एंजाइम संरचना और वर्गीकरण
एंजाइम संरचना और वर्गीकरण एंजाइमोलॉजी का वह हिस्सा है जो बताता है कि एंजाइम किससे बने होते हैं, कैसे उनकी त्रि-आयामी आकृति एक उत्प्रेरक स्थल बनाती है, और कैसे हजारों ज्ञात एंजाइमों को एक व्यवस्थित नामकरण योजना में व्यवस्थित किया जाता है। यह प्रोटीन वास्तुकला को उत्प्रेरक कार्य से जोड़ता है और जीव विज्ञान और चिकित्सा में एंजाइमों की पहचान और तुलना करने के लिए उपयोग की जाने वाली साझा शब्दावली प्रदान करता है।
Definition
एंजाइम प्रोटीन (और, कुछ मामलों में, RNA) होते हैं जो जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करते हैं; उनकी संरचना एक सबस्ट्रेट-बाध्यकारी सक्रिय स्थल निर्धारित करती है, और उन्हें EC नंबरिंग प्रणाली का उपयोग करके उनके द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया के प्रकार के अनुसार व्यवस्थित रूप से वर्गीकृत किया जाता है।
Scope
यह क्षेत्र पाठक को एंजाइम उत्प्रेरण के संरचनात्मक आधार और एंजाइमों के नामकरण और वर्गीकरण के लिए उपयोग की जाने वाली परंपराओं से परिचित कराता है। इसमें प्रोटीन संरचना और सक्रिय स्थल, एंजाइम कमीशन (EC) नंबरिंग प्रणाली, कोफ़ैक्टर और प्रोस्थेटिक समूह, प्रोटीन फोल्डिंग और कार्यात्मक एंजाइमों में संयोजन, और आइसोएंजाइम (एक ही उत्प्रेरक गतिविधि के कई आणविक रूप) शामिल हैं। यह इन्हें जैव रसायन में संदर्भ विषयों के रूप में मानता है और नैदानिक या खुराक मार्गदर्शन का स्रोत नहीं है।
Sub-topics
Core questions
- एक प्रोटीन की त्रि-आयामी संरचना एक उत्प्रेरक सक्रिय स्थल कैसे बनाती है?
- एंजाइमों का नामकरण और वर्गीकरण व्यवस्थित रूप से कैसे किया जाता है?
- एंजाइमों को किन गैर-प्रोटीन कोफ़ैक्टरों की आवश्यकता होती है, और वे कैसे बंधते हैं?
- एक अनफोल्डेड पॉलीपेप्टाइड उत्प्रेरण के लिए आवश्यक सटीक फोल्ड तक कैसे पहुँचता है?
- एकल उत्प्रेरक गतिविधि अक्सर कई अलग-अलग आणविक रूपों के रूप में क्यों मौजूद होती है?
Key concepts
- सक्रिय स्थल और उत्प्रेरक अवशेष
- सबस्ट्रेट विशिष्टता
- एंजाइम कमीशन (EC) वर्गीकरण
- कोफ़ैक्टर, कोएंजाइम और प्रोस्थेटिक समूह
- एपोएंजाइम और होलोएंजाइम
- प्रोटीन फोल्डिंग और चतुर्धातुक संयोजन
- आइसोएंजाइम (कई आणविक रूप)
Key theories
- प्रेरित फिट
- सबस्ट्रेट बंधन एंजाइम में एक संरूपण परिवर्तन को प्रेरित करता है ताकि सक्रिय स्थल स्वयं को सबस्ट्रेट के चारों ओर ढाल ले, जो विशिष्टता की पुरानी कठोर लॉक-एंड-की तस्वीर को परिष्कृत करता है।
- अनफिन्सन की थर्मोडायनामिक परिकल्पना
- एक प्रोटीन की मूल मुड़ी हुई संरचना, और इसलिए उसकी उत्प्रेरक क्षमता, शारीरिक परिस्थितियों में उसके अमीनो-एसिड अनुक्रम द्वारा निर्धारित होती है, जिसका अर्थ है कि फोल्डिंग जानकारी स्वयं अनुक्रम में एन्कोड की जाती है।
Mechanisms
एक एंजाइम का अमीनो-एसिड अनुक्रम एक परिभाषित त्रि-आयामी संरचना में मुड़ता है जो विशेष अवशेषों को एक साथ लाकर एक सक्रिय स्थल बनाता है, जहाँ सबस्ट्रेट्स बंधते हैं और रसायन विज्ञान को गति मिलती है। कई एंजाइमों को उत्प्रेरक तंत्र को पूरा करने के लिए अतिरिक्त रूप से कोफ़ैक्टर या प्रोस्थेटिक समूहों की आवश्यकता होती है, और कई केवल मुड़े हुए, अक्सर बहु-उपइकाई, संयोजन के रूप में कार्य करते हैं। एक ही उत्प्रेरक गतिविधि को विभिन्न जीनों द्वारा एन्कोड किए गए या विभिन्न उपइकाइयों से संयोजित कई संरचनात्मक रूप से भिन्न आइसोएंजाइमों द्वारा किया जा सकता है। इन सभी में, EC प्रणाली एक प्रतिक्रिया-आधारित लेबल प्रदान करती है जो एक दी गई उत्प्रेरक क्रिया को एक अद्वितीय संख्यात्मक पहचानकर्ता से जोड़ती है।
Clinical relevance
एंजाइम संरचना और वर्गीकरण को समझना इस बात का आधार है कि प्रयोगशाला चिकित्सा और औषध विज्ञान में एंजाइमों की पहचान, माप और चर्चा कैसे की जाती है। आइसोएंजाइम पैटर्न और एंजाइम वर्गीकरण इस बात की जानकारी देते हैं कि नैदानिक एंजाइम परख और एंजाइम-लक्षित दवाओं की कल्पना कैसे की जाती है। यह प्रविष्टि संरचनात्मक और नामकरण ढांचे पर शैक्षिक पृष्ठभूमि है और नैदानिक या उपचार निर्णयों का आधार नहीं है।
Evidence & guidelines
एंजाइम नामकरण का रखरखाव इंटरनेशनल यूनियन ऑफ बायोकेमिस्ट्री एंड मॉलिक्यूलर बायोलॉजी (IUBMB) की नामकरण समिति द्वारा किया जाता है और ENZYME डेटाबेस जैसे सार्वजनिक संसाधनों में इसे संग्रहित किया जाता है, जो मिलकर जैव रसायन में उपयोग किए जाने वाले EC नंबरिंग को परिभाषित करते हैं।
History
एंजाइम संरचना का व्यवस्थित अध्ययन इस मान्यता के बाद हुआ कि एंजाइम प्रोटीन हैं और बीसवीं सदी के मध्य में पहली एंजाइम संरचनाओं का निर्धारण हुआ। कोशलैंड का प्रेरित-फिट प्रस्ताव (1958) और अनफिन्सन के फोल्डिंग अध्ययन (1973 में उनके संश्लेषण में परिणत कार्य) ने अनुक्रम, संरचना और उत्प्रेरक कार्य को जोड़ा, जबकि मार्कर और मोलर के 1959 के कई आणविक रूपों के विवरण ने आइसोएंजाइम अवधारणा को प्रस्तुत किया। समानांतर में, एंजाइम कमीशन ने एक प्रतिक्रिया-आधारित वर्गीकरण स्थापित किया जो, आज IUBMB और ENZYME डेटाबेस के माध्यम से बनाए रखा जाता है, प्रत्येक विशेषता वाली गतिविधि को एक अद्वितीय EC संख्या देता है।
Key figures
- Christian B. Anfinsen
- Daniel E. Koshland
- Clement L. Markert
- Amos Bairoch
Related topics
Seminal works
- koshland-1958
- anfinsen-1973
- markert-moller-1959
- bairoch-2000
Frequently asked questions
- एंजाइम वर्गीकरण वास्तव में क्या वर्गीकृत करता है?
- एंजाइम कमीशन प्रणाली एंजाइमों को उनके द्वारा उत्प्रेरित रासायनिक प्रतिक्रिया के प्रकार से वर्गीकृत करती है, न कि उनकी संरचना या स्रोत से, प्रत्येक गतिविधि को चार-भाग वाली EC संख्या प्रदान करती है।
- क्या सभी एंजाइम प्रोटीन होते हैं?
- अधिकांश एंजाइम प्रोटीन होते हैं जिनकी मुड़ी हुई संरचना सक्रिय स्थल बनाती है, लेकिन कुछ उत्प्रेरक गतिविधियाँ RNA अणुओं (राइबोजाइम) द्वारा की जाती हैं; यह क्षेत्र उन प्रोटीन एंजाइमों पर केंद्रित है जो चयापचय पर हावी होते हैं।