Glycogen phosphorylase
گلائکوجن فاسفوریلیز فاسفوریلیز انزائموں میں سے ایک ہے۔ گلائکوجن فاسفوریلیز ٹرمینل الفا-1,4-گلائکوسیڈک بانڈ سے گلوکوز-1-فاسفیٹ کو جاری کرکے جانوروں میں گلائکوجینولائسس میں شرح کو محدود کرنے والے مرحلے کو متحرک کرتا ہے۔ گلائکوجن فاسفوریلیز کا مطالعہ ایک ماڈل پروٹین کے طور پر بھی کیا جاتا ہے جو ریورسیبل فاسفوریلیشن اور ایلوسٹرک اثرات دونوں کے ذریعہ منظم ہوتا ہے۔ میکانزم گلائکوجن فاسفوریلیز گلائکوجن کو گلوکوز کی ذیلی اکائیوں میں توڑ دیتا ہے (نیچے دی گئی شکل بھی دیکھیں): (α-1,4 گلائکوجن سلسلہ) n + Pi (α-1,4 گلائکوجن سلسلہ) n-1 + α-D-گلوکوز-1-فاسفیٹ۔ گلائکوجن میں ایک کم گلوکوز انو باقی رہ جاتا ہے، اور مفت گلوکوز انو گلوکوز-1-فاسفیٹ کی شکل میں ہوتا ہے۔ میٹابولزم کے لیے استعمال ہونے کے لیے، اسے انزائم فاسفوگلوکوموٹیز کے ذریعے گلوکوز-6-فاسفیٹ میں تبدیل کرنا ضروری ہے۔ اگرچہ رد عمل وٹرو میں بدل سکتا ہے، سیل کے اندر انزائم صرف آگے کی سمت میں کام کرتا ہے جیسا کہ ذیل میں دکھایا گیا ہے کیونکہ غیر نامیاتی فاسفیٹ کا ارتکاز گلوکوز-1-فاسفیٹ کے مقابلے میں بہت زیادہ ہوتا ہے۔ گلائکوجن فاسفوریلیز صرف گلائکوجن (α1-4 گلائکوسیڈک لنکیج) کی لکیری زنجیروں پر کام کر سکتا ہے۔ اس کا کام فوری طور پر α1-6 شاخ (جو گلائکوجن میں بہت زیادہ عام ہیں) سے دور چار باقیات کو روک دے گا۔ ان حالات میں، ڈیبرانچنگ انزائم ضروری ہے، جو اس علاقے میں زنجیر کو سیدھا کر دے گا۔ اس کے علاوہ، انزائم ٹرانسفرس 3 گلوکوسیل باقیات کے ایک بلاک کو بیرونی شاخ سے دوسرے سرے پر منتقل کرتا ہے، اور پھر ایک α1-6 گلوکوسیڈیز انزائم کی ضرورت ہوتی ہے جو بقیہ (واحد گلوکوز) α1-6 باقیات کو توڑنے کے لیے درکار ہوتا ہے جو نئی لکیری زنجیر میں باقی رہتا ہے۔ یہ سب کرنے کے بعد، گلائکوجن فاسفوریلیز جاری رہ سکتا ہے۔ انزائم α1-4 زنجیروں کے لیے مخصوص ہے، کیونکہ اس مالیکیول میں 30 اینگسٹروم لمبی دراڑ ہوتی ہے جس کا رداس گلائکوجن زنجیر سے بننے والے ہیلکس کے برابر ہوتا ہے۔ اس میں 4-5 گلوکوسیل کے باقیات ہوتے ہیں، لیکن شاخوں کے لیے یہ بہت تنگ ہوتا ہے۔ یہ دراڑ گلائکوجن اسٹوریج سائٹ کو فعال، اتپریرک سائٹ سے جوڑتی ہے۔ گلائکوجن فاسفوریلیز میں ہر اتپریرک مقام پر ایک پائریڈوکسل فاسفیٹ (پی ایل پی، جو وٹامن بی 6 سے حاصل ہوتا ہے) ہوتا ہے۔ پیریڈوکسل فاسفیٹ بنیادی باقیات (اس معاملے میں Lys680) کے ساتھ جوڑتا ہے اور ہم آہنگی سے شیف بیس بناتا ہے۔ ایک بار جب شیف بیس لنکج تشکیل پاتا ہے، پی ایل پی مالیکیول کو فعال جگہ پر رکھتے ہوئے، پی ایل پی پر موجود فاسفیٹ گروپ آسانی سے ایک غیر نامیاتی فاسفیٹ مالیکیول کو ایک پروٹون عطیہ کرتا ہے، جس سے غیر نامیاتی فاسفیٹ کو آکسیجن کے ذریعے α-1,4 گلائکوسیڈک لنکج بنانے کے لیے ڈیپروٹونیٹ کیا جا سکتا ہے۔ پی ایل پی کو آسانی سے ڈیپروٹونیٹ کیا جاتا ہے کیونکہ اس کا منفی چارج نہ صرف فاسفیٹ گروپ کے اندر، بلکہ پیریڈائن رنگ میں بھی مستحکم ہوتا ہے، اس طرح پی ایل پی کے ڈیپروٹونیشن کے نتیجے میں کنجوگیٹ بیس کافی مستحکم ہوتا ہے۔ پروٹون شدہ آکسیجن اب ایک اچھے چھوڑنے والے گروپ کی نمائندگی کرتا ہے، اور گلائکوجن سلسلہ کو ایس این 1 انداز میں ٹرمینل گلائکوجن سے الگ کیا جاتا ہے، جس کے نتیجے میں 1 پوزیشن پر ثانوی کاربوکیشن کے ساتھ گلوکوز مالیکیول کی تشکیل ہوتی ہے۔ آخر میں، ڈیپروٹونیٹڈ غیر نامیاتی فاسفیٹ ایک نیوکلیوفائل کے طور پر کام کرتا ہے اور کاربوکیشن کے ساتھ بندھن بناتا ہے، جس کے نتیجے میں گلوکوز-1-فاسفیٹ کی تشکیل ہوتی ہے اور ایک گلائکوجن سلسلہ ایک گلوکوز مالیکیول سے چھوٹا ہوتا ہے۔ ایک متبادل مجوزہ طریقہ کار بھی ہے جس میں نصف کرسی کی تشکیل میں مثبت طور پر چارج شدہ آکسیجن شامل ہے۔ ساخت گلائکوجن فاسفوریلیز مونومر ایک بڑا پروٹین ہے، جو پٹھوں کے خلیوں میں 97.434 kDa کی کمیت کے ساتھ 842 امینو ایسڈ پر مشتمل ہے۔ اگرچہ انزائم ایک غیر فعال مونومر یا ٹیٹریمر کے طور پر موجود ہو سکتا ہے، لیکن یہ حیاتیاتی طور پر دو ایک جیسی ذیلی اکائیوں کے ڈائمر کے طور پر فعال ہے۔ ممالیہ جانوروں میں، گلائکوجن فاسفوریلیز کے بڑے آئسوزیمز پٹھوں، جگر اور دماغ میں پائے جاتے ہیں۔ دماغ کی قسم بالغ دماغ اور جنین کے بافتوں میں غالب ہے، جبکہ جگر اور پٹھوں کی اقسام بالترتیب بالغ جگر اور کنکال کے پٹھوں میں غالب ہیں۔ گلائکوجن فاسفوریلیز ڈائمر میں حیاتیاتی اہمیت کے بہت سے علاقے ہیں، جن میں اتپریرک سائٹس، گلائکوجن بائنڈنگ سائٹس، ایلوسٹیرک سائٹس، اور ایک الٹا فاسفوریلیٹڈ سیرائن کے باقیات شامل ہیں۔ سب سے پہلے، اتپریرک سائٹس نسبتا دفن ہیں، پروٹین کی سطح سے اور ذیلی یونٹ انٹرفیس سے۔ سطح پر اتپریرک سائٹ کی آسان رسائی کی یہ کمی اس لحاظ سے اہم ہے کہ یہ پروٹین کی سرگرمی کو ضابطے کے لیے انتہائی حساس بناتی ہے، کیونکہ چھوٹے ایلوسٹیرک اثرات سائٹ پر گلائکوجن کی نسبتا رسائی میں بہت زیادہ اضافہ کر سکتے ہیں۔ شاید سب سے اہم ریگولیٹری سائٹ Ser14 ہے، جو سب یونٹ انٹرفیس کے بہت قریب ریورسیبل فاسفوریلیشن کی سائٹ ہے۔ فاسفوریلیشن سے وابستہ ساختی تبدیلی، اور فاسفوریلیز بی کو فاسفوریلیز اے میں تبدیل کرنے کے ساتھ، اصل میں بے ترتیب باقیات 10 سے 22 کا α ہیلیکس میں ترتیب ہے۔ یہ تبدیلی اے ایم پی کی عدم موجودگی میں بھی فاسفوریلیز کی سرگرمی کو 25 فیصد تک بڑھاتی ہے، اور اے ایم پی ایکٹیویشن کو مزید بڑھاتی ہے۔ گلائکوجن فاسفوریلیز کے پٹھوں کے آئسوفارم پر پابند اے ایم پی کی ایلوسٹرک سائٹ سر 14 کی طرح ذیلی یونٹ انٹرفیس کے قریب ہے۔ اس جگہ پر اے ایم پی کا بائنڈنگ، انزائم کی ٹی حالت سے آر حالت میں تبدیلی کے مطابق، ذیلی یونٹ انٹرفیس پر ترتیری ڈھانچے میں چھوٹی تبدیلیوں کے نتیجے میں چوتھائی ڈھانچے میں بڑی تبدیلیوں کا باعث بنتا ہے۔ اے ایم پی بائنڈنگ دو ذیلی اکائیوں کے ٹاور ہیلیکس (باقیات 262-278) کو زیادہ سے زیادہ تنظیم اور بین ذیلی اکائیوں کے تعاملات کے ذریعے ایک دوسرے کے مقابلے میں 50 ڈگری گھومتی ہے۔ ٹاور ہیلیکس کی یہ گردش دونوں ذیلی اکائیوں کی ایک دوسرے کے مقابلے میں 10 ڈگری کی گردش کا باعث بنتی ہے، اور اس سے بھی اہم بات یہ ہے کہ بقیہ 282-286 (280s لوپ) کو خراب کرتی ہے جو T حالت میں اتپریرک سائٹ تک رسائی کو روکتی ہے لیکن R حالت میں نہیں ہوتی ہے۔ گلائکوجن فاسفوریلیز پروٹین پر حتمی، شاید سب سے زیادہ متجسس سائٹ نام نہاد گلائکوجن اسٹوریج سائٹ ہے۔ باقیات 397-437 اس ڈھانچے کو تشکیل دیتے ہیں، جو پروٹین کو اتپریرک سائٹ سے مکمل 30 Å گلائکوجن چین سے ہم آہنگی سے جڑے رہنے کی اجازت دیتا ہے۔ یہ جگہ غالبا وہ جگہ ہے جہاں انزائم ٹرمینل گلوکوز مالیکیولز کی دراڑ شروع کرنے سے پہلے گلائکوجن گرینیولز سے جڑا ہوتا ہے۔ در حقیقت، خلیے میں 70 فیصد ڈائمیرک فاسفوریلیز آزادانہ طور پر تیرنے کے بجائے گلائکوجن کے دانے دار کے طور پر موجود ہوتا ہے۔ طبی اہمیت گلائکوجن فاسفوریلیز کی روک تھام کو ٹائپ 2 ذیابیطس کے علاج کے لیے ایک طریقہ کے طور پر تجویز کیا گیا ہے۔ چونکہ ٹائپ 2 ذیابیطس کے مریضوں میں جگر میں گلوکوز کی پیداوار میں اضافہ دکھایا گیا ہے، اس لیے جگر کے گلائکوجن کی فراہمی سے گلوکوز کی رہائی کو روکنا ایک درست طریقہ معلوم ہوتا ہے۔ انسانی جگر کے گلائکوجن فاسفوریلیز (ایچ ایل جی پی) کی کلوننگ سے ذیلی یونٹ انٹرفیس کے قریب ایک نئی ایلوسٹرک بائنڈنگ سائٹ کا انکشاف ہوا جو عام طور پر مطالعات میں استعمال ہونے والے خرگوش کے پٹھوں کے گلائکوجن فاسفوریلیز (آر ایم جی پی) میں موجود نہیں ہے۔ یہ سائٹ اے ایم پی ایلوسٹرک سائٹ پر موجود ان ہی انفیکٹرز کے لیے حساس نہیں تھی، اور زیادہ تر کامیابی نئے انفیکٹرز کی ترکیب میں حاصل ہوئی ہے جو گلوکوز کی ساخت کی نقل کرتے ہیں، کیونکہ گلوکوز-6-فاسفیٹ ایچ ایل جی پی کا ایک معروف انفیکٹر ہے اور کم فعال ٹی-اسٹیٹ کو مستحکم کرتا ہے۔ ان گلوکوز مشتقات کو ایچ ایل جی پی کو روکنے میں کچھ کامیابی حاصل ہوئی ہے، جس میں پیش گوئی کی گئی کی اقدار 0.016 ایم ایم جتنی کم ہیں۔ گلائکوجن فاسفوریلیز (پی وائی جی ایم) کے پٹھوں کے آئسوفارم میں تغیرات گلائکوجن اسٹوریج بیماری کی قسم V (جی ایس ڈی V، میک آرڈل کی بیماری) سے وابستہ ہیں۔ آج تک پی وائی جی ایم جین میں 65 سے زیادہ تغیرات کی نشاندہی کی گئی ہے جو میک آرڈل بیماری کا باعث بنتے ہیں۔ میک آرڈل بیماری کی علامات میں پٹھوں کی کمزوری، دل کی کمزوری، اور برداشت کی کمی شامل ہیں، یہ سب پٹھوں کے بافتوں میں گلوکوز کی کم سطح سے پیدا ہوتے ہیں۔ گلائکوجن فاسفوریلیز (پی وائی جی ایل) کے جگر کے آئسوفارم میں تغیرات ہرز بیماری (گلائکوجن اسٹوریج بیماری کی قسم VI) سے وابستہ ہیں۔ اس کی بیماری اکثر ہلکی علامات سے وابستہ ہوتی ہے جو عام طور پر ہائپوگلیسیمیا تک محدود ہوتی ہے، اور بعض اوقات بقایا انزائم کی سرگرمی کی وجہ سے تشخیص کرنا مشکل ہوتا ہے۔ گلائکوجن فاسفوریلیز (پی وائی جی بی) کے دماغی آئسوفارم کو معدے کے کینسر کے لیے بائیو مارکر کے طور پر تجویز کیا گیا ہے۔ ضابطہ گلائکوجن فاسفوریلیز کو ایلوسٹیرک کنٹرول اور فاسفوریلیشن کے ذریعے منظم کیا جاتا ہے۔ فاسفوریلیز اے اور فاسفوریلیز بی ہر ایک دو شکلوں میں موجود ہیں: ایک ٹی (تناؤ) غیر فعال حالت اور ایک آر (آرام دہ) حالت۔ فاسفوریلیز بی عام طور پر ٹی حالت میں ہوتا ہے، اے ٹی پی اور گلوکوز 6 فاسفیٹ کی جسمانی موجودگی کی وجہ سے غیر فعال ہوتا ہے، اور فاسفوریلیز اے عام طور پر آر حالت (فعال) میں ہوتا ہے۔ گلائکوجن فاسفوریلیز کا ایک آئسوینزیم جگر میں موجود ہوتا ہے جو گلوکوز کے ارتکاز کے لیے حساس ہوتا ہے، کیونکہ جگر گلوکوز برآمد کنندہ کے طور پر کام کرتا ہے۔ جوہر میں، جگر فاسفوریلیز گلوکوز کے لیے ذمہ دار ہے، جو R سے T شکل میں بہت ذمہ دار منتقلی کا سبب بنتا ہے، اسے غیر فعال کرتا ہے ؛ مزید برآں، جگر فاسفوریلیز AMP کے لیے غیر حساس ہے۔ ایپیینفائن، انسولین اور گلوکوگن جیسے ہارمون جی پروٹین سے منسلک دوسرے میسنجر امپلیفکیشن سسٹم کا استعمال کرتے ہوئے گلائکوجن فاسفوریلیز کو منظم کرتے ہیں۔ گلوکوگن جی ایس کے ساتھ مل کر جی پروٹین جوڑے والے رسیپٹر (جی پی سی آر) کے ذریعے اڈینائلیٹ سائکلیز کو چالو کرتا ہے جو بدلے میں سی اے ایم پی کے انٹرا سیلولر ارتکاز کو بڑھانے کے لیے اڈینائلیٹ سائکلیز کو چالو کرتا ہے۔ سی اے ایم پی پروٹین کینیز اے (پی کے اے) کو جوڑتا اور چالو کرتا ہے۔ پی کے اے فاسفوریلیٹس فاسفوریلیز کینیز، جو بدلے میں فاسفوریلیٹس گلائکوجن فاسفوریلیز بی کو سیر 14 میں فعال گلائکوجن فاسفوریلیز اے میں تبدیل کرتا ہے۔ جگر میں، گلوکوگن ایک اور جی پی سی آر کو بھی چالو کرتا ہے جو ایک مختلف جھرن کو متحرک کرتا ہے، جس کے نتیجے میں فاسفولیپیس سی (پی ایل سی) کو چالو کیا جاتا ہے۔ پی ایل سی بالواسطہ طور پر ہیپاٹوسائٹس کے اینڈوپلاسمک ریٹیکولم سے سائٹوسول میں کیلشیم کی رہائی کا سبب بنتا ہے۔ کیلشیم کی بڑھتی ہوئی دستیابی کیلمڈوولین سب یونٹ سے منسلک ہوتی ہے اور گلائکوجن فاسفوریلیز کینیز کو چالو کرتی ہے۔ گلائکوجن فاسفوریلیز کینیز گلائکوجن فاسفوریلیز کو اسی انداز میں چالو کرتا ہے جس کا ذکر پہلے کیا گیا تھا۔ گلائکوجن فاسفوریلیز بی پٹھوں میں ہمیشہ غیر فعال نہیں ہوتا ہے، کیونکہ اسے اے ایم پی کے ذریعے ایلوسٹرک طور پر چالو کیا جا سکتا ہے۔ اے ایم پی کے ارتکاز میں اضافہ، جو سخت ورزش کے دوران ہوتا ہے، توانائی کی طلب کی نشاندہی کرتا ہے۔ اے ایم پی گلائکوجن فاسفوریلیز بی کو اس کی تشکیل کو تناؤ سے آرام دہ شکل میں تبدیل کرکے چالو کرتا ہے۔ اس آرام دہ شکل میں فاسفوریلیٹڈ انزائم کی طرح انزیمیٹک خصوصیات ہیں۔ اے ٹی پی کے ارتکاز میں اضافہ نیوکلیوٹائڈ بائنڈنگ سائٹ سے اے ایم پی کو بے گھر کرکے اس ایکٹیویشن کی مخالفت کرتا ہے، جو کافی توانائی کے ذخائر کی نشاندہی کرتا ہے۔ کھانا کھانے کے بعد، انسولین کا اخراج ہوتا ہے، جو خون میں گلوکوز کی دستیابی کا اشارہ کرتا ہے۔ انسولین بالواسطہ طور پر پروٹین فاسفیٹیس 1 (پی پی 1) اور فاسفوڈیسٹیریس کو سگنل ٹرانسڈکشن کیسکیڈ کے ذریعے چالو کرتی ہے۔ پی پی 1 ڈیفاسفوریلیٹس گلائکوجن فاسفوریلیز اے، غیر فعال گلائکوجن فاسفوریلیز بی کو بہتر بناتا ہے۔ فاسفوڈیسٹیرس سی اے ایم پی کو اے ایم پی میں تبدیل کرتا ہے۔ وہ مل کر سی اے ایم پی کے ارتکاز کو کم کرتے ہیں اور پی کے اے کو روکتے ہیں۔ نتیجے کے طور پر، پی کے اے اب فاسفوریلیشن کا جھرن شروع نہیں کر سکتا جو (فعال) گلائکوجن فاسفوریلیز اے کی تشکیل کے ساتھ ختم ہوتا ہے۔ مجموعی طور پر، انسولین سگنلنگ خلیے میں گلائکوجن اسٹورز کو محفوظ رکھنے کے لیے گلائکوجینولائسس کو کم کرتی ہے اور گلائکوجینسیس کو متحرک کرتی ہے۔ تاریخی اہمیت گلائکوجن فاسفوریلیز دریافت ہونے والا پہلا ایلوسٹرک انزائم تھا۔ اسے الگ تھلگ کیا گیا تھا اور اس کی سرگرمی کی تفصیل کارل ایف کوری، گیرہارڈ شمٹ اور گرٹی ٹی کوری نے بتائی تھی۔ ارڈا گرین اور گرٹی کوری نے اسے پہلی بار 1943 میں کرسٹلائز کیا اور اس بات کی وضاحت کی کہ گلائکوجن فاسفوریلیز اپنی فاسفوریلیشن حالت کے ساتھ ساتھ اے ایم پی کی موجودگی کی بنیاد پر آر یا ٹی ریاستوں میں یا تو یا بی شکلوں میں موجود ہے۔ مزید دیکھیں اے ایم پی ڈیمینیس کی کمی (ایم اے ڈی ڈی) گلائکوجینولائسس میک آرڈل بیماری (جی ایس ڈی-وی) میٹابولک مایوپیتھیس پیورین نیوکلیوٹائڈ سائیکل § پیتھولوجی حوالہ جات مزید پڑھنا بیرونی روابط گلائکوجن اسٹوریج بیماری کی قسم VI-اس کی بیماری ای سی پر جین ریویوز/این سی بی آئی/این آئی ایچ/یو ڈبلیو اندراج