Cyanase
انزائم سائانیز (جسے سائانیٹ ہائیڈریٹیز یا سائانیٹ لائاز بھی کہا جاتا ہے)، امونیا اور کاربن ڈائی آکسائیڈ پیدا کرنے کے لیے سائانیٹ کے بائی کاربونیٹ پر منحصر میٹابولزم کو متحرک کرتا ہے۔ اس انزائم کا منظم نام کاربامیٹ ہائیڈرولائز ہے۔ ای کولی میں، سائانیز ایک انڈوسیبل انزائم ہے اور اسے سین ایس جین کے ذریعے انکوڈ کیا جاتا ہے۔ سائانیٹ ایک زہریلا آئن ہے، اور سائانیز میٹابولزم کو کاربن ڈائی آکسائیڈ اور امونیا کی سودمند مصنوعات میں اتپریرک کرتا ہے۔ انزائم رد عمل سائانیز زہریلے سائانیٹ کے میٹابولک تبدیلی کو کاربامیٹ (H2NCOO−) میں اتپریرک کرتا ہے۔ یہ انزائم پہلے سائانیٹ کو کاربامیٹ میں تبدیل کرنے کو متحرک کر کے ایسا کرتا ہے، جو پھر بے ساختہ کاربن ڈائی آکسائیڈ اور امونیا میں تحلیل ہو جاتا ہے: سائانیٹ (او سی این −) + ایچ سی او 3 − + ایچ + کاربامیٹ (ایچ 2 این سی او او −) + سی او 2 کاربامیٹ (ایچ 2 این سی او او −) + ایچ + این ایچ 3 + سی او 2 (بے ساختہ) نتیجے میں خالص رد عمل یہ ہے: سائانیٹ (او سی این −) + ایچ سی او 3 − + 2 ایچ + این ایچ 3 + 2 سی او 2 حرکی میکانزم ایک تیز توازن ہے جہاں بائی کاربونیٹ اور سائانیٹ دونوں سبسٹریٹ کے طور پر کام کرتے ہیں۔ بائی کاربونیٹ پروڈکشن کاربامیٹ میں سائانیز کے لیے ری سائیکلنگ سبسٹریٹ کا کام کرتا ہے جو پھر میٹابولزم کو مکمل کرنے کے لیے تحلیل ہو جاتا ہے، بجائے اس کے کہ ہائیڈرولیسس رد عمل کے ذریعے میٹابولزم ہو جیسا کہ پہلے خیال کیا جاتا تھا۔ ایک مثبت چارج شدہ فعال جگہ دو آئن بائنڈنگ سائٹس کے ساتھ ایک جیب بناتی ہے، جو آئنک تعامل کے ذریعے بندھی ہوتی ہے۔ مثبت طور پر چارج شدہ امینو ایسڈ جو پروٹین بناتے ہیں ذیلی اکائیوں کے درمیان اس جگہ کو بنانے میں مدد کرتے ہیں۔ یہ ملحقہ آئن بائنڈنگ سائٹ ڈھانچہ سائانیٹ اور بائی کاربونیٹ کے ایک کمپلیکس کو ایڈجسٹ کرتا ہے، جس سے کاربامیٹ پیدا کرنے والے رد عمل کو آگے بڑھنے کی اجازت ملتی ہے۔ انزائم کی ساخت کچھ بیکٹیریا اس انزائم کے ذریعے ماحولیاتی سائانیٹ کو خراب کر کے اس کے زہریلے پن پر قابو پا سکتے ہیں۔ سائانیٹ ہائیڈریٹیس بیکٹیریا اور پودوں میں پایا جاتا ہے۔ سیانیز ایک ہوموڈیکیمر کے طور پر فعال ہے، جو ڈائمرز کے 5 کمپلیکس پر مشتمل ہے۔ ان مونومر ذیلی اکائیوں میں سے ہر ایک 17 کے ڈی اے ہے اور سبسٹریٹس کے نصف سائٹ بائنڈنگ کی حمایت کرتا ہے۔ سائانیز مونومر دو ڈومینز پر مشتمل ہے۔ این-ٹرمینل ڈومین ڈی این اے بائنڈنگ الفا-ہیلکس بنڈل موٹف سے ساختی مماثلت ظاہر کرتا ہے۔ سی-ٹرمینل ڈومین میں ایک 'اوپن فولڈ' ہوتا ہے جس میں دوسرے پروٹینوں کے لیے کوئی ساختی ہم آہنگی نہیں ہوتی ہے۔ ڈائمر ڈھانچہ سی-ٹرمینل ڈومینز کو آپس میں جڑے ہوئے ظاہر کرتا ہے، اور ان ڈائمرز کے پینٹیمر کے ذریعہ ایک ڈیکیمر تشکیل پاتا ہے۔ انزائم کا فعال مقام ڈائمرز کے درمیان واقع ہوتا ہے اور ہوموڈیکیمر کی چار ملحقہ ذیلی اکائیوں کے باقیات پر مشتمل ہوتا ہے۔ مونومر میں ان دونوں ڈومینز کو جوڑنا واحد سسٹین ریسیڈیو ہے۔ ڈائیسلفائیڈ بانڈ 156 امینو ایسڈ اکائیوں کو جوڑتا ہے۔ پینٹیمر اور ڈیکیمر کے بڑے کمپلیکس کی تشکیل کے لیے سائانیٹ، یا ایزائڈ جیسے سبسٹریٹ اینالاگ کی موجودگی کی ضرورت ہوتی ہے۔ حتمی مقامی انزائم کمپلیکس 5 ڈائمر کا ایک کمپلیکس ہے۔ سائانیز کی کرسٹلائزیشن سے پتہ چلتا ہے کہ سائانیز کرسٹل غیر متناسب اکائی میں ایک ہوموڈیکیمر کے ساتھ ٹرائکلینک ہوتے ہیں۔ سائانیز کی فعال جگہ دو آئنوں، بائی کاربونیٹ اور سائانیٹ کو ایڈجسٹ کرتی ہے۔ تین اتپریرک باقیات، Arg96، Glu99، اور Ser122، یہ جیب بناتے ہیں جو آئنک تعاملات کے ساتھ آئنوں کو مستحکم کرتے ہیں۔ مثبت چارج شدہ اور قطبی امینو ایسڈ کے باقیات فعال سائٹ کو آئنوں کو باندھنے کی اجازت دیتے ہیں۔ فعال سائٹ ڈائمرز کے درمیان بیٹھتی ہے، جسے ہر مونومر میں آرگ 96 نے قریب قریب ہونے کے لیے نوٹ کیا ہے۔ سیانیز کی ساخت اس کی پروکیریوٹک اور یوکیریوٹک شکلوں میں ایک جیسی دکھائی گئی ہے۔ انزائیم ایکٹیویٹی سائانیز کو ٹرانسکرپشن اور اس کی انزائیمیٹک سرگرمی دونوں میں منظم کیا جاتا ہے۔ سائانیز کی نقل کو ایک زہریلے آئن، ایکسٹرا سیلولر سائانیٹ کی موجودگی کے ساتھ بلند کیا جاتا ہے، لیکن اضافی ارجنائن، اتپریرک امینو ایسڈ کی موجودگی سے بھی کم کیا جاتا ہے۔ سیانیز کو سیانیٹ پارمیز کے ذریعے اتپریرک ہونے والے رد عمل کی پیداوار کی ضرورت ہوتی ہے۔ سائانیز کی سرگرمی اس کے سبسٹریٹس، سائانیٹ اور بائی کاربونیٹ کے ارتکاز پر بھی منحصر ہے۔ کیونکہ بائی کاربونیٹ خود ایک ری سائیکلنگ سبسٹریٹ ہے اور سائانیز کی حرکیات میں ایک تیز رفتار اور بے ترتیب توازن شامل ہے، بائی کاربونیٹ ایک انزائم انفیکٹر کے طور پر بھی کام کر سکتا ہے۔ کم ارتکاز پر، بائی کاربونیٹ غیر مسابقتی روکاوٹ ظاہر کرتا ہے، جہاں یہ انزائم کے آئنک بائنڈنگ سائٹس میں سے کسی ایک سے جڑا ہوتا ہے، اور سائانیٹ بائنڈنگ کو روکتا ہے، یا بائی کاربونیٹ ایک بار پھر جڑا سکتا ہے تاکہ انزائم کمپلیکس اپنے ڈبل آئنین فعال سائٹ میں دو بائی کاربونیٹس سے جڑا ہو۔ زیادہ ارتکاز پر، رجحان غیر مسابقتی روک تھام کی طرف بڑھتا ہے، جہاں غلط، ڈیڈ اینڈ کمپلیکس کو بائنڈنگ ایکشن دوبارہ شروع کرنے سے پہلے ابتدائی الگ الگ اکائیوں میں تحلیل ہونا ضروری ہے۔ سبسٹریٹ کی روک تھام کا سبب بننے والے انزائم کے ساتھ سائانیٹ اور بائی کاربونیٹ کمپلیکس کے اس بے ترتیب توازن کو پنگ پونگ کی روک تھام کہا جاتا ہے۔ فعال مطابقت سائانیز پودوں اور مائیکرو بیکٹیریا کے لیے ایک اہم انزائم ہے کیونکہ سائانیٹ ایک زہریلا مادہ ہے جو بہت سے ماحول میں پایا جاتا ہے۔ مزید سیانیز سرگرمی کو سین ایچ میں انکوڈ کیا گیا ہے، جو کہ صرف سمندری سیانوبیکٹیریا میں پایا جانے والا جین ہے۔ ایک ڈوڈیکیپیپٹائڈ ہے، جو سائانیٹ کے این-ٹرمینس کے قریب ایک جزوی خطہ ہے، جو ایک ناول کیٹیشنک α-ہیلیکل اینٹی مائکروبیل پیپٹائڈ کے طور پر ہے، جسے CL 14-25 کے ذریعہ جانا جاتا ہے۔ نائٹریفائرز میں نائٹروجن کو ٹھیک کرنے کے لیے سیانیز ایک انرجی میٹابولائزر کے طور پر بھی اہم ہے۔ سیانیٹ آبی اور زمینی ماحولیاتی نظام میں نائٹروجن کی کمی کا ایک اہم ذریعہ ہے، اور اگرچہ یہ ایک زہریلا آئن ہے، لیکن اسے سیانیز انزائم کے ذریعے امونیم اور کاربن ڈائی آکسائیڈ میں تبدیل کیا جا سکتا ہے، جو جاندار کو توانائی بخش نائٹروجن مرکبات فراہم کرتا ہے۔ سائانیز کی سرگرمی بائی کاربونیٹ کے موجود ہونے پر بہت زیادہ منحصر ہے، اور اس رکاوٹ پر قابو پانے کے لیے، ایک مطالعہ میں سائانیز اور کاربونک این ہائیڈریس کا مشترکہ استعمال کیا گیا ہے۔ حوالہ جات پروٹین ڈومینز ای سی 4.2.1