D-amino acid dehydrogenase
ಡಿ-ಅಮೈನೋ-ಆಸಿಡ್ ಡಿಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ (ಇಸಿ 1.4.99.1) ಒಂದು ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾದ ಕಿಣ್ವವಾಗಿದ್ದು, ಡಿ-ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳ ಉತ್ಕರ್ಷಣವನ್ನು ಅವುಗಳ ಅನುಗುಣವಾದ ಆಕ್ಸೋ ಆಸಿಡ್ಗಳಾಗಿ ವೇಗವರ್ಧಿಸುತ್ತದೆ. ಇದು ಫ್ಲೇವಿನ್ ಮತ್ತು ನಾನ್ಹೀಮ್ ಕಬ್ಬಿಣ ಎರಡನ್ನೂ ಸಹಘಟಕಗಳಾಗಿ ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಕಿಣ್ವವು ಬಹಳ ವಿಶಾಲವಾದ ನಿರ್ದಿಷ್ಟತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಡಿ-ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳ ಮೇಲೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಡಿ-ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲ + ಎಚ್2ಒ + ಸ್ವೀಕಾರಕ <=> ಎ 2-ಆಕ್ಸೋ ಆಮ್ಲ + ಎನ್ಎಚ್3 + ಕಡಿಮೆ ಸ್ವೀಕಾರಕ ಈ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯು ಡಿ-ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲ ಆಕ್ಸಿಡೇಸ್ನಿಂದ ವೇಗವರ್ಧಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಉತ್ಕರ್ಷಣ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯಿಂದ ಭಿನ್ನವಾಗಿದೆ, ಇದು ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು ಎರಡನೇ ತಲಾಧಾರವಾಗಿ ಬಳಸುತ್ತದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಡಿಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ ಅನೇಕ ವಿಭಿನ್ನ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸ್ವೀಕಾರಕಗಳಾಗಿ ಬಳಸಬಹುದು, ದೈಹಿಕ ತಲಾಧಾರವು ಕೋಎಂಜೈಮ್ ಕ್ಯೂ. ಡಿ-ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲ ಡಿಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ ಒಂದು ಕಿಣ್ವವಾಗಿದ್ದು ಎನ್ಎಡಿಪಿಹೆಚ್ ಅನ್ನು ಎನ್ಎಡಿಪಿ + ಮತ್ತು ಡಿ-ಗ್ಲುಕೋಸ್ನಿಂದ ಡಿ-ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳು ಮತ್ತು ಗ್ಲುಕೋಸ್ ಡಿಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ವೇಗವರ್ಧಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳಿಗೆ ಸೀಮಿತವಾಗಿರದ ಕೆಲವು ಡಿ-ಲ್ಯೂಸಿನ್, ಡಿ-ಐಸೊಲುಸಿನ್ ಮತ್ತು ಡಿ-ವ್ಯಾಲಿನ್, ಇವು ಮಾನವರು ತಮ್ಮ ಆಹಾರದಲ್ಲಿ ಸೇರಿಸದ ಕಾರಣ ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗದ ಅಗತ್ಯ ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳಾಗಿವೆ. ಇದಲ್ಲದೆ, ಡಿ-ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸ್ವೀಕಾರಕವಾದ ಡಿಸಿಐಪಿಯ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಡಿ-ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು 2-ಆಕ್ಸೋ ಆಮ್ಲಗಳ ರಚನೆಯನ್ನು ವೇಗವರ್ಧಿಸುತ್ತವೆ. ಡಿ-ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳನ್ನು ಪ್ರತಿಜೀವಕಗಳು, ಪ್ರತಿಕಾಯಗಳು ಮತ್ತು ಕೀಟನಾಶಕಗಳಂತಹ ಔಷಧೀಯ ಉತ್ಪನ್ನಗಳ ಘಟಕಗಳಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಅವು ಅವುಗಳ ಎಲ್ ಎನಾನ್ಷಿಯೋಮರ್ಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಪ್ರಬಲವಾಗಿವೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ, ಆದರೆ ಕಿಣ್ವದ ಅವನತಿಗೆ ಹೆಚ್ಚು ನಿರೋಧಕವಾಗಿವೆ. ಡಿ-ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲ ಡಿಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ ಕಿಣ್ವಗಳನ್ನು ನೇರವಾದ, ಕವಲೊಡೆದ, ಆವರ್ತಕ ಅಲಿಫಾಟಿಕ್ ಮತ್ತು ಆರೊಮ್ಯಾಟಿಕ್ ಡಿ-ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದೊಂದಿಗೆ ಮ್ಯುಟಜೆನೆಸಿಸ್ ಮೂಲಕ ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಗಿದೆ. ಕರಗಿದ ಡಿ-ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲ ಡಿಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ ಡಿ-ಅಲನೈನ್, ಡಿ-ಆಸ್ಪ್ಯಾರಜಿನ್ ಮತ್ತು ಡಿ-ಅಮೈನೋ-ಎನ್-ಬ್ಯುಟೈರೇಟ್ಗೆ ಅದರ ಆಕರ್ಷಣೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ. ಇ. ಕೋಲಿಯಲ್ಲಿ ಕೆ12ಡಿ-ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲ ಡಿಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ ಅತ್ಯಂತ ಸಕ್ರಿಯವಾಗಿದ್ದು, ಡಿ-ಅಲನೈನ್ ಅದರ ತಲಾಧಾರವಾಗಿದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಈ ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲವು ಇಂಗಾಲ, ಸಾರಜನಕ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿಯ ಏಕೈಕ ಮೂಲವಾಗಿದೆ. ಕಿಣ್ವವು pH 8.9 ನಲ್ಲಿ ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು 30 mM ಗೆ ಸಮಾನವಾದ ಡಿ-ಅಲನೈನ್ಗೆ ಮೈಕೆಲಿಸ್ ಸ್ಥಿರಾಂಕವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಗ್ರಾಂ-ಋಣಾತ್ಮಕ ಇ. ಕೋಲಿ ಬಿ ಮೆಂಬರೇನ್ನಲ್ಲಿ ಪತ್ತೆಯಾದ ಡಿಎಡಿ ಎಲ್-ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳನ್ನು ಡಿ-ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ, ಡಿ-ಅಮೈನೊ ಆಸಿಡ್ ಡಿಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ ಅನ್ನು ಡೈ-ಲಿಂಕ್ಡ್ ಡಿಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ನಲ್ಲಿ (ಡೈ-ಡಿಹೆಚ್ಗಳು) ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು 2,6-ಡೈಕ್ಲೋರೊಇಂಡೊಫೆನಾಲ್ (ಡಿಸಿಐಪಿ) ನಂತಹ ಕೃತಕ ವರ್ಣಗಳನ್ನು ಅವುಗಳ ನೈಸರ್ಗಿಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸ್ವೀಕಾರಕಗಳನ್ನು ಬಳಸುವ ಬದಲು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸ್ವೀಕಾರಕವಾಗಿ ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ವರ್ಗಾಯಿಸುವಾಗ ಇದು ಕಿಣ್ವ ಮತ್ತು ತಲಾಧಾರದ ನಡುವಿನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ವೇಗಗೊಳಿಸಬಹುದು. ಡಿ-ಅಮಿನೊ ಆಸಿಡ್ ಡಿಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ ಅನ್ನು ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸುವುದರಿಂದ ಡಿ-ಲಿಯುಸಿನ್, ಡಿ-ಐಸೊಲುಸಿನ್ ಮತ್ತು ಡಿ-ವ್ಯಾಲಿನ್ಗಳಂತಹ ಶಾಖೆಯ-ಸರಪಳಿಯ ಅಮಿನೊ ಆಮ್ಲಗಳ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯಲ್ಲಿ ಅದು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿದೆ ಎಂದು ಸಾಬೀತಾಗಿದೆ. ಕೊಟ್ಟಿರುವ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ, ಅಮೋನಿಯಾದ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ 2-ಆಕ್ಸೋ ಆಮ್ಲಗಳ ಆರಂಭಿಕ ವಸ್ತುಗಳಿಂದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಈ ಉತ್ಪನ್ನಗಳನ್ನು ರಚಿಸಲು ಡಿ-ಅಮಿನೊ ಆಮ್ಲ ಡಿಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ ಅನ್ನು ಸಂಶೋಧಕರು ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಬಳಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು. ಇದರ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳು ಬದಲಾಗುತ್ತಿದ್ದವು, ಆದರೂ ಉತ್ತಮ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಸುಮಾರು 65 ಡಿಗ್ರಿ ಸೆಲ್ಸಿಯಸ್ನಲ್ಲಿ ಕಾಣಿಸಿಕೊಂಡವು. ಈ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳ ಮೂಲಕ ಪಡೆದ ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳು ಶೇಕಡಾ 99ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಎನಾಂಟಿಯೊಸೆಲೆಕ್ಟಿವಿಟಿ ಮತ್ತು ಶೇಕಡಾ 99ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಇಳುವರಿಗೆ ಕಾರಣವಾದವು. ಈ ಕಿಣ್ವದ ಸ್ವರೂಪವನ್ನು ಗಮನಿಸಿದರೆ, ಶಾಖೆಯಲ್ಲದ ಡಿ-ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳು ಮತ್ತು ಮಾರ್ಪಡಿಸಿದ ಡಿ-ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳನ್ನು ರಚಿಸಲು ಇದನ್ನು ಬಳಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿದೆ. ಡಿ-ಅಮಿನೊ ಆಸಿಡ್ ಡಿಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ ಅನ್ನು ಪಡೆಯುವುದು ಒಂದು ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ, ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ ಡಿ-ಅಮಿನೊ ಡಿಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ ಅನ್ನು ಬಳಸುವ ಕಾರ್ಯಸಾಧ್ಯತೆಯನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸುವ ಸಲುವಾಗಿ, ಸಂಶೋಧಕರು ಕಿಣ್ವದ ವಿವಿಧ ತಳಿಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಮತ್ತು ರಚಿಸಲು ರೂಪಾಂತರಿತ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾವನ್ನು ಬಳಸಿದರು. ಆಯ್ದ ಡಿ-ಅಮಿನೊ ಡಿಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ ಅನ್ನು ಇತರ ಡಿ-ಅಮಿನೊ ಆಮ್ಲಗಳೊಂದಿಗೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡಲು ಮಾರ್ಪಡಿಸಲು ಕೇವಲ ಐದು ರೂಪಾಂತರಗಳು ಬೇಕಾಗುತ್ತವೆ ಎಂದು ಈ ಸಂಶೋಧಕರು ಕಂಡುಕೊಂಡಿದ್ದಾರೆ. ಇದು ತನ್ನ ಹೆಚ್ಚು ಆಯ್ದ ಸ್ವಭಾವವನ್ನು ಉಳಿಸಿಕೊಂಡಿದೆ ಎಂದು ಅವರು ಕಂಡುಕೊಂಡರು, ಇದು ರೂಪಾಂತರದ ನಂತರ ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಡಿ-ಎನಾಂಟಿಯೊಮರ್ಗಳನ್ನು ಸ್ವೀಕರಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದು, ಶೇಕಡಾ 95 ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಇಳುವರಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಡಿ-ಅಮಿನೊ ಆಸಿಡ್ ಡಿಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ನ ಶಾಖ-ಸ್ಥಿರವಾದ ರೂಪಾಂತರವು ರೋಡೋಥರ್ಮಸ್ ಮರಿನಸ್ ಜೆಸಿಎಂ9785 ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾದಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬಂದಿದೆ. ಈ ರೂಪಾಂತರವು ಟ್ರಾನ್ಸ್-4-ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿ-ಎಲ್-ಪ್ರೊಲೀನ್ನ ಅಪಚಯದಲ್ಲಿ ತೊಡಗಿದೆ. ಕೊಟ್ಟಿರುವ ಅಧ್ಯಯನಗಳಿಂದ, ಡಿ-ಅಮಿನೊ ಆಸಿಡ್ ಡಿಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ ಅನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಮೊದಲು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾದ ಪ್ರಭೇದದೊಳಗೆ ಅದನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸಬೇಕು ಮತ್ತು ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಬೇಕು, ಅವುಗಳಲ್ಲಿ ಕೆಲವನ್ನು ಈ ಹಿಂದೆ ಉಲ್ಲೇಖಿಸಲಾಗಿದೆ. ನಂತರ ಅದನ್ನು ಅನುಕೂಲಕರ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಶುದ್ಧೀಕರಿಸಬೇಕು. ಇವು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸಂಶೋಧನಾ ಪ್ರಯೋಗದಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾದ ಡಿ-ಅಮಿನೊ ಆಸಿಡ್ ಡಿಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ನ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಪ್ರಭೇದಗಳನ್ನು ಆಧರಿಸಿವೆ. ತಪ್ಪಾದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ, ಪ್ರೋಟೀನ್ ವಿಕೃತಗೊಳ್ಳಬಹುದು. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ ಇ. ಕೋಲಿ ಮತ್ತು ಪಿ. ಎರುಜಿನೋಸಾದ ಡಿ-ಅಲನೈನ್ ಡಿಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ಗಳು 37-42 ಡಿಗ್ರಿ ಸೆಲ್ಸಿಯಸ್ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಿಗೆ ಒಳಗಾದಾಗ ಅವುಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ಚಟುವಟಿಕೆಯನ್ನು ಕಳೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ ಎಂದು ಕಂಡುಬಂದಿದೆ. ಇದರ ನಂತರ, ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರುವ ವಿಧಾನಗಳ ಮೂಲಕ ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲು ಮತ್ತು ಶುದ್ಧೀಕರಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿದೆ. ಪ್ರಸ್ತುತ ವಿಧಾನಗಳ ನ್ಯೂನತೆಗಳಿಂದಾಗಿ, ಸಂಶೋಧಕರು ನೈಸರ್ಗಿಕವಾಗಿ ಸಂಭವಿಸುವ ಮೂಲಗಳಿಂದ ಕಿಣ್ವಗಳಂತೆಯೇ ಅದೇ ಡಿ-ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವಿರುವ ಕೃತಕ ಕಿಣ್ವವನ್ನು ರಚಿಸುವ ಕೆಲಸವನ್ನು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಯು. ಥರ್ಮೋಸ್ಫೇರಿಕಸ್ನಿಂದ ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲಾದ ಮಾದರಿಯಲ್ಲಿ ಐದು ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಅವರು ಯಶಸ್ವಿಯಾದರು. ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲದ ಅನುಕ್ರಮವನ್ನು ಮಾರ್ಪಡಿಸುವ ಮೂಲಕ, ಸಂಶೋಧಕರು ಕೆಲವು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾಕಾರಿಗಳು ಮತ್ತು ಉತ್ಪನ್ನಗಳ ಕಡೆಗೆ ಅಣುವಿನ ನಿರ್ದಿಷ್ಟತೆಯನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು, ಇದು ಕೆಲವು ಡಿ-ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲ ಉತ್ಪನ್ನಗಳನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಲು ಕೃತಕ ಡಿ-ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲ ಡಿಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಆಕ್ಸಿಡೇಟಿವ್ ಫಾಸ್ಫೊರಿಲೇಷನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್ಪೋರ್ಟ್ ಚೈನ್ ಮೈಕ್ರೊಬಿಯಲ್ ಮೆಟಬಾಲಿಜಮ್ ಉಲ್ಲೇಖಗಳು ಬಾಹ್ಯ ಕೊಂಡಿಗಳು ಇಸಿ 1.4.99.1 ಇಎನ್ಜೈಎಂಇ ನಮೂದು ಇಸಿ 1.4.99.1 ಸೆಲ್ಯುಲಾರ್ ರೆಸ್ಪಿರೇಶನ್ ಮೆಟಬಾಲಿಜಮ್ ಇಸಿ 1.4