Carbamoyl phosphate synthetase III
கார்பமாயில் பாஸ்பேட் சிந்தேடேஸ் III (சிபிஎஸ் III) என்பது கார்பமாயில் பாஸ்பேட் சிந்தேடேஸின் மூன்று ஐசோஃபார்ம்களில் ஒன்றாகும், இது பல உயிரினங்களில் கார்பமாயில் பாஸ்பேட்டின் செயலில் உற்பத்தியை ஊக்குவிக்கும் ஒரு நொதியாகும். சிபிஎஸ் III (இசி 6.3.5.5.) ஒரு லிகேஸ் (3.) இது கார்பன்-நைட்ரஜன் பிணைப்புகளை உருவாக்குகிறது (6.3.) அமிடோ-என்-டோனராக குளுட்டமைனுடன் (6.3.5.) (BRENDA ஐப் பார்க்கவும்). பெரும்பாலான மீன் இனங்கள் உட்பட பல நீர்வாழ் உயிரினங்கள் அம்மோனியோடெலிக் ஆகும், அதாவது அவை அம்மோனியாவை வளர்சிதை மாற்றக் கழிவுகளாக உற்பத்தி செய்கின்றன, அவை பொதுவாக அவற்றின் கில்கள் வழியாக பரவுவதன் மூலம் வெளியேற்றப்படுகின்றன. நிலப்பரப்பு முதுகெலும்புகளைப் போலவே, சில மீன் இனங்களும் யூரியாவை வளர்சிதை மாற்றக் கழிவுகளாக கணிசமாக சேர்க்கின்றன. இந்த நிகழ்வு லார்வா நிலைகளைப் பற்றியது, ஏனெனில் அவற்றில் அம்மோனியாவை வெளியேற்ற கில்கள் இல்லை, ஆனால் சில இனங்களில் வயது வந்தோருக்கான நிலையும் உள்ளது. யூரியாவால் பிரதிநிதித்துவப்படுத்தப்படும் வளர்சிதை மாற்றக் கழிவுகளின் விகிதத்தின் அடிப்படையில், இந்த இனங்கள் பகுதி அல்லது முழுமையாக யூரியோடெலிக் ஆகும். யூரியோடெலிக் இனங்கள் ஆர்னிதீன்-யூரியா சுழற்சி (ஓ. யூ. சி) வழியாக யூரியாவை உற்பத்தி செய்கின்றன, இதில் சிபிஎஸ் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. கார்பமாயில் பாஸ்பேட் சிந்தெடேஸ் I பெரும்பாலும் நிலப்பரப்பு முதுகெலும்புள்ள விலங்குகளால் பயன்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் சில நீர்வாழ் உயிரினங்கள் யூரியா உற்பத்தியைக் கையாள சிபிஎஸ் III ஐ நம்பியிருப்பதாகத் தெரிகிறது. குறிப்பிட்ட சூழலில் வாழும் உயிரினங்களுக்கு அம்மோனியாவுக்கு பதிலாக யூரியாவை வெளியேற்றுவதில் பல சாத்தியமான நன்மைகள் உள்ளன. எடுத்துக்காட்டாக, இது கார நீரில் அம்மோனியாவை விட சிறந்த பரவல் திறனை அனுமதிக்கிறது, மேலும் இது நீர் இழப்பைக் குறைக்கிறது, இது நுரையீரல் மீன் இனங்கள் போன்ற தண்ணீருக்கு வெளியே நீண்ட காலத்தை அனுபவிக்கும் இனங்களுக்கு முக்கியமானதாக இருக்கும். சிபிஎஸ் III அல்கோலாபியா இனத்தின் சிக்லிட்கள், நுரையீரல் மீன்கள், வளைகுடா டோட்ஃபிஷ் ஆப்சனஸ் பீட்டா, ரெயின்போ ட்ரௌட் ஆன்கோர்ஹின்கஸ் மைக்கிஸ், அட்லாண்டிக் ஹாலிபட் ஹிப்போக்ளோசஸ் ஹிப்போக்ளோசஸ், பெரிய வாய் பாஸ் மைக்ரோப்டெரஸ் சால்மாய்டுகள், பொதுவான கார்ப் சைப்ரினஸ் கார்பியோ மற்றும் ஸ்பைனி டாக்ஃபிஷ் ஸ்குவாலஸ் அகாந்தியா போன்ற எலாஸ்மோப்ராஞ்ச்களில் விவரிக்கப்பட்டுள்ளது. இதனால் இந்த நொதி வெவ்வேறு அளவு யூரியோட்டிலியைக் காட்டும் மீன்களுக்கு இடையில் விநியோகிக்கப்படுவதாகத் தெரிகிறது. எதிர்வினை பாதை ஆர்னிதீன்-யுரியா சுழற்சி சிபிஎஸ் III என்பது ஆர்னிதீன்-யுரியா சுழற்சியின் (ஓயுசி) முன்னோடியாகும். அம்மோனியாவை கேடபாலிக் கழிவுகளாக நேரடியாக வெளியேற்றாத உயிரினங்களில் இந்த பாதை நிகழ்கிறது. OUC இன் முக்கிய செயல்பாடு யூரியாவில் உள்ள அதிக நச்சு நைட்ரஜன் கழிவுகளை (NH3) மாற்றுவதாகும், இது குறைந்த நச்சுத்தன்மையைக் காட்டுகிறது. இந்த சுழற்சியில் ஐந்து உயிர்வேதியியல் எதிர்வினைகள் உள்ளன, அவற்றில் முதல் இரண்டு மைட்டோகாண்ட்ரியல் மேட்ரிக்ஸிலும் மற்ற மூன்று சைட்டோசோலிலும் நிகழ்கின்றன. மீன்களில், யூரியா சுழற்சி ஒரு சில டெலியோஸ்ட்களில் மட்டுமே காணப்படுகிறது, பெரும்பாலும் காற்று வளர்ப்பவர்கள் அல்லது கார நீர் போன்ற மிகவும் குறிப்பிட்ட சூழல்களில் வாழும் இனங்கள் மற்றும் எலாஸ்மோப்ராஞ்ச்கள். சிபிஎஸ் III சில எலாஸ்மோபிராஞ்சின் மைட்டோகாண்ட்ரியா மற்றும் ஒரு சில டெலியோஸ்ட்கள் கல்லீரல் மற்றும்/அல்லது எக்ஸ்ட்ராஹெபாடிக் திசுக்களில் காணப்படுகிறது. இது OUC சுழற்சியின் முதல் எதிர்வினையில் தலையிடுகிறது, இது சுழற்சியின் மற்ற பகுதிகளை கட்டுப்படுத்துவதால் முக்கியமானது. சி. பி. எஸ் III இவ்வாறு உயிரணுவில் உள்ள அம்மோனியாவின் அளவை ஒழுங்குபடுத்துவதில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது, யூரியாவை வெளியேற்றுவதற்காக மாற்றத் தொடங்குவதன் மூலம், அமினோ அமிலத் தொகுப்பைப் பராமரிக்க குறைந்தபட்ச செறிவைப் பராமரிக்கிறது. கார்பமோயில் பாஸ்பேட் தொகுப்பு சிபிஎஸ் III ஆல் வினையூக்கம் செய்யப்படும் எதிர்வினை பின்வருமாறுஃ 2 ஏடிபி + எல்-குளுட்டமைன் + எச். சி. ஓ 3-+ எச் 20 → 2 ஏடிபி + பை + எல்-குளுட்டமேட் + கார்பமோயில் பாஸ்பேட் இந்த எதிர்வினை மைட்டோகாண்ட்ரியல் மேட்ரிக்ஸில் நிகழ்கிறது மற்றும் 4 படிகளை உள்ளடக்கியதுஃ பைகார்பனேட் (எச். சி. ஓ 3−) ஒரு ஏடிபி பயன்படுத்தி பாஸ்பரிலேட்டட் செய்யப்படுகிறது, கார்பாக்ஸிபாஸ்பேட் (சிஹெச்ஓ 6பி 2-) குளுட்டமைனை உருவாக்குகிறது (சி 5 எச் 10 என் 2 ஓ 3) குளூட்டமேட் (சி 5 எச் 9 என் ஓ 4) மற்றும் அம்மோனியா (என் எச் 3) ஆக நீராற்பகுக்கப்படுகிறது. 1. மற்றும் 2. ஒரே நேரத்தில் நிகழ்கின்றன. கார்பாக்ஸிபாஸ்பேட் மீது அம்மோனியாவின் நியூக்ளியோஃபிலிக் பதிலீடு (-OH குழுவை-NH2 குழுவால் மாற்றுவது) இரண்டாவது ATP இல் கார்பமேட்டின் இடைநிலை தயாரிப்பு கார்பமேட் (CH2NO2−) நியூக்ளியோஃபிலிக் பதிலீட்டை உருவாக்குகிறது, இது கார்பாமாயில் பாஸ்பேட் () தயாரிப்பை உருவாக்குகிறது. சிபிஎஸ் III, சிபிஎஸ் I ஐப் போலவே, ஒரு என்-அசிடைல் குளூட்டமேட்-சார்பு காட்டுகிறது, அதாவது இந்த அலோஸ்டெரிக் விளைவு வினையூக்கத்தை செய்ய தேவைப்படுகிறது. கட்டமைப்பு சிபிஎஸ் III இரண்டு துணை அலகுகளால் ஆனதுஃ ஒரு சிந்த்டேஸ் மற்றும் ஒரு குளுட்டமினேஸ். இந்த இரண்டு துணை அலகுகளும் சின்டெடேஸின் என்-முனைய முனையால் இணைக்கப்பட்டதாகத் தெரிகிறது (ஹாங் மற்றும் பலர், 1994) வரிசையின் 38 முதல் அமினோ அமிலங்கள் (என்-முனைய வரிசை) மைட்டோகாண்ட்ரியாவில் இறக்குமதியைக் குறிக்க ஒரு மைட்டோகாண்ட்ரியல் சமிக்ஞை வரிசையைக் குறிக்கின்றன. குளுட்டமினேஸ் துணை அலகு Phe39 மற்றும் Ile407 க்கு இடையில் அமைந்துள்ளது, மேலும் இது இரண்டு களங்களாக பிரிக்கப்பட்டுள்ளதுஃ Phe39 மற்றும் ASP165 க்கு இடையில் ஒரு N-முனைய களம், மற்றும் Thr166 மற்றும் Ile407 க்கு இடையில் அமைந்துள்ள ஒரு C-முனைய குளுட்டமைன் அமைடு பரிமாற்ற களம் (GAT). சிஸ்டைன் எச்சமான சிஸ்ட்294 மற்றும் மூன்று ஹிஸ்டிடின் எச்சங்களான ஹிஸ்ட் 337, ஹிஸ்ட் 367 மற்றும் ஹிஸ்ட் 378 ஆகியவை குளுட்டமைன் சார்ந்த செயல்பாட்டிற்கு முக்கியமானவை என்று அடையாளம் காணப்பட்டுள்ளன. வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், இந்த எச்சங்கள் சிபிஎஸ் III குளுட்டமைனை ஒரு அடி மூலக்கூறாகப் பயன்படுத்த அனுமதிக்கின்றன. சின்டெடேஸ் துணை அலகு லைஸ்425 முதல் ஜிஎல்என்15032 (சி-முனைய முனை) வரை நீண்டுள்ளது மேலும் இது இரண்டு களங்களையும் கொண்டுள்ளது. முதலாவது Lys425 மற்றும் Ile977 இடையேயும், இரண்டாவது Met978 மற்றும் Gln1502 இடையேயும் அமைந்துள்ளது. ஒவ்வொன்றும் Arg719 மற்றும் ASP768 க்கு இடையில் மற்றும் Arg1260 மற்றும் Ile1304 க்கு இடையில் அமைந்துள்ள ஒரு ATP பிணைப்பு தளத்தைக் கொண்டிருக்கலாம். சி-முனையப் பகுதியில் சிபிஎஸ் III செயல்படத் தேவையான அலோஸ்டெரிக் விளைவு என்-அசிடைல்க்ளூட்டமேட் (என்ஏஜி) பொருத்துவதற்கான பிணைப்பு தளம் இருப்பதாக நம்பப்படுகிறது. சிபிஎஸ் I இல் இரண்டு சிஸ்டைன்கள் சிஸ் 1328 மற்றும் சிஸ் 1338 அடையாளம் காணப்பட்டுள்ளன, அவை என்ஏஜியை ஒரு அலோஸ்டெரிக் விளைபொருளாகப் பயன்படுத்துகின்றன, ஆனால் சிபிஎஸ் II இல் இல்லை, இது செயல்பாடு என்ஏஜியால் பாதிக்கப்படவில்லை. எனவே, இந்த இரண்டு சிஸ்டைன் எச்சங்களும் சிபிஎஸ் III இன் அலோஸ்டெரிக் செயல்பாட்டில் முக்கிய பங்கு வகிப்பதாகத் தெரிகிறது. சிபிஎஸ் I மற்றும் சிபிஎஸ் II சிபிஎஸ் III உடனான பரிணாமம் மற்றும் உறவு சிபிஎஸ் II ஐ விட சிபிஎஸ் I க்கு நெருக்கமாக உள்ளது. இந்த இரண்டு என்சைம்களும் ஒரே வழியில் செயல்படுகின்றன மற்றும் ஒரே அலோஸ்டெரிக் விளைவைப் பயன்படுத்துகின்றன. அவற்றுக்கிடையே உள்ள வேறுபாடு என்னவென்றால், சிபிஎஸ் III குளுட்டமைனை அடி மூலக்கூறாகப் பயன்படுத்துகிறது, அதே நேரத்தில் சிபிஎஸ் I அம்மோனியாவைப் பயன்படுத்துகிறது. இந்த நொதிகள் ஒருவருக்கொருவர் உருவானதாக நம்பப்படுகிறது. ஒரு கருதுகோள் என்னவென்றால், குளுட்டமினேஸ் மற்றும் அம்மோனியா சார்ந்த சிந்த்டேஸ் ஆகியவற்றிற்கான மரபணுக்களின் குறியீட்டின் இணைப்பிற்குப் பிறகு சிபிஎஸ் II முதலில் தோன்றியது. சிபிஎஸ் III பின்னர் குளுட்டமினேஸ் வரிசையின் நகலெடுப்பின் விளைவாக இருக்கும், இது இரண்டாவது குளுட்டமைன் பிணைப்பு தளத்தை உருவாக்குகிறது, இது என்-அசிடைல் குளுட்டமேட் அலோஸ்டெரிக் தளமாக உருவானது. கடைசி வகை, சிபிஎஸ் I குளுட்டமைனுக்கு பதிலாக அம்மோனியாவை அடி மூலக்கூறாகப் பயன்படுத்துவதில் உருவாகிய பிறகு தோன்றும் கடைசி வகையாகும். குறிப்புகள் ஈ. சி. 6.3