संक्षिप्त विवरण: अमीनो अम्ल जैवसंश्लेषण मार्गों में अंतिम उत्पादों के संचय को सख्ती से नियंत्रित करने के लिए फीडबैक अवरोधन लूप अक्सर पाए जाते हैं। इन तंत्रों का अधिक ज्ञान चयापचय नेटवर्क को समझने के लिए महत्वपूर्ण है और इसका उपयोग पादप प्रजनकों द्वारा किया जाना चाहिए, उदाहरण के लिए, फसल पौधों में मनुष्यों के लिए आवश्यक अमीनो अम्लों के उत्पादन पर सीमाओं से बचने के लिए।
ल्यूसिन (Leu) के जैवसंश्लेषण में, यह सर्वविदित है कि अमीनो अम्ल का अंतिम उत्पाद, आइसोप्रोपाइलमैलेट सिंथेस (IPMS) एंजाइम के C-टर्मिनल नियामक डोमेन से जुड़कर, दर-सीमित पथ एंजाइम को बाधित करता है। पिछले इन विट्रो और संरचनात्मक अध्ययनों से पता चला है कि पादप IPMS से C-टर्मिनल नियामक डोमेन के हटने से ब्रैसिकेसी कुल में द्वितीयक मेटाबोलाइट (ग्लूकोसिनोलेट) पथ एंजाइम जैसे मिथाइलथियोएल्काइलमैलेट सिंथेस (MAMS) के नवकार्यात्मकीकरण को बढ़ावा मिला है। इसके अलावा, जीवाणुओं के विपरीत, इन विट्रो में C-टर्मिनल नियामक डोमेन को हटाने से पादप IPMS एंजाइम की गतिविधि ल्यूसिन द्वारा प्रतिक्रिया अवरोध के बिना बनी रहती है। हालांकि, IPMS के C-टर्मिनल डोमेन को हटाने पर जीवित जीवों में ल्यूसिन पथ प्रवाह पर क्या प्रभाव पड़ेगा, इसके बारे में हमें अभी भी बहुत कम जानकारी है। इस प्रश्न का अन्वेषण करने से पौधों में ल्यूसिन जैवसंश्लेषण को नियंत्रित करने के लिए नियामक तंत्र कैसे कार्य करता है, इसकी कहीं अधिक यथार्थवादी समझ प्राप्त हो सकती है।
जब हमने C-टर्मिनल नियामक डोमेन के बिना संपादित IPMS को अरेबिडोप्सिस और तिलहन फसल, भारतीय सरसों में डाला, तो हमें यह देखकर आश्चर्य हुआ कि अक्षुण्ण पौधों में ल्यूसिन (Leu) संचय में कोई वृद्धि नहीं हुई। वास्तव में, ल्यूसिन का स्तर कम हो गया, जबकि मार्ग के माध्यम से प्रवाह बढ़ गया। व्यापक मेटाबोलॉमिक और जैव रासायनिक विश्लेषणों से पता चला कि ल्यूसिन मार्ग का एक मध्यवर्ती,
नियामक डोमेन के बिना IPMS का एक प्रतिस्पर्धी अवरोधक था। हमारे विस्तृत जैव रासायनिक विश्लेषण से पता चला कि C-टर्मिनल नियामक डोमेन की अनुपस्थिति में, ल्यूसिन मार्ग का एक मध्यवर्ती (α-केटोइसोकेप्रोएट) सक्रिय स्थल के लिए मूल IPMS सब्सट्रेट (2-ऑक्सोइसोवैलेरेट) के साथ प्रतिस्पर्धा कर सकता है। इस प्रकार, हमने पहली बार पाया कि IPMS का ल्यूसिन-फीडबैक नियामक डोमेन न केवल कोशिकीय ल्यूसिन सांद्रता के अनुसार एंजाइम गतिविधि को विनियमित करता है, बल्कि एक ऐसे मार्ग मध्यवर्ती द्वारा प्रतिस्पर्धी अवरोध को भी दरकिनार करता है जो मार्ग के अंतिम उत्पाद को गंभीर रूप से सीमित कर सकता है। ये परिणाम एक महत्वपूर्ण प्राथमिक चयापचय मार्ग के विनियमन में नई अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं और ल्यूसिन समस्थिति में हेरफेर के लिए नए दृष्टिकोण सुझाते हैं।
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