Glutathione reductase
گلوٹاتھیون ریڈکٹیس (جی آر) جسے گلوٹاتھیون-ڈیسلفائیڈ ریڈکٹیس (جی ایس آر) بھی کہا جاتا ہے ایک انزائم ہے جسے انسانوں میں جی ایس آر جین کے ذریعے انکوڈ کیا جاتا ہے۔ گلوٹاتھیون ریڈکٹیس (ای سی 1.8.1.7) گلوٹاتھیون ڈائیسلفائڈ (جی ایس ایس جی) کی کمی کو سلف ہائیڈریل فارم گلوٹاتھیون (جی ایس ایچ) میں اتپریرک کرتا ہے، جو آکسیڈیٹیو تناؤ کے خلاف مزاحمت کرنے اور خلیے کے کم ہونے والے ماحول کو برقرار رکھنے میں ایک اہم مالیکیول ہے۔ گلوٹاتھیون ریڈکٹیس ڈائمرک ڈائیسلفائڈ آکسیڈوریڈکٹس کے طور پر کام کرتا ہے اور جی ایس ایس جی کے مساوی ایک مولر کو جی ایس ایچ کے دو مولر مساوی تک کم کرنے کے لیے ایف اے ڈی مصنوعی گروپ اور این اے ڈی پی ایچ کا استعمال کرتا ہے: گلوٹاتھیون ریڈکٹیس تمام ریاستوں کے درمیان محفوظ ہے۔ بیکٹیریا، خمیر اور جانوروں میں، ایک گلوٹاتھیون ریڈکٹیس جین پایا جاتا ہے ؛ تاہم، پودوں کے جینوم میں، دو جی آر جین انکوڈ ہوتے ہیں۔ ڈروسفیلا اور ٹرائیپانوسومز میں کوئی جی آر بالکل نہیں ہوتا ہے۔ ان حیاتیات میں، گلوٹاتھیون کی کمی بالترتیب تھیوریڈوکسن یا ٹرائیپانوتھیون نظام کے ذریعے کی جاتی ہے۔ فنکشن گلوٹاتھیون مناسب فنکشن کو برقرار رکھنے اور انسانی خلیوں میں آکسیڈیٹیو تناؤ کو روکنے میں کلیدی کردار ادا کرتا ہے۔ یہ ہائیڈروکسیل ریڈیکلز، سنگلٹ آکسیجن، اور مختلف الیکٹروفائلوں کے لیے صفائی کرنے والے کے طور پر کام کر سکتا ہے۔ کم شدہ گلوٹاتھیون انزائم گلوٹاتھیون پیرو آکسائیڈیز کی آکسیڈائزڈ شکل کو کم کرتا ہے، جو بدلے میں ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ (H2O2) کو کم کرتا ہے، جو خلیے کے اندر ایک خطرناک رد عمل والی نوع ہے۔ [ریڈوکس رد عمل کی درج ذیل مثال میں، دائیں طرف کا تیر الٹا ہوتا ہے ؛ یہ اوپر کی طرف ہونا چاہیے نہ کہ نیچے کی طرف۔] اس کے علاوہ، یہ زینو بائیوٹکس کے میٹابولزم اور کلیئرنس میں کلیدی کردار ادا کرتا ہے، بعض ڈیٹوکسائنگ انزائموں میں کوفیکٹر کے طور پر کام کرتا ہے، نقل و حمل میں حصہ لیتا ہے، اور اینٹی آکسیڈنٹس جیسے وٹامن ای اور سی کو ان کی رد عمل والی شکلوں میں دوبارہ پیدا کرتا ہے۔ خلیے میں موجود جی ایس ایس جی/جی ایس ایچ کا تناسب خلیے کے آکسیڈیٹیو توازن کو مناسب طریقے سے برقرار رکھنے میں ایک کلیدی عنصر ہے، یعنی یہ ضروری ہے کہ خلیہ کم شدہ گلوٹاتھیون کی اعلی سطح اور آکسیڈائزڈ گلوٹاتھیون ڈائیسلفائیڈ کی نچلی سطح کو برقرار رکھے۔ یہ تنگ توازن گلوٹاتھیون ریڈکٹیس کے ذریعے برقرار رکھا جاتا ہے، جو جی ایس ایس جی کی کمی کو جی ایس ایچ میں متحرک کرتا ہے۔ انسانی erythrocytes سے ساخت گلوٹاتھیون ریڈکٹیس ایک ہوموڈیمر ہے جو 52Kd مونومرز پر مشتمل ہے، ہر ایک 3 ڈومینز پر مشتمل ہے۔ جی آر سنگل شیٹ، ڈبل لیئرڈ ٹوپولوجی کو ظاہر کرتا ہے جہاں ایک مخالف متوازی بیٹا شیٹ بڑے پیمانے پر ایک چہرے پر سالوینٹ کے سامنے آتی ہے جبکہ دوسرے چہرے پر بے ترتیب کنڈلی سے ڈھکی ہوتی ہے۔ اس میں این اے ڈی پی ایچ بائنڈنگ ڈومین، ایف اے ڈی بائنڈنگ ڈومین اور ڈائمرائزیشن ڈومین شامل ہیں۔ ہر مونومر میں 478 باقیات اور ایک ایف اے ڈی مالیکیول ہوتا ہے۔ جی آر ایک تھرموسٹیبل پروٹین ہے، جو 65 ڈگری سیلسیس تک فنکشن کو برقرار رکھتا ہے۔ رد عمل کے طریقہ کار کے اقدامات: تخفیف نصف جی آر کا عمل دو الگ الگ نصف رد عمل کے ذریعے آگے بڑھتا ہے، ایک تخفیف نصف طریقہ کار جس کے بعد آکسیڈیٹیو نصف ہوتا ہے۔ پہلے نصف میں، این اے ڈی پی ایچ جی ایس آر میں موجود ایف اے ڈی کو ایک عارضی ایف اے ڈی ایچ-آئن پیدا کرنے کے لیے کم کر دیتا ہے۔ یہ آئن پھر جلدی سے Cys58-Cys63 کے ڈائیسلفائیڈ بانڈ کو توڑ دیتا ہے، جس سے ایک قلیل مدتی کوولینٹ بانڈ بنتا ہے جو فلاوین اور Cys63 کے درمیان ایک مستحکم چارج ٹرانسفر کمپلیکس ہے۔ اب آکسائڈائزڈ این اے ڈی پی + جاری کیا جاتا ہے اور بعد میں اس کی جگہ این اے ڈی پی ایچ کا ایک نیا مالیکیول لے لیتا ہے۔ یہ میکانزم کے نام نہاد تخفیف نصف کا اختتام ہے۔ آکسیڈیٹیو نصف میکانزم کے آکسیڈیٹیو نصف میں، سیس 63 نیوکلیوفیلک طور پر جی ایس ایس جی مالیکیول (اس 467 کے ذریعہ فروغ دیا گیا) میں قریب ترین سلفایڈ یونٹ پر حملہ کرتا ہے، جو ایک مخلوط ڈائیسلفایڈ بانڈ (جی ایس-سیس 58) اور جی ایس-آئنین بناتا ہے۔ اس کا جی ایس آر کا 467 پھر جی ایس ایچ کے پہلے مالیکیول کو چھوڑنے کے لیے جی ایس آئن کو پروٹونٹ کرتا ہے۔ اگلا، سیس 63 نیوکلیوفیلک طور پر سیس 58 کے سلفایڈ پر حملہ کرتا ہے، جس سے ایک جی ایس-آئن خارج ہوتا ہے، جو بدلے میں ایک سالوینٹ پروٹون اٹھاتا ہے اور انزائم سے خارج ہوتا ہے، اس طرح دوسرا جی ایس ایچ بنتا ہے۔ لہذا، ہر جی ایس ایس جی اور این اے ڈی پی ایچ کے لیے، دو کم شدہ جی ایس ایچ مالیکیول حاصل کیے جاتے ہیں، جو سیل میں رد عمل والی آکسیجن پرجاتیوں کو صاف کرنے والے اینٹی آکسیڈنٹس کے طور پر دوبارہ کام کر سکتے ہیں۔ وٹرو میں روک تھام، گلوٹاتھیون ریڈکٹیس کو سوڈیم آرسینائٹ اور میتھیلیٹڈ آرسینٹ میٹابولائٹس کی کم تعداد سے روکا جاتا ہے، لیکن ویو میں، سوڈیم آرسینٹ کے ذریعہ اہم گلوٹاتھیون ریڈکٹیس روک تھام صرف 10 ملی گرام/کلوگرام/دن پر رہی ہے۔ گلوٹاتھیون ریڈکٹیس کو کچھ فلاونائڈز بھی روکتے ہیں، جو پودوں کے ذریعہ تیار کردہ روغنوں کی ایک کلاس ہے۔ طبی اہمیت جی ایس ایچ ایک کلیدی سیلولر اینٹی آکسیڈینٹ ہے اور الیکٹروفیلک زینو بائیوٹکس کے فیز 2 میٹابولک کلیئرنس میں اہم کردار ادا کرتا ہے۔ اس نازک توازن کو متاثر کرنے والے جی ایس ایچ راستے اور انزائموں کی اہمیت حالیہ برسوں میں توجہ کی سطح میں اضافہ کر رہی ہے۔ اگرچہ گلوٹاتھیون ریڈکٹیس بہت سی دواسازی کے لیے ایک پرکشش ہدف رہا ہے، لیکن آج تک گلوٹاتھیون ریڈکٹیس سے متعلق کوئی کامیاب علاج معالجہ نہیں بنایا گیا ہے۔ خاص طور پر، گلوٹاتھیون ریڈکٹیس اینٹی ملیریا کے لیے ایک اچھا ہدف معلوم ہوتا ہے، کیونکہ ملیریا پرجیوی پلازموڈیم فالسیپیرم کے گلوٹاتھیون ریڈکٹیس میں ممالیہ گلوٹاتھیون ریڈکٹیس کے مقابلے میں نمایاں طور پر مختلف پروٹین فولڈ ہوتا ہے۔ پی۔ فالسیپیرم کے لیے مخصوص دوائیوں کو ڈیزائن کرنے سے میزبان کو متاثر نہ کرتے ہوئے پرجیوی میں آکسیڈیٹیو تناؤ کو منتخب طور پر پیدا کرنا ممکن ہو سکتا ہے۔ جی آر ٹارگیٹنگ مرکبات کی دو اہم کلاسیں ہیں: جی ایس ایس جی بائنڈنگ کے انفیکٹر، یا ڈائمرائزیشن: ری ایکٹیو الیکٹروفائلز جیسے گولڈ کمپاؤنڈز، اور فلورونافتھوکینونز۔ ایسی دوائیں جو گلوٹاتھیون ریڈکٹیس کو دوبارہ پیدا کرنے کے لیے استعمال کرتی ہیں، جیسے کہ ریڈوکس سائیکلرز۔ اس قسم کے مرکبات کی دو مثالیں میتھلین بلیو اور نیفتھوکینون ہیں۔ برکینا فاسو میں کیے گئے کلینیکل ٹرائلز نے نیفتھوکینون کے ساتھ ملیریا کا علاج کرتے وقت ملے جلے نتائج کا انکشاف کیا ہے۔ سرخ خون کے خلیوں جیسے آکسیڈیٹیو تناؤ کی اعلی سطح کے سامنے آنے والے خلیوں میں، اس رد عمل کے لیے درکار این اے ڈی پی ایچ کی پیداوار کے لیے گلوکوز کی کھپت کا 10 فیصد تک پینٹوز فاسفیٹ راستے (پی پی پی) کی طرف بھیجا جا سکتا ہے۔ اریتھروسائٹس کے معاملے میں، اگر پی پی پی غیر فعال ہے، تو سیل میں آکسیڈیٹیو تناؤ سیل لائسس اور انیمیا کا باعث بنے گا۔ لوپس ایک آٹو امیون عارضہ ہے جس میں مریض زیادہ مقدار میں اینٹی باڈیز تیار کرتے ہیں جو ڈی این اے اور خلیوں کے دیگر اجزاء پر حملہ کرتے ہیں۔ ایک حالیہ مطالعہ میں، مطالعہ میں افریقی امریکیوں میں گلوٹاتھیون ریڈکٹیس جین میں ایک واحد نیوکلیوٹائڈ پولیمرفزم (ایس این پی) لیوپس کے ساتھ انتہائی وابستہ پایا گیا۔ لوپس والے افریقی امریکیوں کو بھی اپنے ٹی خلیوں میں کم گلوٹاتھیون کا اظہار کرنے کے لیے دکھایا گیا ہے۔ مطالعہ کے مصنفین کا خیال ہے کہ گلوٹاتھیون ریڈکٹیس کی سرگرمی میں کمی افریقی امریکیوں میں لوپس کے ساتھ رد عمل والی آکسیجن کی بڑھتی ہوئی پیداوار میں معاون ثابت ہوسکتی ہے۔ چوہوں میں، گلوٹاتھیون ریڈکٹیس کو آکسیڈیٹیو برسٹ میں شامل کیا گیا ہے، جو مدافعتی ردعمل کا ایک جزو ہے۔ آکسیڈیٹیو برسٹ ایک دفاعی طریقہ کار ہے جس میں نیوٹروفیل بیرونی خلیوں کو تباہ کرنے کے لیے بیکٹیریا یا فنگس کے آس پاس رد عمل والی آکسیڈیٹیو پرجاتیوں کو پیدا کرتے ہیں اور چھوڑتے ہیں۔ گلوٹاتھیون ریڈکٹیس کی کمی والے نیوٹروفیلز کو عام سطحوں پر جی آر کا اظہار کرنے والے نیوٹروفیلز کے مقابلے میں بیکٹیریا کے جواب میں زیادہ عارضی آکسیڈیٹیو پھٹ پیدا کرنے کے لیے دکھایا گیا تھا۔ آکسیڈیٹیو پھٹنے کو برقرار رکھنے میں گلوٹاتھیون ریڈکٹیس کا طریقہ کار ابھی تک نامعلوم ہے۔ گلوٹاتھیون ریڈکٹیس کی کمی ایک نایاب عارضہ ہے جس میں گلوٹاتھیون ریڈکٹیس سرگرمی erythrocytes، leukocytes یا دونوں سے غیر حاضر ہے۔ ایک مطالعہ میں یہ عارضہ 30 سالوں کے دوران گلوٹاتھیون ریڈکٹیس کی کمی کے لیے کیے گئے 15,000 ٹیسٹوں میں صرف دو صورتوں میں دیکھا گیا۔ اسی مطالعہ میں، گلوٹاتھیون ریڈکٹیس کی کمی کا تعلق ایک مریض اور ان کے خاندان میں موتیابند اور فاویزم سے تھا، اور دوسرے مریض میں شدید غیر منسلک ہائپربیلروبینیمیا سے تھا۔ یہ تجویز کیا گیا ہے کہ گلوٹاتھیون ریڈوکس سسٹم (جس میں گلوٹاتھیون ریڈکٹیس ایک حصہ ہے) ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ سے آنکھوں کے لینس کے خلیوں کی حفاظت کے لیے تقریبا خصوصی طور پر ذمہ دار ہے کیونکہ ان خلیوں میں کیٹالیس کی کمی ہوتی ہے، ایک انزائم جو ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ کے ٹوٹنے کو متحرک کرتا ہے، اور گلوٹاتھیون ریڈکٹیس کی کمی والے افراد میں موتیابند کے واقعات کی اعلی شرح۔ کچھ مریض اپنی غذا میں کافی ربوفلاوین نہ کھانے کے نتیجے میں گلوٹاتھیون سرگرمی کی کمی کی سطح کا مظاہرہ کرتے ہیں۔ ربوفلاوین ایف اے ڈی کا پیش خیمہ ہے، جس کی کم شدہ شکل ڈائیسلفائیڈ بانڈ میں دو الیکٹران کا عطیہ کرتی ہے جو انزائم کے اتپریرک چکر کو شروع کرنے کے لیے گلوٹاتھیون ریڈکٹیز کی آکسیڈائزڈ شکل میں موجود ہوتا ہے۔ 1999 میں، ایک مطالعہ سے پتہ چلا کہ سعودی عرب میں جانچ پڑتال کرنے والے مردوں میں سے 17.8% اور 22.4% خواتین میں ربوفلاوین کی کمی کی وجہ سے گلوٹاتھیون ریڈکٹیز کی سرگرمی کم تھی۔ فاویزم سے تعلق فاویزم میں، مریضوں میں گلوکوز-6-فاسفیٹ ڈی ہائیڈروجنیز کی کمی ہوتی ہے، جو ان کے پینٹوز فاسفیٹ راستے میں ایک انزائم ہے جو گلوکوز-6-فاسفیٹ کو 6-فاسفوگلوکونو-δ-لییکٹون میں تبدیل کرتے ہوئے این اے ڈی پی + کو این اے ڈی پی ایچ میں کم کر دیتا ہے۔ گلوکوز-6-فاسفیٹ ڈی ہائیڈروجنیز کی کمی والے افراد میں گلوٹاتھیون ریڈکٹیز کے ذریعے آکسیڈائزڈ گلوٹاتھیون کی کمی کے لیے کم این اے ڈی پی ایچ دستیاب ہوتا ہے۔ اس طرح آکسیڈائزڈ اور کم شدہ گلوٹاتھیون کا ان کا بنیادی تناسب ان مریضوں کے مقابلے میں نمایاں طور پر زیادہ ہے جو عام طور پر گلوکوز-6-فاسفیٹ ڈی ہائیڈروجنیز کا اظہار کرتے ہیں، جس کی وجہ سے وہ رد عمل والی آکسیجن پرجاتیوں کی اعلی سطح کا مؤثر طریقے سے جواب دینے سے قاصر ہوتے ہیں، جو سیل لائسس کا سبب بنتا ہے۔ گلوٹاتھیون ریڈکٹیس سرگرمی کی نگرانی گلوٹاتھیون ریڈکٹیس کی سرگرمی کو آکسیڈیٹیو تناؤ کے اشارے کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ 340 این ایم پر جذب کے ساتھ، این اے ڈی پی ایچ کی کھپت کے ذریعے سرگرمی کی نگرانی کی جا سکتی ہے، یا تشکیل شدہ جی ایس ایچ کو ایلمین کے ریجینٹ کے ذریعے دیکھا جا سکتا ہے۔ متبادل طور پر سرگرمی کو آر او جی ایف پی (ریڈوکس حساس گرین فلوروسینٹ پروٹین) کا استعمال کرتے ہوئے ماپا جا سکتا ہے۔ پودوں میں جیسا کہ یہ انسانی خلیوں میں ہوتا ہے، گلوٹاتھیون ریڈکٹیس پودوں کے خلیوں کو رد عمل والی آکسیجن پرجاتیوں سے بچانے میں مدد کرتا ہے۔ پودوں میں، کم شدہ گلوٹاتھیون گلوٹاتھیون-ایسکوربیٹ سائیکل میں حصہ لیتا ہے جس میں کم شدہ گلوٹاتھیون ڈی ہائیڈرواسکوربیٹ کو کم کرتا ہے، جو ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ کی کمی کا ایک رد عمل والی ضمنی پیداوار ہے۔ خاص طور پر، گلوٹاتھیون ریڈکٹیس پودوں کے ابیوٹک تناؤ کے ردعمل میں معاون ہے۔ انزائم کی سرگرمی کو دھاتوں، میٹالائڈز، نمکیات، خشک سالی، یو وی تابکاری اور گرمی سے پیدا ہونے والے تناؤ کے جواب میں ماڈیول کیا گیا ہے۔ گلوٹاتھیون ریڈکٹیس کو پہلی بار 1955 میں ییل یونیورسٹی میں پی۔ جنمیڈا نے صاف کیا تھا۔ جنمیڈا نے این اے ڈی پی ایچ کو انزائم کے لیے بنیادی الیکٹران ڈونر کے طور پر بھی شناخت کیا۔ بعد میں گروپوں نے ایف اے ڈی اور تھائول گروپ کی موجودگی کی تصدیق کی، اور 1965 میں میکانزم کے لیے ایک ابتدائی طریقہ کار تجویز کیا گیا۔ گلوٹاتھیون ریڈکٹیس کی ابتدائی (کم ریزولوشن) ساخت کو 1977 میں حل کیا گیا تھا۔ اس کے بعد جلد ہی شلز اور دیگر کے ذریعہ 3 Å ڈھانچہ بنایا گیا۔ 1978 میں۔ ان ابتدائی تجربات کے بعد سے گلوٹاتھیون ریڈکٹیس کا مکمل مطالعہ کیا گیا ہے، اور اس کے بعد یہ آج تک کے سب سے زیادہ نمایاں انزائموں میں سے ایک ہے۔ انٹرایکٹو پاتھ وے کا نقشہ انٹرایکٹو پاتھ وے یہاں پایا جا سکتا ہے: پاتھ وے کا نقشہ حوالہ جات مزید پڑھنا اینٹی آکسیڈنٹس ای سی 1.8.1