Flavin adenine dinucleotide
بائیو کیمسٹری میں، فلاوین اڈینائن ڈینیوکلیوٹائڈ (ایف اے ڈی) ایک ریڈوکس ایکٹیو کوینزیم ہے جو مختلف پروٹینوں سے وابستہ ہے، جو میٹابولزم میں کئی انزیمیٹک رد عمل کے ساتھ شامل ہے۔ فلاوپروٹین ایک پروٹین ہے جس میں فلاوین گروپ ہوتا ہے، جو ایف اے ڈی یا فلاوین مونو نیوکلیوٹائڈ (ایف ایم این) کی شکل میں ہو سکتا ہے۔ بہت سے فلاوپروٹین معلوم ہیں: سکینیٹ ڈی ہائیڈروجنیز کمپلیکس کے اجزاء، α-ketoglutarate dehydrogenase، اور پائروویٹ ڈی ہائیڈروجنیز کمپلیکس کا ایک جزو۔ ایف اے ڈی چار ریڈوکس حالتوں میں موجود ہو سکتا ہے، جو کہ فلاوین-این (5)-آکسائیڈ، کوئنون، سیمیکوئنون، اور ہائیڈروکوئنون ہیں۔ ایف اے ڈی کو ان ریاستوں کے درمیان الیکٹرانوں کو قبول یا عطیہ کرکے تبدیل کیا جاتا ہے۔ ایف اے ڈی، اپنی مکمل آکسیڈائزڈ شکل، یا کوئنون کی شکل میں، دو الیکٹرانوں اور دو پروٹانوں کو ایف اے ڈی ایچ 2 (ہائیڈروکوئنون فارم) بننے کے لیے قبول کرتا ہے۔ سیمیکوئنون (ایف اے ڈی ایچ) بالترتیب ایک الیکٹران اور ایک پروٹون کو قبول یا عطیہ کرکے ایف اے ڈی میں کمی یا ایف اے ڈی ایچ 2 کے آکسیکرن سے تشکیل پایا جا سکتا ہے۔ کچھ پروٹین، تاہم، فلاوین کوفیکٹر، فلاوین-این (5)-آکسائیڈ کی ایک سپر آکسائڈائزڈ شکل پیدا کرتے ہیں اور اسے برقرار رکھتے ہیں۔ فلاووپروٹین پہلی بار 1879 میں گائے کے دودھ کے اجزاء کو الگ کرکے دریافت کیا گیا تھا۔ انہیں ابتدائی طور پر ان کے دودھ کی اصل اور پیلے رنگ کے روغن کی وجہ سے لییکٹکروم کہا جاتا تھا۔ سائنسی برادری کو پیلے رنگ کے روغن کے لیے ذمہ دار مالیکیولز کی شناخت میں کوئی خاطر خواہ پیش رفت کرنے میں 50 سال لگے۔ 1930 کی دہائی میں بہت سے فلاوین اور نیکوٹینامائڈ مشتق ڈھانچوں کی اشاعت اور ریڈوکس اتپریرک میں ان کے واجب کردار کے ساتھ کوینزیم ریسرچ کا میدان شروع ہوا۔ جرمن سائنس دان اوٹو واربرگ اور والٹر کرسچن نے 1932 میں خمیر سے ماخوذ پیلے رنگ کا پروٹین دریافت کیا جو سیلولر ریسپریشن کے لیے ضروری ہے۔ ان کے ساتھی ہیوگو تھیوریل نے اس پیلے رنگ کے انزائم کو اپونزیم اور پیلے رنگ کے روغن میں الگ کیا، اور دکھایا کہ نہ تو انزائم اور نہ ہی روغن اپنے طور پر این اے ڈی ایچ کو آکسائڈائز کرنے کے قابل ہے، لیکن ان کو ایک ساتھ ملانے سے سرگرمی بحال ہوگی۔ تھوریل نے 1937 میں روغن کے ربوفلاوین کے فاسفیٹ ایسٹر، فلاوین مونو نیوکلیوٹائڈ (ایف ایم این) ہونے کی تصدیق کی، جو انزائم کوفیکٹرز کا پہلا براہ راست ثبوت تھا۔ واربرگ اور کرسچن نے پھر 1938 میں اسی طرح کے تجربات کے ذریعے ایف اے ڈی کو ڈی امینو ایسڈ آکسیڈیز کا کوفیکٹر پایا۔ نیکوٹینامائڈ کو ہائیڈرائڈ کی منتقلی سے جوڑنے اور فلاوینس کی دریافت کے ساتھ واربرگ کے کام نے 40 اور 50 کی دہائی میں بہت سے سائنسدانوں کے لیے ریڈوکس بائیو کیمسٹری کی وافر مقدار کو دریافت کرنے اور سائٹرک ایسڈ سائیکل اور اے ٹی پی کی ترکیب جیسے راستوں میں انہیں ایک ساتھ جوڑنے کی راہ ہموار کی۔ خصوصیات فلاوین اڈینائن ڈینیوکلیوٹائڈ دو حصوں پر مشتمل ہے: اڈینائن نیوکلیوٹائڈ (اڈینوسین مونو فاسفیٹ) اور فلاوین مونو نیوکلیوٹائڈ (ایف ایم این) اپنے فاسفیٹ گروپوں کے ذریعے ایک دوسرے سے جڑے ہوئے ہیں۔ اڈینائن 1 'کاربن پر ایک چکور رائبوس سے جڑا ہوتا ہے، جبکہ فاسفیٹ 5' کاربن پر رائبوس سے جڑا ہوتا ہے تاکہ اڈینائن نیوکلڈوٹائڈ تشکیل پائے۔ ربوفلاوین آئسوالوکسازین اور ربٹول کے درمیان کاربن نائٹروجن (سی-این) بانڈ سے بنتا ہے۔ اس کے بعد فاسفیٹ گروپ ٹرمینل رائبوس کاربن سے جڑا ہوتا ہے، جس سے ایف ایم این بنتا ہے۔ چونکہ آئسوالوکسازین اور ریبیٹول کے درمیان بندھن کو گلائکوسیڈک بانڈ نہیں سمجھا جاتا ہے، اس لیے فلاوین مونو نیوکلیوٹائڈ واقعی نیوکلیوٹائڈ نہیں ہے۔ اس سے ڈینیوکلیوٹائڈ کا نام گمراہ کن ہو جاتا ہے ؛ تاہم، فلاوین مونو نیوکلیوٹائڈ گروپ اب بھی اپنی ساخت اور کیمیائی خصوصیات میں نیوکلیوٹائڈ کے بہت قریب ہے۔ 2 H + اور 2 e− کے اضافے کے ذریعے FAD کو کم کر کے FADH2 کیا جا سکتا ہے۔ ایف اے ڈی ایچ 2 کو 1 ایچ + اور 1 ای-کے نقصان سے بھی آکسائڈائز کیا جا سکتا ہے تاکہ ایف اے ڈی ایچ تشکیل پائے۔ ایف اے ڈی فارم کو 1 H + اور 1 e− کے مزید نقصان کے ذریعے دوبارہ تخلیق کیا جا سکتا ہے۔ ایف اے ڈی کی تشکیل فلاوین-این (5) آکسائیڈ کی کمی اور پانی کی کمی کے ذریعے بھی ہو سکتی ہے۔ آکسیکرن کی حالت کی بنیاد پر، جب آبی محلول میں ہوتے ہیں تو فلاوینس مخصوص رنگ لیتے ہیں۔ فلاوین-این (5)-آکسائڈ (سپر آکسائڈائزڈ) پیلا نارنجی ہے، ایف اے ڈی (مکمل طور پر آکسائڈائزڈ) پیلا ہے، ایف اے ڈی ایچ (آدھا کم) پی ایچ کی بنیاد پر یا تو نیلا یا سرخ ہے، اور مکمل طور پر کم شدہ شکل بے رنگ ہے۔ شکل کو تبدیل کرنے سے دیگر کیمیائی خصوصیات پر بڑا اثر پڑ سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، ایف اے ڈی، مکمل طور پر آکسائڈائزڈ شکل نیوکلیوفیلک حملے کا شکار ہوتی ہے، مکمل طور پر کم شدہ شکل، ایف اے ڈی ایچ 2 میں زیادہ پولرائزیشن ہوتی ہے، جبکہ آدھی کم شدہ شکل آبی محلول میں غیر مستحکم ہوتی ہے۔ ایف اے ڈی ایک خوشبودار رنگ سسٹم ہے، جبکہ ایف اے ڈی ایچ 2 نہیں ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ FADH2 توانائی میں نمایاں طور پر زیادہ ہے، گونج کے ذریعے استحکام کے بغیر جو خوشبودار ڈھانچہ فراہم کرتا ہے۔ ایف اے ڈی ایچ 2 ایک توانائی لے جانے والا مالیکیول ہے، کیونکہ، ایک بار آکسائڈائز ہونے کے بعد یہ دوبارہ خوشبو حاصل کرتا ہے اور اس استحکام کی نمائندگی کرنے والی توانائی کو جاری کرتا ہے۔ ایف اے ڈی اور اس کی مختلف اقسام کی سپیکٹروسکوپک خصوصیات یو وی-وی آئی ایس جذب اور فلوروسینس سپیکٹروسکوپی کے استعمال سے رد عمل کی نگرانی کی اجازت دیتی ہیں۔ ایف اے ڈی کی ہر شکل میں الگ جذب سپیکٹر ہوتا ہے، جس سے آکسیکرن کی حالت میں ہونے والی تبدیلیوں کا آسان مشاہدہ ہوتا ہے۔ ایف اے ڈی کے لیے ایک اہم مقامی جذب زیادہ سے زیادہ 450 این ایم پر مشاہدہ کیا جاتا ہے، جس میں معدومیت کا گتانک 11,300 ایم − 1 سینٹی میٹر − 1 ہوتا ہے۔ عام طور پر فلاون میں غیر پابند ہونے پر فلوروسینٹ سرگرمی ہوتی ہے (فلاون نیوکلک ایسڈ مشتقات سے منسلک پروٹین کو فلاوپروٹین کہا جاتا ہے)۔ اس خاصیت کا استعمال پروٹین بائنڈنگ کی جانچ کرتے وقت کیا جا سکتا ہے، جب باؤنڈ حالت میں ڈال دیا جائے تو فلوروسینٹ سرگرمی کے نقصان کا مشاہدہ کیا جا سکتا ہے۔ آکسائڈائزڈ فلاوینس میں تقریبا 450 این ایم کی زیادہ جذب ہوتی ہے، اور تقریبا 515-520 این ایم پر فلوروس ہوتا ہے۔ حیاتیاتی نظاموں میں، ایف اے ڈی ایچ + اور ای-کو اس کی مکمل آکسیڈائزڈ شکل میں قبول کرنے والے، ایف اے ڈی ایچ کی شکل میں قبول کرنے والے یا عطیہ دینے والے، اور کم شدہ ایف اے ڈی ایچ 2 کی شکل میں عطیہ دینے والے کے طور پر کام کرتا ہے۔ نیچے دیا گیا خاکہ ان ممکنہ تبدیلیوں کا خلاصہ پیش کرتا ہے جن سے یہ گزر سکتا ہے۔ اوپر جو دیکھا گیا ہے اس کے ساتھ، ایف اے ڈی کی دیگر رد عمل والی شکلیں بنائی اور استعمال کی جا سکتی ہیں۔ ان تعاملات میں الیکٹرانوں کی منتقلی اور کیمیائی بندھن بنانا/توڑنا شامل ہے۔ رد عمل کے طریقہ کار کے ذریعے، ایف اے ڈی حیاتیاتی نظاموں کے اندر کیمیائی سرگرمیوں میں حصہ ڈالنے کے قابل ہے۔ درج ذیل تصاویر ان کچھ اعمال کی عمومی شکلوں کو ظاہر کرتی ہیں جن میں ایف اے ڈی شامل ہو سکتا ہے۔ میکانزم 1 اور 2 ہائیڈرائڈ گین کی نمائندگی کرتے ہیں، جس میں انو ایک ہائیڈرائڈ آئن کی مقدار حاصل کرتا ہے۔ میکانزم 3 اور 4 ریڈیکل تشکیل اور ہائیڈرائڈ نقصان۔ ریڈیکل پرجاتیوں میں غیر جوڑے والے الیکٹران ایٹم ہوتے ہیں اور وہ کیمیائی طور پر بہت فعال ہوتے ہیں۔ ہائیڈرائڈ نقصان ہائیڈرائڈ گین کا الٹا عمل ہے جو پہلے دیکھا گیا تھا۔ آخری دو میکانزم نیوکلیوفیلک اضافہ اور کاربن ریڈیکل کا استعمال کرتے ہوئے رد عمل ظاہر کرتے ہیں۔ بائیو سنتھیسس ایف اے ڈی فلاوین مونونیوکلیوٹائڈ کے ساتھ ایک انزائم کوفیکٹر کے طور پر ایک اہم کردار ادا کرتا ہے، جو رائبوفلاوین سے پیدا ہونے والا ایک اور مالیکیول ہے۔ بیکٹیریا، فنگی اور پودے ربوفلاوین پیدا کر سکتے ہیں، لیکن دوسرے یوکرائٹس، جیسے انسان، اسے بنانے کی صلاحیت کھو چکے ہیں۔ لہذا، انسانوں کو ریبوفلاوین، جسے وٹامن بی 2 بھی کہا جاتا ہے، غذائی ذرائع سے حاصل کرنا چاہیے۔ ربوفلاوین عام طور پر چھوٹی آنت میں کھایا جاتا ہے اور پھر کیریئر پروٹین کے ذریعے خلیوں میں منتقل کیا جاتا ہے۔ ربوفلاوین کینیز (ای سی 2.7.1.26) فلاوین مونو نیوکلیوٹائڈ تیار کرنے کے لیے ربوفلاوین میں ایک فاسفیٹ گروپ کا اضافہ کرتا ہے، اور پھر ایف اے ڈی سنتھٹیس ایک اڈینائن نیوکلیوٹائڈ کو جوڑتا ہے ؛ دونوں مراحل کے لیے اے ٹی پی کی ضرورت ہوتی ہے۔ بیکٹیریا میں عام طور پر ایک دو فعال انزائم ہوتا ہے، لیکن آرکیا اور یوکیریوٹس عام طور پر دو الگ الگ انزائم استعمال کرتے ہیں۔ موجودہ تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ سائٹوسول اور مائٹوکونڈریا میں الگ الگ آئسوفارم موجود ہیں۔ ایسا لگتا ہے کہ ایف اے ڈی کو دونوں مقامات پر ترکیب کیا جاتا ہے اور ممکنہ طور پر جہاں ضرورت ہو وہاں منتقل کیا جاتا ہے۔ فنکشن فلاووپروٹین مشکل ریڈوکس رد عمل کو متحرک کرنے کے لیے فلاوین موئٹیز کی منفرد اور ورسٹائل ساخت کا استعمال کرتے ہیں۔ چونکہ فلاوینس میں متعدد ریڈوکس ریاستیں ہوتی ہیں اس لیے وہ ان عملوں میں حصہ لے سکتے ہیں جن میں ایک یا دو الیکٹرانوں، ہائیڈروجن ایٹموں، یا ہائیڈرونیم آئنوں کی منتقلی شامل ہوتی ہے۔ مکمل طور پر آکسائڈائزڈ فلاون رنگ کے N5 اور C4a بھی نیوکلیوفیلک حملے کے لیے حساس ہوتے ہیں۔ آئنائزیشن کی اس وسیع اقسام اور فلاوین کے حصے میں ترمیم کو آئسوالوکسازین رنگ سسٹم اور فلاو پروٹین کی صلاحیت سے منسوب کیا جا سکتا ہے جس میں فلاوین اڈینائن ڈینیوکلیوٹائڈ (ایف اے ڈی) سمیت پابند ہونے پر فلاوین کے حرکی پیرامیٹرز کو شدید طور پر پریشان کرنے کی صلاحیت ہے۔ جینوم (فلاوپروٹوم) میں فلاوین پر منحصر پروٹین انکوڈ شدہ جینوں کی تعداد انواع پر منحصر ہے اور 0.1%-3.5% تک ہو سکتی ہے، جس میں انسانوں میں 90 فلاوپروٹین انکوڈ شدہ جین ہوتے ہیں۔ ایف اے ڈی فلاوین کی زیادہ پیچیدہ اور وافر شکل ہے اور اسے کل فلاوپروٹوم کے 75 فیصد اور انسانی انکوڈڈ فلاوپروٹین کے 84 فیصد سے منسلک ہونے کی اطلاع ہے۔ ایف اے ڈی (2.2-17.0 امول/سیل) اور ایف ایم این (0.46-3.4 امول/سیل) کے لیے مختلف قسم کے کلچرڈ ممالیہ سیل لائنوں میں آزاد یا غیر ہم آہنگی سے جڑے ہوئے فلاوینس کی سیلولر حراستی کی اطلاع دی گئی۔ ایف اے ڈی میں این اے ڈی + سے زیادہ مثبت کمی کی صلاحیت ہوتی ہے اور یہ ایک بہت مضبوط آکسیڈائزنگ ایجنٹ ہے۔ خلیہ اس کا استعمال بہت سے توانائی سے مشکل آکسیکرن رد عمل میں کرتا ہے جیسے کہ سی-سی بانڈ کی الکین سے ڈی ہائیڈروجنیشن۔ ایف اے ڈی پر منحصر پروٹین میٹابولک راستوں کی ایک بڑی قسم میں کام کرتے ہیں جن میں الیکٹران ٹرانسپورٹ، ڈی این اے کی مرمت، نیوکلیوٹائڈ بائیوسنتھیس، فیٹی ایسڈ کا بیٹا آکسیڈیشن، امینو ایسڈ کیٹابولزم کے ساتھ ساتھ دیگر کوفیکٹرز جیسے سی او اے، سی او کیو اور ہیمی گروپس کی ترکیب شامل ہیں۔ ایک معروف رد عمل سائٹرک ایسڈ سائیکل کا حصہ ہے (جسے ٹی سی اے یا کریبس سائیکل بھی کہا جاتا ہے)۔ سکینیٹ ڈی ہائیڈروجنیز (الیکٹران ٹرانسپورٹ چین میں کمپلیکس II) کے لیے کوولینٹ سے جڑے ایف اے ڈی کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ سکینیٹ کے آکسیکرن کو فیومریٹ میں اتپریرک کیا جا سکے۔ اس آکسیکرن سے اعلی توانائی والے الیکٹرانوں کو ایف اے ڈی کو ایف اے ڈی ایچ 2 میں کم کرکے لمحے کے لیے ذخیرہ کیا جاتا ہے۔ ایف اے ڈی ایچ 2 پھر ایف اے ڈی کی طرف لوٹتا ہے، الیکٹران ٹرانسپورٹ چین کے ذریعے اپنے دو اعلی توانائی والے الیکٹرانوں کو بھیجتا ہے۔ ایف اے ڈی ایچ 2 میں موجود توانائی آکسیڈیٹیو فاسفوریلیشن کے ذریعے اے ٹی پی کے 1.5 مساوی پیدا کرنے کے لیے کافی ہے۔ کچھ ریڈوکس فلاوپروٹین غیر متناسب طور پر ایف اے ڈی سے جڑے ہوتے ہیں جیسے ایسیٹیل-کو اے-ڈی ہائیڈروجنیز جو فیٹی ایسڈ کے بیٹا آکسیڈیشن اور امینو ایسڈ جیسے لیوسین (آئسوولیریل-کو اے ڈی ہائیڈروجنیز)، آئسولیسین، (شارٹ/برانچڈ-چین ایسائل-کو اے ڈی ہائیڈروجنیز)، ویلائن (آئسو بیوٹریل-کو اے ڈی ہائیڈروجنیز)، اور لائسین (گلوٹریل-کو اے ڈی ہائیڈروجنیز) کے کیٹابولزم میں شامل ہوتے ہیں۔ میٹابولزم کو منظم کرنے والے ایف اے ڈی پر منحصر انزائموں کی اضافی مثالیں گلسرول-3-فاسفیٹ ڈی ہائیڈروجنیز (ٹرائگلیسرائڈ کی ترکیب) اور پیورین نیوکلیوٹائڈ کیٹابولزم میں شامل زینتھائن آکسیڈیز ہیں۔ غیر اتپریرک افعال جو ایف اے ڈی فلاوپروٹینز میں ادا کر سکتے ہیں ان میں ساختی کردار شامل ہیں، یا نیلے رنگ کے حساس لائٹ فوٹو ریسیپٹرز میں شامل ہیں جو حیاتیاتی گھڑیوں اور نشوونما کو منظم کرتے ہیں، بائیولومینسینٹ بیکٹیریا میں روشنی کی نسل کو منظم کرتے ہیں۔ فلاووپروٹینز فلاووپروٹینز میں مصنوعی گروپ کے طور پر یا تو ایف ایم این یا ایف اے ڈی انو ہوتا ہے، یہ مصنوعی گروپ مضبوطی سے جڑا ہو سکتا ہے یا باہمی طور پر جڑا ہو سکتا ہے۔ صرف تقریبا 5-10% فلاوپروٹینوں میں ہم آہنگی سے منسلک ایف اے ڈی ہوتا ہے، لیکن ان انزائموں میں ریڈوکس کی طاقت زیادہ ہوتی ہے۔ بعض صورتوں میں، ایف اے ڈی فعال مقامات کے لیے ساختی مدد فراہم کر سکتا ہے یا اتپریرک کے دوران انٹرمیڈیٹس کو استحکام فراہم کر سکتا ہے۔ دستیاب ساختی اعداد و شمار کی بنیاد پر، معروف ایف اے ڈی بائنڈنگ سائٹس کو 200 سے زیادہ اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ 90 فلاووپروٹین انسانی جینوم میں انکوڈ ہوتے ہیں۔ تقریبا 84 فیصد کو ایف اے ڈی کی ضرورت ہوتی ہے، اور تقریبا 16 فیصد کو ایف ایم این کی ضرورت ہوتی ہے، جبکہ 5 پروٹین کو دونوں کی موجودگی کی ضرورت ہوتی ہے۔ فلاووپروٹین بنیادی طور پر مائٹوکونڈریا میں واقع ہوتے ہیں کیونکہ ان کی ریڈوکس طاقت ہوتی ہے۔ تمام فلاووپروٹینوں میں سے 90 فیصد ریڈوکس رد عمل انجام دیتے ہیں اور باقی 10 فیصد ٹرانسفراز، لائاز، آئسومیراز، لیگاز ہوتے ہیں۔ کاربن-ہیٹروآٹم بانڈز کی آکسیکرن کاربن-نائٹروجن مونوامین آکسیڈیز (ایم اے او) ایک وسیع پیمانے پر مطالعہ شدہ فلاوونزیم ہے جس کی حیاتیاتی اہمیت کی وجہ سے نورپینفائنائن، سیرٹونن اور ڈوپامائن کی کیٹابولزم ہے۔ ایم اے او بنیادی، ثانوی اور ترتیری امینوں کو آکسائڈائز کرتا ہے، جو غیر انزیمیٹک طور پر امین سے ایلڈیہائیڈ یا کیٹون میں ہائیڈرولائز ہوتے ہیں۔ اگرچہ انزائم کے اس طبقے کا بڑے پیمانے پر مطالعہ کیا گیا ہے، لیکن اس کے عمل کے طریقہ کار پر اب بھی بحث جاری ہے۔ دو میکانزم تجویز کیے گئے ہیں: ایک ریڈیکل میکانزم اور ایک نیوکلیوفیلک میکانزم۔ ریڈیکل میکانزم کو عام طور پر کم قبول کیا جاتا ہے کیونکہ ریڈیکل انٹرمیڈیٹ کی موجودگی کے لیے کوئی سپیکٹرم یا الیکٹران پیرا مقناطیسی گونج کا ثبوت موجود نہیں ہے۔ نیوکلیوفیلک میکانزم زیادہ پسند کیا جاتا ہے کیونکہ اس کی حمایت سائٹ سے چلنے والے میوٹیجینیسیس مطالعات سے ہوتی ہے جس نے دو ٹائروسین کے باقیات کو تبدیل کیا جن سے سبسٹریٹس کی نیوکلیوفلیسیٹی میں اضافہ ہونے کی توقع کی جاتی تھی۔ کاربن-آکسیجن گلوکوز آکسیڈیز (جی او ایکس) β-D-گلوکوز کے آکسیکرن کو ڈی-گلوکونو-δ-لییکٹون میں اتپریرک کرتا ہے جس میں انزائم سے منسلک فلاوین کی بیک وقت کمی ہوتی ہے۔ جی او ایکس ایک ہوموڈیمر کے طور پر موجود ہے، جس میں ہر ذیلی یونٹ ایک ایف اے ڈی مالیکیول کو باندھتا ہے۔ کرسٹل ڈھانچے سے پتہ چلتا ہے کہ ایف اے ڈی ڈائمر انٹرفیس کے قریب انزائم کی گہری جیب میں بندھ جاتا ہے۔ مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ 8-ہائیڈروکسی-5-کاربا-5-ڈیزا ایف اے ڈی کے ساتھ ایف اے ڈی کی تبدیلی پر، ردعمل کی سٹیریو کیمسٹری کا تعین فلاوین کے دوبارہ چہرے کے ساتھ رد عمل سے کیا گیا تھا۔ کاروبار کے دوران، غیر جانبدار اور آئنک سیمیکوئنون مشاہدہ کیے جاتے ہیں جو ایک بنیادی طریقہ کار کی نشاندہی کرتے ہیں۔ کاربن سلفر پرینیل سسٹین لائز (پی سی ایل ایز) پرینیل سسٹین (ایک پروٹین ترمیم) کے پھٹنے کو ایک آئسوپرینائڈ ایلڈیہائیڈ اور پروٹین کے ہدف پر آزاد سسٹین کے باقیات بنانے کے لیے متحرک کرتا ہے۔ ایف اے ڈی غیر متناسب طور پر پی سی لیس سے جڑا ہوا ہے۔ فلاوین کے رد عمل کو دیکھتے ہوئے زیادہ میکانکی مطالعات نہیں کیے گئے ہیں، لیکن مجوزہ میکانزم ذیل میں دکھایا گیا ہے۔ پرینایل موئٹی کے سی 1 سے ایف اے ڈی میں ہائیڈرائڈ کی منتقلی تجویز کی گئی ہے، جس کے نتیجے میں فلاوین کو ایف اے ڈی ایچ 2 میں کم کیا جاتا ہے۔ تشکیل شدہ ایک کاربوکیشن ہے جو پڑوسی سلفر ایٹم کے ذریعہ مستحکم ہوتا ہے۔ ایف اے ڈی ایچ 2 پھر آکسیڈائزڈ انزائم کو بحال کرنے کے لیے مالیکیولر آکسیجن کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتا ہے۔ کاربن-کاربن یو ڈی پی-این-ایکٹیلینولپائروویلگلوکوسامین ریڈکٹیس (ایم آر بی) ایک ایسا انزائم ہے جو اینولپائروویل-یو ڈی پی-این-ایکٹیلگلوکوسامین (سبسٹریٹ) کی این اے ڈی پی ایچ پر منحصر کمی کو متعلقہ ڈی-لیکٹائل کمپاؤنڈ یو ڈی پی-این-ایکٹیلمورامک ایسڈ (پروڈکٹ) میں متحرک کرتا ہے۔ مرب ایک مونومر ہے اور اس میں ایک ایف اے ڈی مالیکیول ہوتا ہے۔ سبسٹریٹ کو پروڈکٹ میں تبدیل کرنے سے پہلے، این اے ڈی پی ایچ کو پہلے ایف اے ڈی کو کم کرنا چاہیے۔ ایک بار جب این اے ڈی پی + الگ ہو جاتا ہے، تو سبسٹریٹ باندھ سکتا ہے اور کم شدہ فلاوین پروڈکٹ کو کم کر سکتا ہے۔ تھیول/ڈائیسلفائیڈ کیمسٹری گلوٹاتھیون ریڈکٹیس (جی آر) گلوٹاتھیون ڈائیسلفائیڈ (جی ایس ایس جی) کی گلوٹاتھیون (جی ایس ایچ) میں کمی کو متحرک کرتی ہے۔ اس تعامل کو آسان بنانے کے لیے جی آر کو ایف اے ڈی اور این اے ڈی پی ایچ کی ضرورت ہوتی ہے۔ پہلے ایک ہائیڈرائڈ کو این اے ڈی پی ایچ سے ایف اے ڈی میں منتقل کیا جانا چاہیے۔ کم شدہ فلاوین پھر ڈائیسلفائیڈ پر حملہ کرنے کے لیے نیوکلیوفائل کے طور پر کام کر سکتا ہے، یہ C4a-سسٹین ایڈکٹ بناتا ہے۔ اس ایڈڈکٹ کے خاتمے کے نتیجے میں فلاوین تھیولیٹ چارج ٹرانسفر کمپلیکس پیدا ہوتا ہے۔ الیکٹران کی منتقلی کے رد عمل سائٹوکروم P450 قسم کے انزائم جو مونو آکسیجنیز (ہائیڈروکسیلیشن) رد عمل کو متحرک کرتے ہیں، FAD سے P450 میں دو الیکٹرانوں کی منتقلی پر منحصر ہوتے ہیں۔ یوکرائٹس میں دو قسم کے P450 نظام پائے جاتے ہیں۔ P450 نظام جو اینڈوپلاسمک ریٹیکولم میں واقع ہوتے ہیں وہ سائٹوکروم P-450 ریڈکٹیس (CPR) پر منحصر ہوتے ہیں جس میں FAD اور FMN دونوں ہوتے ہیں۔ کم شدہ ایف اے ڈی (ایف اے ڈی ایچ 2) پر دو الیکٹرانوں کو ایک وقت میں ایک ایف ایم این میں منتقل کیا جاتا ہے اور پھر ایک واحد الیکٹران ایف ایم این سے پی 450 کے ہیمی میں منتقل کیا جاتا ہے۔ مائٹوکونڈریا میں واقع پی 450 نظام دو الیکٹران ٹرانسفر پروٹینوں پر منحصر ہوتے ہیں: ایک ایف اے ڈی جس میں ایڈرینوڈوکسن ریڈکٹیس (اے آر) ہوتا ہے اور ایک چھوٹا آئرن سلفر گروپ جس میں ایڈرینوڈوکسن نامی پروٹین ہوتا ہے۔ ایف اے ڈی اے آر کے ایف اے ڈی بائنڈنگ ڈومین میں سرایت شدہ ہے۔ اے آر کے این اے ڈی پی بائنڈنگ ڈومین میں جڑے این اے ڈی پی ایچ سے دو الیکٹرانوں کی منتقلی سے اے آر کا ایف اے ڈی کم ہو کر ایف اے ڈی ایچ 2 ہو جاتا ہے۔ اس انزائم کی ساخت انتہائی محفوظ ہے تاکہ موثر الیکٹران منتقلی کے لیے الیکٹران ڈونر این اے ڈی پی ایچ اور قبول کنندہ ایف اے ڈی کی سیدھ کو درست طریقے سے برقرار رکھا جا سکے۔ کم شدہ ایف اے ڈی میں دو الیکٹرانوں کو ایک بار ایڈرینوڈوکسن میں منتقل کیا جاتا ہے جو بدلے میں واحد الیکٹران کو مائٹوکونڈریل پی 450 کے ہیمی گروپ کو عطیہ کرتا ہے۔ مائٹوکونڈریل P450 نظاموں کے مائکروسومل بمقابلہ ریڈکٹیس کے ریڈکٹیس کے ڈھانچے مکمل طور پر مختلف ہیں اور کوئی ہم آہنگی نہیں دکھاتے ہیں۔ ریڈوکس پی-ہائیڈروکسی بینزوئٹ ہائیڈروکسائیلیز (پی ایچ بی ایچ) پی-ہائیڈروکسی بینزوئٹ (پی او ایچ بی) کی آکسیجنشن کو 3,4-ڈائی ہائروکسی بینزوئٹ (3,4-ڈائی او ایچ بی) میں اتپریرک کرتا ہے۔ اس رد عمل کے لیے ایف اے ڈی، این اے ڈی پی ایچ اور مالیکیولر آکسیجن سبھی درکار ہیں۔ این اے ڈی پی ایچ پہلے ایف اے ڈی کے مساوی ہائیڈرائڈ کو منتقل کرتا ہے، جس سے ایف اے ڈی ایچ-بنتا ہے، اور پھر این اے ڈی پی + انزائم سے الگ ہوجاتا ہے۔ کم شدہ پی ایچ بی ایچ پھر سالماتی آکسیجن کے ساتھ تعامل کر کے فلاوین-سی (4 اے) ہائیڈروپروکسائڈ بناتا ہے۔ فلاوین ہائیڈروپروکسائڈ تیزی سے پی او ایچ بی کو ہائیڈروکسائلیٹ کرتا ہے، اور پھر آکسیڈائزڈ فلاوین کو دوبارہ پیدا کرنے کے لیے پانی کو ختم کرتا ہے۔ ایک متبادل فلاوین ثالثی آکسیجنشن میکانزم میں فلاوین-سی (4 اے)-(ہائیڈرو) پیرو آکسائیڈ کے بجائے فلاوین-این (5) آکسائیڈ کا استعمال شامل ہے۔ نان ریڈوکس کورسمیٹ سنتھس (سی ایس) شیکیمیٹ راستے کے آخری مرحلے-کورسمیٹ کی تشکیل کو متحرک کرتا ہے۔ سی ایس کی دو کلاسیں جانی جاتی ہیں، جن میں سے دونوں کو ایف ایم این کی ضرورت ہوتی ہے، لیکن این اے ڈی پی ایچ کو کم کرنے والے ایجنٹ کے طور پر ان کی ضرورت پر منقسم ہیں۔ سی ایس کے لیے مجوزہ طریقہ کار میں بنیاد پرست انواع شامل ہیں۔ سبسٹریٹ اینالاگ کا استعمال کیے بغیر ریڈیکل فلاوین پرجاتیوں کا سپیکٹروسکوپک طور پر پتہ نہیں چلا ہے، جس سے پتہ چلتا ہے کہ یہ قلیل مدتی ہے۔ تاہم، فلورینیٹڈ سبسٹریٹ کا استعمال کرتے وقت، ایک غیر جانبدار فلاوین سیمیکوئنون کا پتہ چلا۔ پیچیدہ فلاوونزیمز گلوٹامیٹ سنتھس 2-آکسگلوٹاریٹ کو ایل-گلوٹامیٹ میں تبدیل کرنے کو متحرک کرتا ہے جس میں ایل-گلوٹامین رد عمل کے لیے نائٹروجن کے ذریعہ کے طور پر کام کرتا ہے۔ تمام گلوٹامیٹ کی ترکیبیں آئرن سلفر فلاووپروٹینز ہیں جن میں آئرن سلفر کلسٹر اور ایف ایم این ہوتے ہیں۔ گلوٹامیٹ کی ترکیبوں کی تین کلاسوں کی درجہ بندی ان کی ترتیب اور بائیو کیمیکل خصوصیات کی بنیاد پر کی جاتی ہے۔ اگرچہ اس انزائم کی تین کلاسیں ہیں، یہ خیال کیا جاتا ہے کہ وہ سب ایک ہی طریقہ کار کے ذریعے کام کرتے ہیں، صرف اس سے مختلف ہے جو پہلے ایف ایم این کو کم کرتا ہے۔ انزائم دو گلوٹامیٹ مالیکیولز پیدا کرتا ہے: ایک گلوٹامین کے ہائیڈرولیسس سے (گلوٹامیٹ اور امونیا کی تشکیل)، اور دوسرا 2-آکسوگلوٹاریٹ پر حملہ کرنے والے پہلے رد عمل سے پیدا ہونے والے امونیا سے، جسے ایف ایم این گلوٹامیٹ میں کم کر دیتا ہے۔ طبی اہمیت فلاوپروٹین سے متعلق بیماریاں فلاوپروٹین کی اہمیت کی وجہ سے، یہ حیرت کی بات نہیں ہے کہ تقریبا 60 ٪ انسانی فلاوپروٹین تبدیل ہونے پر انسانی بیماری کا سبب بنتے ہیں۔ کچھ معاملات میں، یہ ایف اے ڈی یا ایف ایم این کے لیے وابستگی میں کمی کی وجہ سے ہوتا ہے اور اس لیے زیادہ ربوفلاوین کا استعمال بیماری کی علامات کو کم کر سکتا ہے، جیسے کہ ایک سے زیادہ ایسائل-سی او اے ڈی ہائیڈروجنیز کی کمی کے لیے۔ اس کے علاوہ، خود ربوفلاوین کی کمی (اور اس کے نتیجے میں ایف اے ڈی اور ایف ایم این کی کمی) صحت کے مسائل کا سبب بن سکتی ہے۔ مثال کے طور پر، اے ایل ایس کے مریضوں میں، ایف اے ڈی کی ترکیب کی سطح میں کمی واقع ہوتی ہے۔ ان دونوں راستوں کے نتیجے میں مختلف علامات پیدا ہو سکتی ہیں، جن میں نشوونما یا معدے کی غیر معمولی چیزیں، ناقص چربی ٹوٹنا، خون کی کمی، اعصابی مسائل، کینسر یا دل کی بیماری، درد شقیقہ، بگڑتی ہوئی بینائی اور جلد کے زخم شامل ہیں۔ اس لیے دوا سازی کی صنعت بعض صورتوں میں غذا کی تکمیل کے لیے ربوفلاوین تیار کرتی ہے۔ 2008 میں، ربوفلاوین کی عالمی ضرورت 6,000 ٹن سالانہ تھی، جس کی پیداواری صلاحیت 10,000 ٹن تھی۔ یہ 150 سے 500 ملین ڈالر کا بازار نہ صرف طبی ایپلی کیشنز کے لیے ہے، بلکہ زرعی صنعت میں جانوروں کی خوراک کے ضمیمہ کے طور پر اور کھانے کے رنگ کے طور پر بھی استعمال ہوتا ہے۔ منشیات کا ڈیزائن اینٹی بیکٹیریل ادویات کا نیا ڈیزائن سائنسی تحقیق میں مسلسل اہمیت کا حامل ہے کیونکہ عام اینٹی بائیوٹکس کے خلاف بیکٹیریل اینٹی بائیوٹک مزاحمت میں اضافہ ہوتا ہے۔ ایک مخصوص میٹابولک پروٹین جو ایف اے ڈی (کمپلیکس II) کا استعمال کرتا ہے بیکٹیریل وائرولنس کے لیے اہم ہے، اور اس لیے ایف اے ڈی کی ترکیب کو نشانہ بنانا یا ایف اے ڈی اینالاگس بنانا تحقیقات کا ایک مفید شعبہ ہو سکتا ہے۔ پہلے ہی، سائنس دانوں نے دو ڈھانچوں کا تعین کیا ہے کہ ایف اے ڈی عام طور پر ایک بار پابند ہونے کے بعد فرض کرتا ہے: یا تو ایک توسیعی یا تتلی کی تشکیل، جس میں مالیکیول بنیادی طور پر آدھے حصے میں جوڑ جاتا ہے، جس کے نتیجے میں اڈینائن اور آئسوالوکسازین کے حلقے جمع ہو جاتے ہیں۔ ایف اے ڈی کی نقل کرنے والے جو اسی طرح سے پابند ہونے کے قابل ہوتے ہیں لیکن پروٹین کے کام کی اجازت نہیں دیتے ہیں وہ بیکٹیریل انفیکشن کو روکنے کے مفید طریقہ کار ہو سکتے ہیں۔ متبادل طور پر، ایف اے ڈی کی ترکیب کو روکنے والی دوائیں ایک ہی مقصد حاصل کر سکتی ہیں۔ یہ خاص طور پر دلچسپ ہے کیونکہ انسانی اور بیکٹیریل ایف اے ڈی کی ترکیب بہت مختلف انزائموں پر انحصار کرتی ہے، جس کا مطلب ہے کہ بیکٹیریل ایف اے ڈی سنتھس کو نشانہ بنانے کے لیے بنائی گئی دوا انسانی ایف اے ڈی سنتھس انزائموں میں مداخلت کرنے کا امکان نہیں ہوگی۔ آپٹوجینیٹکس غیر جارحانہ انداز میں حیاتیاتی واقعات پر قابو پانے کی اجازت دیتا ہے۔ اس میدان نے حالیہ برسوں میں کئی نئے ٹولز کے ساتھ ترقی کی ہے، جن میں روشنی کی حساسیت کو متحرک کرنا بھی شامل ہے، جیسے بلیو لائٹ استعمال کرنے والے ایف اے ڈی ڈومینز (بی ایل یو ایف)۔ BLUFs 100 سے 140 امینو ایسڈ کی ترتیب کو انکوڈ کرتے ہیں جو پودوں اور بیکٹیریا میں فوٹو ریسیپٹرز سے حاصل کیا گیا تھا۔ دیگر فوٹو ریسیپٹرز کی طرح، روشنی BLUF ڈومین میں ساختی تبدیلیوں کا سبب بنتی ہے جس کے نتیجے میں نیچے کی طرف تعاملات میں خلل پڑتا ہے۔ موجودہ تحقیق منسلک BLUF ڈومین کے ساتھ پروٹین کی تحقیقات کرتی ہے اور یہ کہ مختلف بیرونی عوامل پروٹین کو کس طرح متاثر کر سکتے ہیں۔ علاج کی نگرانی جسم میں بہت سے مالیکیول ہوتے ہیں جن میں مقامی فلوروسینس ہوتا ہے جن میں ٹرپٹوفین، کولیجن، ایف اے ڈی، این اے ڈی ایچ اور پورفیرن شامل ہیں۔ سائنسدانوں نے بیماری کی ترقی یا علاج کی تاثیر کی نگرانی یا تشخیص میں مدد کے لیے ان کا استعمال کرکے اس کا فائدہ اٹھایا ہے۔ مثال کے طور پر، ایف اے ڈی اور این اے ڈی ایچ کی مقامی فلوروسینس عام ٹشو اور زبانی سب میوکس فائبروسس میں مختلف ہوتی ہے، جو منہ کے کینسر کی ابتدائی علامت ہے۔ اس لیے ڈاکٹر معیاری بائیوپسی کے برخلاف تشخیص اور علاج کی نگرانی میں مدد کے لیے فلوروسینس کا استعمال کر رہے ہیں۔ اضافی تصاویر بھی دیکھیں ایف ایم این ایف ایم او، فلاوین پر مشتمل مونو آکسیجنیز این اے ڈی حوالہ جات بیرونی روابط ایف اے ڈی این آئی ایچ کیمیائی ڈیٹا بیس نیوکلیوٹائڈز کوفیکٹرز فلاوینس میں پی ڈی بی ایف اے ڈی اندراج میں پروٹین سے منسلک ہیں