Carnitine biosynthesis
ಕಾರ್ನಿಟೈನ್ ಜೈವಿಕ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯು ಎಲ್-ಕಾರ್ನಿಟೈನ್ನ ಅಂತರ್ವರ್ಧಕ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಒಂದು ವಿಧಾನವಾಗಿದೆ, ಇದು ಶಕ್ತಿಯ ಚಯಾಪಚಯಕ್ಕೆ ಅಗತ್ಯವಾದ ಅಣುವಾಗಿದೆ. ಮಾನವರು ಮತ್ತು ಇತರ ಅನೇಕ ಪ್ರಾಣಿಗಳಲ್ಲಿ, ಎಲ್-ಕಾರ್ನಿಟೈನ್ ಅನ್ನು ಆಹಾರ ಮತ್ತು ಜೈವಿಕ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆ ಎರಡರಿಂದಲೂ ಪಡೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಕಾರ್ನಿಟೈನ್ ಜೈವಿಕ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಮಾರ್ಗವು ಅನೇಕ ಯುಕಾರ್ಯೋಟ್ಗಳು ಮತ್ತು ಕೆಲವು ಪ್ರೊಕಾರ್ಯೋಟ್ಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ಸಂರಕ್ಷಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ. ಎಲ್-ಕಾರ್ನಿಟೈನ್ ಅನ್ನು ಎನ್ಇ-ಟ್ರೈಮೀಥೈಲ್ ಲೈಸೀನ್ನಿಂದ ಜೈವಿಕ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಒಟ್ಟಾರೆ ಜೈವಿಕ ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ಮಾರ್ಗದಲ್ಲಿ ಕನಿಷ್ಠ ನಾಲ್ಕು ಕಿಣ್ವಗಳು ತೊಡಗಿಕೊಂಡಿವೆ. ಅವುಗಳೆಂದರೆ ಎನ್ಇ-ಟ್ರೈಮೀಥೈಲ್ ಲೈಸಿನ್ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿಲೇಸ್, 3-ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿ-ಎನ್ಇ-ಟ್ರೈಮೀಥೈಲ್ ಲೈಸಿನ್ ಆಲ್ಡೋಲೇಸ್, 4-ಎನ್-ಟ್ರೈಮೀಥೈಲ್ ಲೈಮಿನೊಬ್ಯುಟ್ರಿಯಾಲ್ಡಿಹೈಡ್ ಡಿಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ ಮತ್ತು γ-ಬ್ಯುಟ್ರೊಬೆಟೈನ್ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿಲೇಸ್. ಎಲ್-ಕಾರ್ನಿಟೈನ್ ಜೈವಿಕ ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ಮಾರ್ಗದ ಮೊದಲ ಕಿಣ್ವವೆಂದರೆ ಎನ್ಇ-ಟ್ರೈಮೀಥೈಲ್ಸೈನ್ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿಲೇಸ್, ಇದು ಕಬ್ಬಿಣ ಮತ್ತು 2-ಆಕ್ಸೋಗ್ಲುಟರೇಟ್ (2ಓಜಿ)-ಅವಲಂಬಿತ ಆಕ್ಸಿಜನೇಸ್ ಆಗಿದ್ದು ಇದಕ್ಕೆ ಆಸ್ಕೋರ್ಬೇಟ್ ಕೂಡ ಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. 3-ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿ-ಎನ್ಇ-ಟ್ರೈಮೀಥೈಲೈಸಿನ್ಗೆ ಎನ್ಇ-ಟ್ರೈಮೀಥೈಲೈಸಿನ್ನ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿಲೇಷನ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಎನ್ಇ-ಟ್ರೈಮೀಥೈಲೈಸಿನ್ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿಲೇಸ್ ವೇಗವರ್ಧಿಸುತ್ತದೆ. ಸಸ್ತನಿಗಳಲ್ಲಿ ಎನ್ಇ-ಟ್ರೈಮೆಥೈಲಿಸೈನ್ ಮೂಲದ ಬಗ್ಗೆ ಪ್ರಸ್ತುತ ಒಮ್ಮತದ ಸಿದ್ಧಾಂತವೆಂದರೆ ಸಸ್ತನಿಗಳು ಎನ್ಇ-ಟ್ರೈಮೆಥೈಲಿಸೈನ್ ಅವಶೇಷಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಪ್ರೋಟೀನ್ಗಳ ಲೈಸೊಸೋಮಲ್ ಅಥವಾ ಪ್ರೋಟಿಯೋಸೋಮಲ್ ಅವನತಿಯನ್ನು ಕಾರ್ನಿಟೈನ್ ಜೈವಿಕ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಗೆ ಆರಂಭಿಕ ಹಂತವಾಗಿ ಬಳಸುತ್ತವೆ. ಅಮೈನೊ ಆಸಿಡ್ ಲೈಸಿನ್ನೊಂದಿಗೆ ಸಾಮಾನ್ಯ ಮತ್ತು ಅಪೌಷ್ಟಿಕತೆಯಿಂದ ಬಳಲುತ್ತಿರುವ ಮಾನವರಿಗೆ ಆಹಾರ ನೀಡುವುದನ್ನು ಒಳಗೊಂಡ ಅಧ್ಯಯನದಿಂದ ಸಂಗ್ರಹಿಸಿದ ಪುರಾವೆಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಅಂತರ್ವರ್ಧಕ ಪೆಪ್ಟಿಡಿಲ್ ಅಲ್ಲದ ಜೈವಿಕ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡ ಪರ್ಯಾಯ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಸಹ ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಲಾಯಿತು. ನ್ಯೂರೋಸ್ಪೋರಾ ಕ್ರಾಸಾ ಸೇರಿದಂತೆ ಶಿಲೀಂಧ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಎನ್ಇ-ಟ್ರೈಮೀಥೈಲ್ ಲೈಸಿನ್ ಮೀಥೈಲ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫರೇಸ್ ಅನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಎನ್ಇ-ಟ್ರೈಮೀಥೈಲ್ ಲೈಸಿನ್ ಜೈವಿಕ ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ಮಾರ್ಗವನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ನಿರೂಪಿಸಲಾಗಿದೆಯಾದರೂ, ಅಂತಹ ಜೈವಿಕ ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ಮಾರ್ಗವನ್ನು ಸಸ್ತನಿಗಳು ಅಥವಾ ಮಾನವರಲ್ಲಿ ಎಂದಿಗೂ ಸರಿಯಾಗಿ ನಿರೂಪಿಸಲಾಗಿಲ್ಲ. ಸಸ್ತನಿಗಳಲ್ಲಿ ಎನ್ಇ-ಟ್ರೈಮೆಥೈಲ್ ಲೈಸಿನ್ನ ಮೂಲದ ಬಗ್ಗೆ ಮೂರನೇ ಸಿದ್ಧಾಂತವು ಜೈವಿಕ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವುದಿಲ್ಲ, ಆದರೆ ತರಕಾರಿ ಆಹಾರಗಳಿಂದ ನೇರ ಆಹಾರ ಸೇವನೆಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ಹೈ-ಪರ್ಫಾರ್ಮೆನ್ಸ್ ಲಿಕ್ವಿಡ್ ಕ್ರೊಮ್ಯಾಟೋಗ್ರಫಿ (ಎಚ್. ಪಿ. ಎಲ್. ಸಿ.) ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯು ತರಕಾರಿಗಳು ಗಮನಾರ್ಹ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಎನ್. ಇ-ಟ್ರೈಮೀಥೈಲ್ ಲೈಸಿನ್ ಅನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದನ್ನು ದೃಢಪಡಿಸಿದೆ. 3-ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿ-ಎನ್ಇ-ಟ್ರೈಮೀಥೈಲ್ ಲೈಸಿನ್ ಆಲ್ಡೋಲೇಸ್ ಎಲ್-ಕಾರ್ನಿಟೈನ್ ಜೈವಿಕ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಎರಡನೇ ಹಂತಕ್ಕೆ 3-ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿ-ಎನ್ಇ-ಟ್ರೈಮೀಥೈಲ್ ಲೈಸಿನ್ ಆಲ್ಡೋಲೇಸ್ ಕಿಣ್ವದ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ. 3-ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿ-ಎನ್ಇ-ಟ್ರೈಮೀಥೈಲ್ ಲೈಸಿನ್ ಆಲ್ಡೋಲೇಸ್ ಒಂದು ಪಿರಿಡಾಕ್ಸಲ್ ಫಾಸ್ಫೇಟ್ ಅವಲಂಬಿತ ಆಲ್ಡೋಲೇಸ್ ಆಗಿದ್ದು, ಇದು 3-ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿ-ಎನ್ಇ-ಟ್ರೈಮೀಥೈಲ್ ಲೈಸಿನ್ನ ಸೀಳನ್ನು 4-ಎನ್-ಟ್ರೈಮೀಥೈಲ್ ಲೈಮಿನೊಬ್ಯುಟ್ರಿಯಾಲ್ ಡೀಹೈಡ್ ಮತ್ತು ಗ್ಲೈಸಿನ್ ಆಗಿ ವೇಗವರ್ಧಿಸುತ್ತದೆ. 3-ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿ-ಎನ್ಇ-ಟ್ರೈಮೀಥೈಲ್ ಲೈಸಿನ್ ಆಲ್ಡೋಲೇಸ್ನ ನಿಜವಾದ ಗುರುತನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯುವುದು ಅಸಾಧ್ಯವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು 3-ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿ-ಎನ್ಇ-ಟ್ರೈಮೀಥೈಲ್ ಲೈಸಿನ್ ಆಲ್ಡೋಲೇಸ್ ಅನ್ನು ಎನ್ಕೋಡಿಂಗ್ ಮಾಡುವ ಸಸ್ತನಿ ಜೀನ್ ಅನ್ನು ಗುರುತಿಸಲಾಗಿಲ್ಲ. ಎಲ್-ಥ್ರೆಯೊನಿನ್ ಆಲ್ಡೋಲೇಸ್ ಮತ್ತು ಸೆರಿನ್ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿಮೆಥೈಲ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫರೇಸ್ ಎರಡರಲ್ಲೂ 3-ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿ-ಎನ್ಇ-ಟ್ರೈಮೆಥೈಲ್ ಲೈಸಿನ್ ಆಲ್ಡೋಲೇಸ್ ಚಟುವಟಿಕೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲಾಗಿದೆ, ಆದಾಗ್ಯೂ ಇದು ಈ ಕಿಣ್ವಗಳ ಮುಖ್ಯ ವೇಗವರ್ಧಕ ಚಟುವಟಿಕೆಯೇ ಎಂಬುದನ್ನು ಸ್ಥಾಪಿಸಬೇಕಾಗಿದೆ. 4-ಎನ್-ಟ್ರೈಮೆಥೈಲಾಮಿನೊಬ್ಯುಟ್ರಿಯಾಲ್ಡಿಹೈಡ್ ಡಿಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ ಎಲ್-ಕಾರ್ನಿಟೈನ್ ಜೈವಿಕ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಮೂರನೇ ಕಿಣ್ವವೆಂದರೆ 4-ಎನ್-ಟ್ರೈಮೆಥೈಲಾಮಿನೊಬ್ಯುಟ್ರಿಯಾಲ್ಡಿಹೈಡ್ ಡಿಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್. 4-ಎನ್-ಟ್ರೈಮೆಥೈಲಾಮಿನೊಬ್ಯುಟ್ರಿಯಾಲ್ಡಿಹೈಡ್ ಡಿಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ ಒಂದು ಎನ್ಎಡಿ + ಅವಲಂಬಿತ ಕಿಣ್ವವಾಗಿದೆ. 4-ಎನ್-ಟ್ರೈಮೆಥೈಲಾಮಿನೊಬ್ಯುಟ್ರಿಯಾಲ್ಡಿಹೈಡ್ ಡಿಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ 4-ಎನ್-ಟ್ರೈಮೆಥೈಲಾಮಿನೊಬ್ಯುಟ್ರಿಯಾಲ್ಡಿಹೈಡ್ನ ನಿರ್ಜಲೀಕರಣವನ್ನು ಗಾಮಾ-ಬ್ಯುಟಿರೊಬೆಟೈನ್ ಆಗಿ ವೇಗವರ್ಧಿಸುತ್ತದೆ. 3-ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿ-ಎನ್ಇ-ಟ್ರೈಮೆಥೈಲೈಸಿನ್ ಆಲ್ಡೋಲೇಸ್ಗಿಂತ ಭಿನ್ನವಾಗಿ, 4-ಎನ್-ಟ್ರೈಮೆಥೈಲಾಮಿನೊಬ್ಯುಟ್ರಿಯಾಲ್ಡಿಹೈಡ್ ಡಿಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ ಅನ್ನು ಇಲಿ ಮತ್ತು ಸ್ಯೂಡೋಮೋನಾಸ್ ಸೇರಿದಂತೆ ಅನೇಕ ಮೂಲಗಳಿಂದ ಗುರುತಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಶುದ್ಧೀಕರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಮಾನವನ 4-ಎನ್-ಟ್ರೈಮೆಥೈಲಾಮಿನೊಬ್ಯುಟ್ರಿಯಾಲ್ಡಿಹೈಡ್ ಡಿಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ ಅನ್ನು ಇಲ್ಲಿಯವರೆಗೆ ಗುರುತಿಸಲಾಗಿಲ್ಲ. ಇಲಿ 4-ಎನ್-ಟ್ರೈಮೆಥೈಲಾಮಿನೊಬ್ಯುಟ್ರಿಯಾಲ್ಡಿಹೈಡ್ ಡಿಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ ಮತ್ತು ಹ್ಯೂಮನ್ ಆಲ್ಡಿಹೈಡ್ ಡಿಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ 9 ನಡುವೆ ಗಣನೀಯ ಅನುಕ್ರಮ ಹೋಲಿಕೆ ಇದೆ, ಆದರೆ 4-ಎನ್-ಟ್ರೈಮೆಥೈಲಾಮಿನೊಬ್ಯುಟ್ರಿಯಾಲ್ಡಿಹೈಡ್ ಡಿಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ನ ನಿಜವಾದ ಗುರುತನ್ನು ಸ್ಥಾಪಿಸಬೇಕಾಗಿದೆ. γ-ಬ್ಯುಟಿರೊಬೆಟೈನ್ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿಲೇಸ್ ಎಲ್-ಕಾರ್ನಿಟೈನ್ ಜೈವಿಕ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಅಂತಿಮ ಹಂತವೆಂದರೆ γ-ಬ್ಯುಟಿರೊಬೆಟೈನ್ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿಲೇಸ್, ಇದು ಸತು ಬಂಧಿಸುವ ಕಿಣ್ವವಾಗಿದೆ. Nε-ಟ್ರೈಮೀಥೈಲ್ಸೈನ್ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿಲೇಸ್ನಂತೆ, γ-ಬ್ಯುಟ್ರೊಬೆಟೈನ್ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿಲೇಸ್ 2-ಆಕ್ಸೋಗ್ಲುಟರೇಟ್ ಮತ್ತು ಕಬ್ಬಿಣ (II)-ಅವಲಂಬಿತ ಆಕ್ಸಿಜನೇಸ್ ಆಗಿದೆ. γ-ಬ್ಯುಟಿರೊಬೆಟೈನ್ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿಲೇಸ್ γ-ಬ್ಯುಟಿರೊಬೆಟೈನ್ನ ಸ್ಟೀರಿಯೋಸ್ಪೆಸಿಫಿಕ್ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿಲೇಷನ್ ಅನ್ನು ಎಲ್-ಕಾರ್ನಿಟೈನ್ಗೆ ವೇಗವರ್ಧಿಸುತ್ತದೆ. ಜೈವಿಕ ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ಮಾರ್ಗದಲ್ಲಿರುವ ನಾಲ್ಕು ಕಿಣ್ವಗಳಲ್ಲಿ γ-ಬ್ಯುಟಿರೊಬೆಟೈನ್ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿಲೇಸ್ ಅತ್ಯಂತ ಹೆಚ್ಚು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲಾದ ಕಿಣ್ವವಾಗಿದೆ. ಇದನ್ನು ಸ್ಯೂಡೋಮೋನಾಸ್, ಇಲಿ, ಹಸು, ಗಿನಿಯಿಲಿ ಮತ್ತು ಮಾನವನಂತಹ ಅನೇಕ ಮೂಲಗಳಿಂದ ಶುದ್ಧೀಕರಿಸಲಾಗಿದೆ. ರಿಕಾಂಬಿನೆಂಟ್ ಹ್ಯೂಮನ್ γ-ಬ್ಯುಟಿರೊಬೆಟೈನ್ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿಲೇಸ್ ಅನ್ನು ಸಹ ಎಸ್ಚೆರಿಚಿಯಾ ಕೋಲಿ ಮತ್ತು ಬಾಕ್ಯುಲೋವೈರಸ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಂದ ಉತ್ಪಾದಿಸಲಾಗಿದೆ. ಉಲ್ಲೇಖಗಳು ಜೈವಿಕ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆ