फाइटेज

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फाइटेट

एक फाइटेज़ (मायो-इनोसिटोल हेक्साकिसफॉस्फेट फॉस्फोहाइड्रोलेज़) किसी भी प्रकार का फॉस्फेट एंजाइम है जो फ्यतिक एसिड (मायो-इनोसिटोल हेक्साकिसफॉस्फेट) के हाइड्रोलिसिस 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 - और अकार्बनिक फास्फोरस का एक प्रयोग करने योग्य रूप जारी करता है।[1] जबकि फाइटेस जानवरों, पौधों, कवक और जीवाणुओं में पाया गया है, फाइटेस सबसे अधिक पाया गया है और कवक से विशेषता है।[2]


इतिहास

पहला पौधा फाइटेज 1907 में चावल की भूसी से पाया गया था[3][4] और 1908 में एक जानवर (बछड़े (जानवर) के कलेजे और खून) से।[4][5] 1962 में आईएमसी ग्लोबल|इंटरनेशनल मिनरल्स एंड केमिकल्स (आईएमसी) ने फाइटेज उत्पादन के लिए सबसे उपयुक्त सूक्ष्मजीवों का पता लगाने के लिए 2000 से अधिक सूक्ष्मजीवों का अध्ययन करते हुए पशु चारा पोषण बढ़ाने के उद्देश्यों के लिए फाइटेस का व्यावसायीकरण करने का पहला प्रयास शुरू किया। अकार्बनिक फॉस्फोरस के लिए खनन योग्य स्रोतों के बारे में चिंताओं के कारण आंशिक रूप से यह परियोजना शुरू की गई थी (शिखर फास्फोरस देखें), जिसे आईएमसी उस समय फ़ीड उद्योग के लिए आपूर्ति कर रहा था। एस्परगिलस नाइगर | एस्परगिलस (फिक्यूम) नाइगर फंगल स्ट्रेन (जीव विज्ञान) एनआरआरएल 3135 (एटीसीसी 66876) को एक होनहार उम्मीदवार के रूप में पहचाना गया[6] क्योंकि यह बड़ी मात्रा में बाह्य फाइटेस का उत्पादन करने में सक्षम था।[7] हालांकि, व्यावसायीकरण के लिए जीव की दक्षता पर्याप्त नहीं थी इसलिए परियोजना 1968 में विफल हो गई।[6]

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 की शुरुआत डॉ. रूडी वोडज़िंस्की ने की थी जिन्होंने पूर्व में आईएमसी की परियोजना में भाग लिया था।[6]1984 की इस परियोजना ने 1991 में प्रथम आंशिक क्लोनिंग फाइटेज जीन phyA (A. niger NRRL 31235 से) का नेतृत्व किया।[6][8] और बाद में 1993 में ए. निगर में पूर्ण जीन की क्लोनिंग और इसके अतिअभिव्यक्ति के लिए।[6][9] 1991 में बीएएसएफ ने नेटुफोस ट्रेडमार्क के तहत ए. नाइगर में उत्पादित पहला व्यावसायिक फाइटेज बेचना शुरू किया, जिसका उपयोग पशु आहार में पोषक तत्वों की मात्रा बढ़ाने के लिए किया गया था।[6]

1999 में इशरीकिया कोली बैक्टीरियल फाइटेज की पहचान ए. नाइगर फंगल फाइटेज की तुलना में अधिक प्रभावी होने के रूप में की गई थी।[6][10][11] इसके बाद, इसने बैक्टीरियल फाइटेज की इस नई पीढ़ी के पशु आहार का उपयोग किया, जो कई पहलुओं में फंगल फाइटेज से बेहतर थे।[6]


कक्षाएं

फाइटेज के चार अलग-अलग वर्गों को साहित्य में चित्रित किया गया है: हिस्टिडाइन एसिड फॉस्फेटेस (एचएपीएस), बीटा-प्रोपेलर फाइटेज (बीपीपी), बैंगनी एसिड फॉस्फेटेस (पीएपी),[2]और हाल ही में, प्रोटीन टायरोसिन फॉस्फेट फाइटेज (पीटीपी-जैसे फाइटेस)।[12]


हिस्टडीन एसिड फॉस्फेटेस (HAPs)

अधिकांश ज्ञात फाइटेस एंजाइम के एक वर्ग से संबंधित हैं जिन्हें हिस्टिडाइन एसिड फॉस्फेटेस (एचएपी) कहा जाता है। HAP को फिलामेंटस कवक, बैक्टीरिया, खमीर और पौधों से अलग किया गया है।[1]फाइटेज के इस वर्ग के सभी सदस्य एक सामान्य सक्रिय साइट अनुक्रम रूपांकन (Arg-His-Gly-X-Arg-X-Pro) साझा करते हैं और एक दो-चरण तंत्र है जो फाइटिक एसिड (साथ ही कुछ अन्य फॉस्फोएस्टर) को हाइड्रोलाइज करता है।[2]कवक एस्परगिलस नाइगर से फाइटेज एक एचएपी है और इसकी उच्च विशिष्ट गतिविधि के लिए अच्छी तरह से जाना जाता है और पोल्ट्री और सूअर के अनाज आधारित आहार में फाइटिक एसिड से फॉस्फेट की जैव उपलब्धता बढ़ाने के लिए एक पशु फ़ीड योज्य के रूप में इसकी व्यावसायिक रूप से विपणन भूमिका के लिए जाना जाता है।[13] पशु चारा उद्योग के लिए फाइटेज उत्पादन की एक संभावित वैकल्पिक विधि के रूप में कई ट्रांसजेनिक पौधों में एचएपी को भी अत्यधिक अभिव्यक्त किया गया है।[14] और हाल ही में, ई. कोलाई से HAP फाइटेज जीन को एक ट्रांसजेनिक सुअर में सफलतापूर्वक अभिव्यक्त किया गया है।[15]


β-प्रोपेलर फाइटेज

See also: Beta-propeller phytase

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,[2]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 है। वर्तमान शोध से पता चलता है कि β-प्रोपेलर फाइटेस पानी और मिट्टी में प्रमुख फाइटेट-डिग्रेडिंग एंजाइम हैं, और फाइटेट-फॉस्फोरस साइकलिंग में एक प्रमुख भूमिका निभा सकते हैं।[16]


बैंगनी एसिड फॉस्फेटेस

एक फाइटेज को हाल ही में अंकुरित सोयाबीन के बीजपत्रों से अलग किया गया है जिसमें बैंगनी एसिड फॉस्फेटेज (पीएपी) का सक्रिय साइट मूल भाव है। मेटालोएंजाइम के इस वर्ग का अच्छी तरह से अध्ययन किया गया है और जीनोमिक डेटाबेस की खोज से पौधों, स्तनधारियों, कवक और बैक्टीरिया 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 मूल भाव और कटैलिसीस के प्रस्तावित तंत्र का निर्धारण किया गया है।[citation needed]

प्रोटीन टाइरोसिन फॉस्फेटस-जैसे फाइटेज

ज्ञात फाइटेज में से केवल कुछ प्रोटीन टायरोसिन फॉस्फेटेस (पीटीपी) नामक एंजाइमों के सुपरफैमिली डेटाबेस से संबंधित हैं। पीटीपी-जैसे फाइटेज, फाइटेज का एक अपेक्षाकृत नया खोजा गया वर्ग, बैक्टीरिया से अलग किया गया है जो आम तौर पर जुगाली करने वाले जानवरों की आंत में रहते हैं।[17] सभी अभिलक्षणित PTP-जैसे फाइटेस एक सक्रिय साइट सीक्वेंस मोटिफ (His-Cys-(X)5-Arg) साझा करते हैं, एक दो-चरण, डिफॉस्फोराइलेशन का एसिड-बेस मैकेनिज्म, और फॉस्फोराइलेटेड टाइरोसिन अवशेषों की गतिविधि, विशेषताएँ जो सभी के लिए सामान्य हैं पीटीपी सुपरफैमिली एंजाइम।[18][19] कई पीटीपी सुपरफैमिली एंजाइमों की तरह, सटीक जैविक सबस्ट्रेट्स और बैक्टीरियल पीटीपी जैसे फाइटेस की भूमिका अभी तक स्पष्ट रूप से पहचानी नहीं जा सकी है। रूमिनल बैक्टीरिया से विशेषता वाले पीटीपी-जैसे फाइटेस अनुक्रम और स्तनधारी पीटीपी-जैसे फॉस्फॉइनोसाइटाइड / -इनोसिटोल फॉस्फेट पीटीईएन के साथ संरचनात्मक समरूपता साझा करते हैं।[12]और टाइप थ्री स्राव प्रणाली के पीटीपी डोमेन के लिए महत्वपूर्ण अनुक्रम समरूपता। स्यूडोमोनास सिरिंगे (होपपटोडी2) से III-स्रावित वायरलेंस प्रोटीन टाइप करें।[20]


जैव रासायनिक विशेषताएं

सब्सट्रेट विशिष्टता

अधिकांश फाइटेज एक व्यापक सब्सट्रेट विशिष्टता दिखाते हैं, जिसमें कई फॉस्फोराइलेटेड यौगिकों को हाइड्रोलाइज करने की क्षमता होती है जो संरचनात्मक रूप से फाइटिक एसिड 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 एसिड के लिए अत्यधिक विशिष्ट के रूप में वर्णित किया गया है, जैसे बैसिलस एसपी, एस्परजिलस एसपी, ई. कोली से फाइटेज।[21] और वे फाइटेज जो पीटीपी-जैसे फाइटेज के वर्ग से संबंधित हैं[18]


फाइटिक एसिड डिफॉस्फोराइलेशन के रास्ते

फाइटिक एसिड 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 एसिड से फॉस्फेट को चरणबद्ध तरीके से हाइड्रोलाइज करते हैं, ऐसे उत्पाद तैयार करते हैं जो फिर से आगे के हाइड्रोलिसिस के लिए सबस्ट्रेट्स बन जाते हैं। अधिकांश फाइटेस फाइटिक एसिड से छह फॉस्फेट समूहों में से पांच को अलग करने में सक्षम हैं। फाइटेस को हाइड्रोलाइज्ड फाइटिक एसिड 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 हैं 3-फाइटेज (EC 3.1.3.8), 4-फाइटेज (EC 3.1.3.26), और 5-फाइटेज (EC 3.1.3.72). आज तक, अधिकांश ज्ञात फाइटेस 3-फाइटेज या 4-फाइटेज हैं,[21]लिली पराग से शुद्ध किया गया केवल एक HAP[22] और सेलेनोमोनास रुमिनेंटियम सबस्प से एक पीटीपी जैसा फाइटेज। लैक्टिलिटिका[20] 5-फाइटेज होना निर्धारित किया गया है।

जैविक प्रासंगिकता

फाइटिक एसिड और इसके मेटाबोलाइट्स की बीज और अनाज में कई महत्वपूर्ण भूमिकाएँ हैं, विशेष रूप से, फाइटिक एसिड फॉस्फोरस स्टोर के रूप में, ऊर्जा स्टोर के रूप में, धनायन के स्रोत के रूप में और मायो-इनोसिटोल (कोशिका दीवार अग्रदूत) के स्रोत के रूप में कार्य करता है। फाइटिक एसिड 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 एसिड में पाया जाने वाला कार्बनिक फॉस्फेट उन जानवरों के लिए काफी हद तक अनुपलब्ध है जो इसका सेवन करते हैं, लेकिन अकार्बनिक फॉस्फेट जो फाइटेस रिलीज करता है उसे आसानी से अवशोषित किया जा सकता है। जुगाली करने वाले जानवर फास्फोरस के स्रोत के रूप में फाइटिक एसिड का उपयोग कर सकते हैं क्योंकि उनके आंत में रहने वाले बैक्टीरिया कई प्रकार के फाइटेज के उत्पादक होते हैं। हालांकि, मोनोगैस्ट्रिक जानवरों में फाइटेज पैदा करने वाले बैक्टीरिया नहीं होते हैं, इस प्रकार, ये जानवर फाइटिक एसिड को फास्फोरस के प्रमुख स्रोत के रूप में उपयोग नहीं कर सकते हैं और यह मल में उत्सर्जित होता है।[23] हालांकि, मानव-विशेष रूप से शाकाहारियों और [[शाकाहारी]] लोगों के पेट माइक्रोबायोम अनुकूलन में वृद्धि के कारण-उनकी आंत में सूक्ष्म जीव हो सकते हैं जो फाइटिक एसिड को तोड़ने वाले फाइटेज का उत्पादन कर सकते हैं।[24] यूकेरियोट शारीरिक प्रक्रियाओं में फाइटिक एसिड और इसके चयापचयों की कई अन्य महत्वपूर्ण भूमिकाएँ हैं। जैसे, फाइटेस, जो फाइटिक एसिड और इसके मेटाबोलाइट्स को हाइड्रोलाइज करते हैं, की भी महत्वपूर्ण भूमिका होती है। फाइटिक एसिड और इसके मेटाबोलाइट्स को डीएनए की मरम्मत, क्लैथ्रिन-लेपित वेसिकुलर रीसाइक्लिंग, न्यूरोट्रांसमिशन के नियंत्रण और सेल प्रसार में फंसाया गया है।[25][26][27] फाइटिक एसिड और इसके मेटाबोलाइट्स के नियमन में फाइटेस की सटीक भूमिका और ऊपर वर्णित शारीरिक प्रक्रियाओं में परिणामी भूमिका अभी भी काफी हद तक अज्ञात है और बहुत शोध का विषय है।

फाइटेज को पशुओं के चारे में एंजाइम मिलाने के दौरान सामने आने वाले मानव में अतिसंवेदनशीलता न्यूमोनिटिस का कारण बताया गया है।[28][29]


कृषि और औद्योगिक उपयोग

जुगाली करने वाले जानवरों (मवेशी, भेड़) की आंत में पाए जाने वाले बैक्टीरिया द्वारा फाइटेज का उत्पादन किया जाता है, जिससे उनके लिए अनाज में पाए जाने वाले फाइटिक एसिड को फास्फोरस के स्रोत के रूप में इस्तेमाल करना संभव हो जाता है।[30] गैर-जुगाली करने वाले (monogastric जानवर) जैसे मनुष्य, कुत्ते, सूअर, पक्षी आदि फाइटेज का उत्पादन नहीं करते हैं। पशु पोषण के क्षेत्र में अनुसंधान ने फाइटेज के साथ पूरक फ़ीड के विचार को सामने रखा है ताकि कैल्शियम, फास्फोरस, खनिज, कार्बोहाइड्रेट, एमिनो एसिड और प्रोटीन जैसे पशु फाइटेट-बाउंड पोषक तत्वों को उपलब्ध कराया जा सके।[31] 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, को सीमित उत्पादन के लिए विकसित और अनुमोदित किया गया था।[32][33] फाइटस का उपयोग पशु चारा पूरक के रूप में किया जाता है - अक्सर कुक्कुट और सूअर में - फाइटिक एसिड (मायो-इनोसिटोल हेक्साकिस्फॉस्फेट) से अकार्बनिक फॉस्फेट की मुक्ति द्वारा पौधों की सामग्री के पोषण मूल्य को बढ़ाने के लिए। फाइटेज को ट्रांसजेनिक रोगाणुओं से शुद्ध किया जा सकता है और हाल ही में ट्रांसजेनिक कैनोला, अल्फाल्फा और चावल के पौधों में उत्पादित किया गया है।[34]


यह भी देखें

  • 4-फाइटेज
  • 3-फाइटेज
  • 5-फाइटेज
  • फ्यतिक एसिड

संदर्भ

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