फाइटेज

फाइटेज (मायो-इनोसिटोल हेक्साकिसफॉस्फेट फॉस्फोहाइड्रोलेज़) किसी भी प्रकार का फॉस्फेट एंजाइम है जो फाइटिक अम्ल (मायो-इनोसिटोल हेक्साकिसफॉस्फेट) के जल-अपघटन को उत्प्रेरित करता है - फॉस्फोरस का एक अपचनीय जैविक रूप जो कई पौधों के ऊतकों में पाया जाता है, विशेष रूप से अनाज और तिलहन में - और अकार्बनिक फास्फोरस का एक प्रयोग करने योग्य रूप जारी करता है। जबकि फाइटेज जानवरों, पौधों, कवक और जीवाणुओं में पाए गए हैं, फाइटेज सबसे अधिक पाए गए हैं और कवक से पहचाने जाते हैं।

इतिहास
पहला पौधा फाइटेज 1907 में चावल की भूसी से पाया गया था और 1908 में एक जानवर (बछड़े के जिगर और रक्त) से पाया गया था। 1962 में पशु खाद्य पोषण बढ़ाने के उद्देश्यों के लिए फाइटेस का व्यावसायीकरण करने का पहला प्रयास तब प्रारंभ हुआ जब अंतर्राष्ट्रीय खनिज और रसायन (आईएमसी) ने 2000 से अधिक सूक्ष्मजीवों का अध्ययन किया ताकि फाइटेज उत्पादन के लिए सबसे उपयुक्त सूक्ष्मजीवों का पता लगाया जा सके। अकार्बनिक फॉस्फोरस के लिए खनन योग्य स्रोतों के बारे में समस्याओ के कारण आंशिक रूप से यह परियोजना प्रारंभ की गई थी (पीक फॉस्फोरस देखें), जिसे आईएमसी उस समय खाद्य उद्योग के लिए आपूर्ति कर रहा था। ऐस्पर्जिलस (फिक्यूम) नाइजर कवक तनाव एनआरआरएल 3135 (एटीसीसी 66876) को एक आशाजनक उम्मीदवार के रूप में पहचाना गया था। क्योंकि यह बड़ी मात्रा में बाह्य फाइटेस का उत्पादन करने में सक्षम था। हालांकि, व्यावसायीकरण के लिए जीव की दक्षता पर्याप्त नहीं थी इसलिए परियोजना 1968 में विफल हो गई।

फिर भी, ए. नाइजर की पहचान ने 1984 में अपेक्षाकृत हाल ही में आविष्कृत पुनः संयोजक डीएनए प्रौद्योगिकी के साथ किए गए ए. नाइजर उत्परिवर्ती के साथ एक नए प्रयास का नेतृत्व किया। संयुक्त राज्य अमेरिका के कृषि विभाग द्वारा वित्तपोषित इस परियोजना का प्रारंभ डॉ. रूडी वोडज़िंस्की ने की थी जिन्होंने पूर्व में आईएमसी की परियोजना में भाग लिया था। 1984 की इस परियोजना ने 1991 में प्रथम आंशिक क्लोनिंग फाइटेज जीन phyA ((ए नाइगर एनआरआरएल 31235 से) का नेतृत्व किया। और बाद में 1993 में पूर्ण जीन की क्लोनिंग और ए नाइगर में इसकी अतिअभिव्यक्ति का नेतृत्व किया।

1991 में बीएएसएफ ने नेटुफोस ट्रेडमार्क के अंतर्गत ए. नाइगर में उत्पादित पहला व्यावसायिक फाइटेज बेचना प्रारंभ किया, जिसका उपयोग पशु आहार में पोषक तत्वों की मात्रा बढ़ाने के लिए किया गया था।

1999 में इशरीकिया कोली बैक्टीरियल फाइटेज की पहचान ए. नाइगर कवक फाइटेज की तुलना में अधिक प्रभावी होने के रूप में की गई थी। इसके बाद, इसने बैक्टीरियल फाइटेज की इस नई पीढ़ी के पशु आहार का उपयोग किया, जो कई स्वरूपों में कवक फाइटेज से अपेक्षाकृत अधिक अच्छा थे।

वर्ग
फाइटेज के चार अलग-अलग वर्गों को रचना में हिस्टिडाइन अम्ल फॉस्फेटेस (एचएपीएस), बीटा-प्रोपेलर फाइटेज (बीपीपी), बैंगनी अम्ल फॉस्फेटेस (पीएपी), और हाल ही में, प्रोटीन टायरोसिन फॉस्फेट फाइटेज (पीटीपी-जैसे फाइटेस) चित्रित किया गया है।

हिस्टडीन अम्ल फॉस्फेटेस (एचएपी)
अधिकांश ज्ञात फाइटेस एंजाइम के एक वर्ग से संबंधित हैं जिन्हें हिस्टिडाइन अम्ल फॉस्फेटेस (एचएपी) कहा जाता है। एचएपी को फिलामेंटस कवक, जीवाणु, खमीर और पौधों से अलग किया गया है। फाइटेज के इस वर्ग के सभी सदस्य एक सामान्य सक्रिय स्थल अनुक्रम रूपांकन (Arg-His-Gly-X-Arg-X-Pro) साझा करते हैं और एक दो-चरण तंत्र है जो फाइटिक अम्ल (साथ ही कुछ अन्य फॉस्फोएस्टर) को जल अघटन करता है। कवक ऐस्पर्जिलस नाइगर से फाइटेज एक एचएपी है और इसकी उच्च विशिष्ट गतिविधि के लिए अच्छी तरह से जाना जाता है और कुक्कुट और शूकर के अनाज आधारित आहार में फाइटिक अम्ल से फॉस्फेट की जैव उपलब्धता बढ़ाने के लिए एक पशु खाद्य योज्य के रूप में इसकी व्यावसायिक रूप से विपणन भूमिका के लिए जाना जाता है। पशु खाद्य उद्योग के लिए फाइटेज उत्पादन की एक संभावित वैकल्पिक विधि के रूप में कई पारजीनी पौधों में एचएपी को भी अत्यधिक अभिव्यक्त किया गया है। और हाल ही में, ई. कोलाई से एचएपी फाइटेज जीन को एक पारजीनी शूकर में सफलतापूर्वक अभिव्यक्त किया गया है।

β-प्रोपेलर फाइटेज
β-प्रोपेलर फाइटेज फाइटेज का हाल ही में खोजा गया वर्ग है। एंजाइम के इस वर्ग के ये पहले उदाहरण मूल रूप से रोग-कीट प्रजाति से क्लोन किए गए थे, लेकिन तब से कई सूक्ष्मजीवों की पहचान β-प्रोपेलर फाइटेज के उत्पादन के रूप में की गई है। β-प्रोपेलर फाइटेज की त्रि-आयामी संरचना छह ब्लेड वाले प्रोपेलर के समान होती है। वर्तमान शोध से पता चलता है कि β-प्रोपेलर फाइटेस पानी और मिट्टी में प्रमुख फाइटेट-निम्नकारी एंजाइम हैं, और फाइटेट-फॉस्फोरस साइकलिंग में एक प्रमुख भूमिका निभा सकते हैं।

बैंगनी अम्ल फॉस्फेटेस
फाइटेज को हाल ही में अंकुरित सोयाबीन के बीजपत्रों से अलग किया गया है जिसमें बैंगनी अम्ल फॉस्फेटेज (पीएपी) का सक्रिय स्थल रूपांकन है। मेटालोएंजाइम के इस वर्ग का अच्छी तरह से अध्ययन किया गया है और संजीनी डेटाबेस की खोज से पौधों, स्तनधारियों, कवक और जीवाणु में पीएपी-जैसे अनुक्रमों का पता चलता है। हालांकि, केवल सोयाबीन से पीएपी में कोई महत्वपूर्ण फाइटेज गतिविधि पाई गई है। पीएपी के लिए त्रि-आयामी संरचना, सक्रिय-स्थल अनुक्रम रूपांकन और उत्प्रेरण के प्रस्तावित तंत्र का निर्धारण किया गया है।

प्रोटीन टाइरोसिन फॉस्फेटस-जैसे फाइटेज
ज्ञात फाइटेज में से केवल कुछ प्रोटीन टायरोसिन फॉस्फेटेस (पीटीपी) नामक एंजाइमों के अधिवर्ग से संबंधित हैं। प्रोटीन टाइरोसिन फॉस्फेटस-जैसे फाइटेज, फाइटेज का एक अपेक्षाकृत नया खोजा गया वर्ग, जीवाणु से अलग किया गया है जो सामान्य रूप से जुगाली करने वाले जानवरों की आंत में रहते हैं। सभी अभिलक्षणित प्रोटीन टाइरोसिन फॉस्फेटस-जैसे फाइटेस एक सक्रिय स्थल अनुक्रम रूपांकनों (His-Cys-(X)5-Arg) साझा करते हैं, एक दो-चरण, विफॉस्फोरिलन का अम्ल-क्षार प्रक्रिया, और फॉस्फोराइलेटेड टाइरोसिन अवशेषों की गतिविधि, विशेषताएँ जो सभी के लिए सामान्य प्रोटीन टाइरोसिन फॉस्फेटस अधिवर्ग एंजाइम हैं। कई प्रोटीन टाइरोसिन फॉस्फेटस अधिवर्ग एंजाइमों की तरह, परिशुद्ध जैविक कार्यद्रव और बैक्टीरियल प्रोटीन टाइरोसिन फॉस्फेटस जैसे फाइटेस की भूमिका अभी तक स्पष्ट रूप से पहचानी नहीं जा सकी है। रूमिनल जीवाणु से विशेषता वाले प्रोटीन टाइरोसिन फॉस्फेटस-जैसे फाइटेस अनुक्रम और स्तनधारी प्रोटीन टाइरोसिन फॉस्फेटस-जैसे फॉस्फॉइनोसाइटाइड / -इनोसिटोल फॉस्फेट पीटीईएन के साथ संरचनात्मक समरूपता साझा करते हैं। और स्यूडोमोनास सिरिंगे (हॉपपीटीओडी2) से एक प्रकार III स्रावित अनिष्टकरता प्रोटीन के प्रोटीन टाइरोसिन फॉस्फेटस प्रक्षेत्र के लिए महत्वपूर्ण अनुक्रम समरूपता होती है।

कार्यद्रव विशिष्टता
अधिकांश फाइटेज एक व्यापक कार्यद्रव विशिष्टता दिखाते हैं, जिसमें कई फॉस्फोराइलेटेड यौगिकों को जल अघटन करने की क्षमता होती है जो संरचनात्मक रूप से फाइटिक अम्ल जैसे एडेनोसाइन डाइफॉस्फेट, एडेनोसाइन ट्रायफ़ोस्फेट, फेनिल फॉस्फेट, फ्रुक्टोज 1,6-बिस्फोस्फेट, ग्लूकोज 6-फॉस्फेट, ग्लिसरॉस्फेट और 3 के समान नहीं होते हैं। 3-फॉस्फोग्लाइसेरेट केवल कुछ फाइटेज को फाइटिक अम्ल के लिए अत्यधिक विशिष्ट के रूप में वर्णित किया गया है, जैसे बैसिलस एसपी, एस्परजिलस एसपी, ई. कोली से फाइटेज सम्मिलित है। और वे फाइटेज जो प्रोटीन टाइरोसिन फॉस्फेटस-जैसे फाइटेज के वर्ग से संबंधित हैं।

फाइटिक अम्ल विफॉस्फोरिलन के पथ
फाइटिक अम्ल में छह फॉस्फेट समूह होते हैं जो फाइटेस द्वारा अलग-अलग दरों पर और अलग-अलग क्रम में जारी किए जा सकते हैं। फाइटेज फाइटिक अम्ल से फॉस्फेट को चरणबद्ध तरीके से जल अघटन करते हैं, ऐसे उत्पाद तैयार करते हैं जो फिर से आगे के जल-अपघटन के लिए कार्यद्रव बन जाते हैं। अधिकांश फाइटेस फाइटिक अम्ल से छह फॉस्फेट समूहों में से पांच को अलग करने में सक्षम हैं। फाइटेस को हाइड्रोलाइज्ड फाइटिक अम्ल की पहली फॉस्फेट स्थिति के आधार पर समूहीकृत किया गया है। इंटरनेशनल यूनियन ऑफ बायोकैमिस्ट्री की एंजाइम नामकरण समिति पहले फॉस्फेट हाइड्रोलाइज्ड की स्थिति के आधार पर तीन प्रकार के फाइटेज को पहचानती है, वे 3-फाइटेज, 4-फाइटेज , और 5-फाइटेज हैं। आज तक, अधिकांश ज्ञात फाइटेस 3-फाइटेज या 4-फाइटेज हैं, केवल एक एचएपी लिली पराग से शुद्ध किया जाता है और सेलेनोमोनास रुमिनेंटियम सबस्प से एक प्रोटीन टाइरोसिन फॉस्फेटस जैसा फाइटेज लैक्टिलिटिका को 5-फाइटेज के रूप में निर्धारित किया गया है।

जैविक प्रासंगिकता
फाइटिक अम्ल और इसके उपापचयज (मेटाबोलाइट्स) की बीज और अनाज में कई महत्वपूर्ण भूमिकाएँ हैं, विशेष रूप से, फाइटिक अम्ल फॉस्फोरस भंडारण के रूप में, ऊर्जा भंडारण के रूप में, धनायन के स्रोत के रूप में और मायो-इनोसिटोल (कोशिका भित्ति अग्रदूत) के स्रोत के रूप में कार्य करता है। फाइटिक अम्ल पौधे के बीजों में फास्फोरस का प्रमुख भंडारण रूप है और गहन पशुधन संचालन में उपयोग किए जाने वाले अनाज आधारित आहार में फास्फोरस का प्रमुख स्रोत है। फाइटिक अम्ल में पाया जाने वाला कार्बनिक फॉस्फेट उन जानवरों के लिए अपेक्षाकृत अधिक सीमा तक अनुपलब्ध है जो इसका सेवन करते हैं, लेकिन अकार्बनिक फॉस्फेट जो फाइटेस प्रदर्शन करता है उसे आसानी से अवशोषित किया जा सकता है। जुगाली करने वाले जानवर फास्फोरस के स्रोत के रूप में फाइटिक अम्ल का उपयोग कर सकते हैं क्योंकि उनके आंत में रहने वाले जीवाणु कई प्रकार के फाइटेज के उत्पादक होते हैं। हालांकि, मोनोगैस्ट्रिक जानवरों में फाइटेज उत्पन्न करने वाले जीवाणु नहीं होते हैं, इस प्रकार, ये जानवर फाइटिक अम्ल को फास्फोरस के प्रमुख स्रोत के रूप में उपयोग नहीं कर सकते हैं और यह मल में उत्सर्जित होता है। हालांकि, मानव-विशेष रूप से शाकाहारियों और शुद्ध शाकाहारी लोगों के पेट माइक्रोबायोम अनुकूलन में वृद्धि के कारण-उनकी आंत में सूक्ष्म जीव हो सकते हैं जो फाइटिक अम्ल को हटाने वाले फाइटेज का उत्पादन कर सकते हैं।

यूकेरियोट भौतिक प्रक्रियाओं में फाइटिक अम्ल और इसके चयापचयों की कई अन्य महत्वपूर्ण भूमिकाएँ हैं। जैसे, फाइटेस, जो फाइटिक अम्ल और इसके उपापचयज को जल अघटन करते हैं, की भी महत्वपूर्ण भूमिका होती है। फाइटिक अम्ल और इसके उपापचयज को डीएनए के पुनर्निर्माण, क्लैथ्रिन-लेपित वायुकोशीय पुनःचक्रण, तंत्रिकासंचरण के नियंत्रण और कोशिका प्रसार में प्रग्रहण किया गया है।  फाइटिक अम्ल और इसके उपापचयज के नियमन में फाइटेस की परिशुद्ध भूमिका और ऊपर वर्णित भौतिक प्रक्रियाओं में परिणामी भूमिका अभी भी अपेक्षाकृत अधिक सीमा तक अज्ञात है और बहुत शोध का विषय है।

फाइटेज को पशुओं के चारे में एंजाइम मिलाने के समय सामने आने वाले मानव में अतिसंवेदनशील फुप्फुसशोथ का कारण बताया गया है।

कृषि और औद्योगिक उपयोग
जुगाली करने वाले जानवरों (मवेशी, भेड़) की आंत में पाए जाने वाले जीवाणु द्वारा फाइटेज का उत्पादन किया जाता है, जिससे उनके लिए अनाज में पाए जाने वाले फाइटिक अम्ल को फास्फोरस के स्रोत के रूप में इस्तेमाल करना संभव हो जाता है। गैर-जुगाली करने वाले ( मोनोगैस्ट्रिक जानवर) जैसे मनुष्य, कुत्ते, सूअर, पक्षी आदि फाइटेज का उत्पादन नहीं करते हैं। पशु पोषण के क्षेत्र में अनुसंधान ने फाइटेज के साथ पूरक खाद्य के विचार को सामने रखा है ताकि कैल्शियम, फास्फोरस, खनिज, कार्बोहाइड्रेट, एमिनो अम्ल और प्रोटीन जैसे पशु फाइटेट-परिबंध पोषक तत्वों को उपलब्ध कराया जा सके। कनाडा में, एनविरोपिग नामक एक आनुवंशिक रूप से संशोधित जीव, जिसमें मुख्य रूप से अपनी लार ग्रंथियों के माध्यम से फाइटेज का उत्पादन करने की क्षमता है, जिसको सीमित उत्पादन के लिए विकसित और अनुमोदित किया गया था।

फाइटस का उपयोग पशु खाद्य पूरक के रूप में किया जाता है - प्रायः कुक्कुट और सूअर में - फाइटिक अम्ल (मायो-इनोसिटोल हेक्साकिस्फॉस्फेट) से अकार्बनिक फॉस्फेट की मुक्ति द्वारा पौधों की पदार्थ के पोषण मूल्य को बढ़ाने के लिए किया जाता है। फाइटेज को पारजीनी रोगाणुओं से शुद्ध किया जा सकता है और हाल ही में पारजीनी कैनोला, अल्फाल्फा और चावल के पौधों में उत्पादित किया गया है।

यह भी देखें

 * 4-फाइटेज
 * 3-फाइटेज
 * 5-फाइटेज
 * फाइटिक अम्ल