدد کرتا ہے، جس سے پروٹون کی منتقلی کے لیے رکاوٹ کم ہوتی ہے۔ میکانزم عام طور پر ایس ایچ ایم ٹی انزیمیٹک سرگرمی سے منسوب میکانزم ایک ٹرانسمیڈیشن ہے جس کے بعد ریڑھ کی ہڈی سے امینو ایسڈ سائیڈ چین کا پھٹ جانا ہوتا ہے۔ سیرائن کا این-ٹرمینل امین ایس ایچ ایم ٹی لائسین (اندرونی الڈیمین) اور پی ایل پی الڈیہائیڈ کے درمیان الڈیمین پر نیوکلیوفیلک حملہ کر کے منی-ڈائمین بناتا ہے، اور پھر این-ٹرمینل امین لون جوڑا لیسین کو ہٹانے کے لیے نیچے آتا ہے، ایک نیا الڈیمین بناتا ہے، اس بار سیرائن (بیرونی الڈیمین) کے ساتھ۔ یہ خیال کیا جاتا ہے کہ قریبی ٹائروسین زیادہ تر پروٹون کی منتقلی کا ذمہ دار ہے جو ٹرانسالڈیمینیشن کے دوران ہوتی ہے۔ ایک بار جب سیرائن پی ایل پی سے منسلک ہو جاتا ہے، تو پی ایل پی سبسٹریٹ (سیرائن) کے ہائیڈروکسیمیتھائل گروپ کے α-خاتمے کو متحرک کرتا ہے۔ یہ گروپ فارملڈیہائیڈ مالیکیول کے طور پر خارج ہوتا ہے کیونکہ قریبی گلوٹامیٹ ہائیڈروکسیل گروپ سے پروٹون کو خلاصہ کرتا ہے۔ اس کے بعد، ٹی ایچ ایف پر نیوکلیوفیلک امین کاربینولامین انٹرمیڈیٹ بنانے کے لیے فری فارملڈیہائیڈ انٹرمیڈیٹ پر حملہ کرتا ہے۔ دوسرے معاملے میں، ٹی ایچ ایف پر موجود نیوکلیوفیلک امینز سیرائن سائیڈ چین کاربن پر حملہ کرتی ہیں، بیک وقت ٹی ایچ ایف پر ایک کاربینولامین انٹرمیڈیٹ اور پی ایل پی کے ساتھ ایک کوئنائڈ انٹرمیڈیٹ بناتی ہیں۔ تاہم، ٹی ایچ ایف ایس ایچ ایم ٹی کے لیے ایک واجب سبسٹریٹ نہیں ہے، جس کا مطلب ہے کہ سیرین اور دیگر β-ہائیڈروکسی امینو ایسڈ (جیسے تھریونین) کا کلیویج ٹی ایچ ایف کی موجودگی کے بغیر ہو سکتا ہے اور اس صورت میں، میکانزم ایک ریٹرو-ایلڈول کلیویج ہے۔ نیز، ایسا لگتا ہے کہ میتھلین پل بنانے اور 5,10-CH2-THF میں مکمل طور پر سائیکلائز ہونے کے لیے کاربنولامین انٹرمیڈیٹ کی بعد میں پانی کی کمی انزائم کے ذریعے اتپریرک نہیں ہوتی ہے اور یہ رد عمل بے ساختہ ہو سکتا ہے۔ درحقیقت، یہ تبدیلی انزائم کے باہر ہو سکتی ہے، لیکن ایک مطالعہ سے پتہ چلتا ہے کہ یہ رد عمل تیز تر اور تھرموڈینامکل طور پر سازگار ہوتا ہے جب ایس ایچ ایم ٹی کے اندر ہوتا ہے جس کی مدد گلو57 کے باقیات کرتے ہیں۔ مزید برآں، 5,10-CH2-THF بنانے کے لیے کاربنولامین انٹرمیڈیٹ کی سائیکلائزیشن Glu57 کے اپنے پروٹون کو بحال کرنے کے لیے ضروری ہے جو کوئنونائڈ انٹرمیڈیٹ کو پروٹونٹ کرنے اور اتپریرک سائیکل کو مکمل کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ طبی اہمیت فولیٹ میٹابولزم پہلے ہی کیموتھراپیٹک حکمت عملیوں کا موضوع رہا ہے، لیکن ایس ایچ ایم ٹی کی روک تھام، جب کہ تحقیق کی گئی تھی، تجارتی اینٹی کینسر دوائیوں میں واقعی فائدہ نہیں اٹھایا گیا تھا۔ تاہم، چونکہ فولیٹ میٹابولک اور فولیٹ پر منحصر انزائموں کے ذریعہ استعمال ہونے والے فولیٹس ساخت میں بہت ملتے جلتے ہیں اور فولیٹ کی نقالی پہلے سے ہی طبی استعمال میں عام ہے، اس لیے ممکنہ سالماتی ڈھانچے کو تلاش کرنا مشکل نہیں رہا ہے جو ایس ایچ ایم ٹی کو روک سکتے ہیں۔ مثال کے طور پر، پیمیٹریکسڈ کو پہلے سے ہی میسوتھیلوما کے علاج کے لیے اینٹیفولیٹ کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے اور یہ ایس ایچ ایم ٹی کا ایک موثر انفیکٹر پایا گیا اور دیگر اینٹیفولیٹس کی اسکریننگ سے لومیٹریکسول کو ایس ایچ ایم ٹی کے ایک اور موثر انفیکٹر کے طور پر ظاہر کیا گیا۔ ملیریا مخالف ادویات کے ممکنہ ہدف کے طور پر ایس ایچ ایم ٹی کی بھی تحقیقات کی گئی ہیں۔ تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ پلازموڈیم ایس ایچ ایم ٹیز (پی ایس ایچ ایم ٹیز) کا فعال سائٹ ماحول انسانی سائٹوسولک ایس ایچ ایم ٹی سے کافی مختلف ہے، جس سے پی ایس ایچ ایم ٹی کی انتخابی روک تھام کا امکان ہوتا ہے اور اس طرح ملیریا کے انفیکشن کا علاج ہوتا ہے۔ خاص طور پر، بعض پیرازولوپیرن مالیکیولز کو پی ایس ایچ ایم ٹیز کے خلاف انتخابی نینوملر افادیت ظاہر کی گئی ہے۔ تاہم ناقص فارماکوکینٹکس نے ان پیرازولوپیرنز کو زندہ ماڈلز میں موثر ہونے سے روک دیا ہے۔ آئسوفارم ایسچریچیا کولی اور بیسیلس اسٹیروتھرموفیلس جیسے بیکٹیریا میں اس انزائم کے ورژن ہوتے ہیں اور ممالیہ جانوروں میں ایس ایچ ایم ٹی کی دو آئسوفارم دکھائی دیتی ہیں، ایک سائٹوپلازم (سی ایس ایچ ایم ٹی) میں اور دوسری مائٹوکونڈریا (ایم ایس ایچ ایم ٹی) میں۔ کلوروپلاسٹ کے اندر پودوں میں ایک اضافی ایس ایچ ایم ٹی آئسوفارم ہو سکتا ہے۔ ممالیہ جانوروں میں، انزائم تقریبا 50,000 ڈالٹن کی چار ایک جیسی ذیلی اکائیوں کا ایک ٹیٹریمر ہے۔ برقرار ہولوینزیم کا سالماتی وزن تقریبا 200,000 ڈالٹن ہوتا ہے اور اس میں پی ایل پی کے چار مالیکیول کوینزیم کے طور پر شامل ہوتے ہیں۔ دیگر رد عمل کے ساتھ ساتھ فولیٹ میٹابولزم میں اس کا بنیادی کردار، ایس ایچ ایم ٹی دیگر رد عمل کو بھی متحرک کرتا ہے جو حیاتیاتی طور پر اہم ہو سکتے ہیں، بشمول 5,10-میتھینائل ٹیٹرا ہائیڈروفولیٹ کو 10-فارمیل ٹیٹرا ہائیڈروفولیٹ میں تبدیل کرنا۔ جب سی 1-ٹیٹراہائیڈروفولیٹ سنتھس اور ٹیٹراہائیڈروپٹیروئٹ کے ساتھ مل کر، سی ایس ایچ ایم ٹی فارمیٹ کو سیرائن میں تبدیل کرنے کو بھی متحرک کرتا ہے۔ اسمتھ-میگنس سنڈروم (ایس ایم ایس) میں کردار ایک نایاب عارضہ ہے جو چہرے کی اسامانیتاوں، غیر معمولی طرز عمل، اور نشوونما میں تاخیر سمیت خصلتوں کے ایک پیچیدہ مجموعے کے طور پر ظاہر ہوتا ہے۔ یہ کروموسوم 17p11.2 کے اندر ایک انٹرسٹیشیل ڈیلیشن کے نتیجے میں ہوتا ہے، جس میں سی ایس ایچ ایم ٹی جین بھی شامل ہے اور ایک چھوٹی سی تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ ایس ایم ایس کے مریضوں میں ایس ایچ ایم ٹی کی سرگرمی معمول کی ~50% تھی۔ ایس ایچ ایم ٹی میں کمی کے نتیجے میں گلائسین پول میں کمی آئے گی، جو این ایم ڈی اے ریسیپٹرز کے کام کو کم کرکے اعصابی نظام کو متاثر کر سکتا ہے۔ یہ ایس ایم ایس کی وضاحت کے لیے ایک ممکنہ طریقہ کار ہو سکتا ہے۔ اعداد و شمار حوالہ جات مزید پڑھنے بیرونی روابط ای سی 2.1.2