Arginylation
ارجنایلیشن ایک ترجمہ کے بعد کی ترمیم ہے جس میں پروٹین کو این-ٹرمینل امینو گروپ یا ری ایکٹیو امینو ایسڈ کی سائیڈ چینز پر ارجنائن (آرگ) کے اضافے سے انزائم، ارجنائل ٹرانسفرس (اے ٹی ای 1) کے ذریعے تبدیل کیا جاتا ہے۔ حالیہ مطالعات سے یہ بھی پتہ چلا ہے کہ ویو میں سینکڑوں پروٹین ارجنائلیٹڈ ہوتے ہیں، پروٹین جو بہت سے حیاتیاتی راستوں کے لیے ضروری ہیں۔ اگرچہ اب بھی حیاتیاتی ترتیب میں ناقص طور پر سمجھا جاتا ہے، اے ٹی ای 1 انزائم انتہائی محفوظ ہے جس سے پتہ چلتا ہے کہ ارجنایلیشن ایک اہم حیاتیاتی بعد از ترجمہ ترمیم ہے۔ اے ٹی ای 1 اہداف کی مثالیں جن کی نشاندہی کی گئی ہے ان میں آرنیتھائن ڈیکاربوکسیلیز، تھروگلوبلین، انسولین، اور نیوروٹینسن شامل ہیں۔ 1963 میں، محققین کے ایک گروپ نے مشاہدہ کیا کہ مخصوص تابکار امینو ایسڈ کو رائبوسوم سے پاک خلیے اور ٹشو کے نکات سے حاصل ہونے والے پروٹین میں شامل کیا جا رہا ہے۔ رائبوسوم کی کمی والے خلیوں میں امینو ایسڈ کی یہ شمولیت سب سے پہلے لیوسین (لیو) اور فینائلالینائن (فی) کا استعمال کرتے ہوئے پروکیریوٹس میں مشاہدہ کی گئی تھی، اور اسے ارجنائن کا استعمال کرتے ہوئے ممالیہ جگر کے نکات میں مزید دریافت کیا گیا تھا۔ رائبوسوم کی کمی والے خلیوں میں دیگر امینو ایسڈ کو شامل کرنا اسی طرح کے نتائج حاصل کرنے میں ناکام رہا، جس سے یہ پتہ چلتا ہے کہ یہ طریقہ کار بیکٹیریا میں لیوسین اور فینائلالینائن اور ممالیہ جانوروں میں ارجنائن کے لیے مخصوص تھا۔ ارجنایلیشن کے سب سے دلچسپ پہلوؤں میں سے ایک یہ ہے کہ ارجنایلیشن کے لیے استعمال ہونے والے امینو ایسڈ کو امینوسیل ٹی آر این اے سے ہدف پروٹین میں منتقل کیا جاتا ہے، بغیر کسی دوسرے ٹرانسلیشنل اجزاء کے استعمال کے۔ ترجمہ کے بعد پروٹین میں ترمیم کرنے کا یہ طریقہ پروٹین کے علاوہ کسی دوسرے امینو ایسڈ میں نہیں ہوتا ہے، جیسے کہ گلائسیلیشن، گلوٹامیلیشن، اور ٹائروسی نیشن میں جو ارجنایلیشن کو واقعی منفرد بناتا ہے۔ اس ترمیم اور اس کے طریقہ کار کی دریافت کے بعد، اس ترمیم کو فروغ دینے والے انزائم یا انزائم کی شناخت کے لیے مزید تحقیق کی گئی۔ پودوں اور گنی سور کے بالوں کے پودوں دونوں میں اس ترمیم کے لیے ذمہ دار انزائم کی شناخت کے بعد، اسے کلون کیا گیا اور خمیر میں نمایاں کیا گیا اور اس کی صلاحیت کی وجہ سے اسے اے ٹی ای 1 کا نام دیا گیا۔ بعد کے مطالعات میں مختلف جینوں کی بھی نشاندہی کی گئی ہے جو متعدد انواع میں اے ٹی ای 1 انزائموں کے لیے کوڈ کرتے ہیں، جس سے یہ نتیجہ اخذ ہوتا ہے کہ اے ٹی ای 1 تمام یوکرائٹس میں موجود ہے۔ ٹارگٹ سائٹس این-ٹرمینس اے ٹی ای 1 (ان وٹرو اور ان ویو) کے ذریعے ارجنایلیشن کے ابتدائی اہداف کی شناخت پر، ایک نمونہ سامنے آیا۔ اس نمونے سے پتہ چلتا ہے کہ اے ٹی ای 1 نے پروٹین اور پیپٹائڈز کے لیے اعلی وابستگی ظاہر کی جس میں تیزابیت والے امینو ایسڈ اسپرگین یا گلوٹامین ہوتے ہیں جو پروٹین یا پیپٹائڈ کے این-ٹرمینل سائیڈ پر بے نقاب ہوتے ہیں۔ اعلی صحت سے متعلق ماس سپیکٹرومیٹری کی مدد سے مزید مطالعات سے مختلف خلیوں اور بافتوں سے سیکڑوں پروٹینوں کا انکشاف ہوا ہے جن کو آرجینیلیٹ کیا گیا ہے۔ ان میں سے کئی پروٹینوں نے اپنے این-چین ٹرمینی پر ارجنایلیشن بھی ظاہر کیا، لیکن اس میں اسپرگین یا گلوٹامین کے علاوہ دیگر باقیات موجود تھے۔ اس طرح، ارجنایلیشن کے مطالعے ابھی تعارفی مراحل میں ہیں اور ارجنایلیشن کی خاصیت کے بارے میں مزید تحقیق کی جانی چاہیے۔ تاہم، یہ مفروضہ کہ ارجنایلیشن صرف این-ٹرمینس پر ہوتا ہے، ان پروٹینوں کی مقدار کو شدید طور پر محدود کر دیتا ہے جن کے ارجنایلیٹ ہونے کا امکان تھا۔ یہ اس حقیقت کی وجہ سے ہے کہ، اگر صرف این-ٹرمینس کے مفروضے پر ہونے والی ارجنایلیشن کی ترجیح درست تھی، تو این-ٹرمینس پر میتھیونائن سے شروع ہونے والے پروٹین کے سلسلے کی وجہ سے برقرار پروٹین پر ارجنایلیشن کبھی نہیں ہو سکے گا نہ کہ ترجیحی اسپرگین یا گلوٹامین کی وجہ سے۔ یہ مفروضہ جلد ہی غلط ثابت ہو گیا جب ایک پروٹین دریافت کیا گیا جس کی ترتیب کے وسط میں ایک آرجینیلیٹڈ باقیات موجود تھے۔ اگرچہ این-ٹرمینس ارجنایلیشن کو اصل میں اے ٹی ای 1 انزائموں کے ذریعے ہدف بنانے کے لیے واحد سائٹ سمجھا جاتا تھا، لیکن حال ہی میں یہ دریافت کیا گیا ہے کہ ارجنایلیشن پروٹین کے پیپٹائڈ چین کے وسط میں بھی ہو سکتا ہے۔ اس بے مثال ترمیم کی پہلی دریافت اس وقت ہوئی جب مرکزی اعصابی نظام میں پائے جانے والے حیاتیاتی پیپٹائڈ نیوروٹینسن کو خلیوں سے الگ کیا گیا اور یہ دریافت کیا گیا کہ ارجنائن درمیانی زنجیر والے گلوٹامین کے باقیات سے منسلک تھا۔ اس دریافت نے اس نظریے کو تبدیل کر دیا کہ ارجنایلیشن کیسے ہوتا ہے، کیونکہ اس کا مطلب یہ ہے کہ برقرار پروٹین میں ترمیم اور ارجنائلیٹ کرنے کے طریقے ہو سکتے ہیں۔ مڈ چین آرجینایلیشن کے پھیلاؤ کا تعین کرنے کی کوشش میں، مختلف پیپٹائڈز کی ماس سپیکٹرومیٹری اسکرین کا مظاہرہ کیا گیا۔ اس تجربے کے نتائج سے مختلف پروٹینوں کی کثرت کا انکشاف ہوا جس میں ان کے پیپٹائڈ چین کے وسط میں موجود ترمیم شدہ اسپرگین اور گلوٹامین کے باقیات موجود تھے، اور مزید مطالعات سے یہ طے ہوا کہ اے ٹی ای 1 بھی اس رد عمل میں ثالثی کر سکتا ہے۔ درحقیقت، اس دریافت نے ارجنایلیشن کے حیاتیاتی دائرہ کار کو یہ تجویز کرتے ہوئے تبدیل کر دیا کہ ارجنایلیشن مکمل طور پر برقرار پروٹینوں پر بھی ہو سکتا ہے، نہ کہ صرف پروٹین کے ٹکڑوں یا پہلے سے پروسیس شدہ پروٹینوں کے این-ٹرمینس پر۔ نتائج 1986 میں، این-اینڈ اصول کی وضاحت کی گئی تھی، اور اس میں کہا گیا ہے کہ پروٹین کے امینو ایسڈ کی ترتیب کے این-ٹرمینس پر امینو ایسڈ کی شناخت پروٹین کی نصف زندگی کا تعین کرتی ہے۔ پروٹین کی نصف زندگی پر ارجنایلیشن کے اثرات کا تعین کرنے کی کوشش میں، ترمیم شدہ خمیر پروٹین کا استعمال کرتے ہوئے کئی مطالعات کیے گئے۔ ان مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ جب پروٹینوں کو این-ٹرمینی کو شامل کرنے کے لیے تیار کیا گیا تھا جسے آرجنائلیٹ کیا گیا تھا، تو ترمیم شدہ پروٹین میٹابولک طور پر غیر مستحکم تھے۔ مزید برآں، یہ بھی دریافت کیا گیا کہ پروٹین کی ہر جگہ موجودگی اور انحطاط کا امکان اس وقت زیادہ ہو جاتا ہے جب پروٹین کو آرجینیلیٹ کیا جاتا ہے۔ ان تجربات سے جمع کیے گئے شواہد سے یہ واضح ہوتا ہے کہ ویو میں ارجنایلیشن اسپرگین اور گلوٹامین کے باقیات کے ساتھ ان کے این-ٹرمینی پر پروٹین کے انحطاط کا باعث بنتا ہے۔ تاہم، کئی حالیہ مطالعات بھی ہوئے ہیں جن سے یہ ظاہر ہوا ہے کہ پروٹین کا انحطاط ارجنایلیشن کا عام فعل نہیں ہو سکتا ہے، لیکن یہ کہ یہ ترمیم بعض پروٹینوں کے صحیح طریقے سے کام کرنے کے لیے بھی اہم ہو سکتی ہے۔ مثال کے طور پر، جب بیٹا امیلوئڈ پروٹین پر ارجنایلیشن ہوتا ہے، تو پروٹین کو ان کی مناسب الفا ہیلیکل شکل میں ہدایت دی جاتی ہے اور انہیں غلط فولڈنگ اور جمع ہونے سے بھی روکا جاتا ہے۔ ایک اور پروٹین جو ارجنایلیشن سے فائدہ اٹھاتا ہے وہ کیلیریٹکولین ہے کیونکہ جب اس میں ترمیم کی جاتی ہے تو اینڈوپلاسمک ریٹیکولم تناؤ کے دوران اس کے کردار کو خلیوں سے مکمل طور پر ہٹانے کے بجائے آسان بنایا جاتا ہے۔ چونکہ ارجنایلیشن کے انحطاط اور سہولت دونوں کے اثرات کی نشاندہی اور مطالعہ کیا گیا ہے، یہ واضح ہے کہ خلیوں کے اندر پروٹین کے ضابطے میں ارجنایلیشن کا اہم کردار ہے۔ ریگولیشن اس کی وجہ سے کہ یہ ترجمہ کے بعد کی ترمیم کو کم سمجھا جاتا ہے، آرجینیلیشن اور ویو میں اس کا ضابطہ اب بھی بڑی حد تک خفیہ ہے۔ اے ٹی ای 1 کا اظہار مختلف بافتوں کے اندر نمایاں طور پر مختلف ہو سکتا ہے، لیکن ان بافتوں کے اندر اس کی سطح درمیانی نشوونما میں عروج پر ہوتی ہے لیکن حیاتیات کی عمر کے ساتھ ساتھ اس میں کمی آنا شروع ہو جاتی ہے۔ یہ بھی مشاہدہ کیا گیا ہے کہ مختلف قسم کے جسمانی مرکبات اور منشیات ویو میں ارجنائن کی شمولیت کو متاثر کرنے کے قابل ہیں، لیکن یہ قیاس کیا جاتا ہے کہ یہ غیر مخصوص انداز میں ہوتا ہے۔ اس طرح، یہ نظریہ پیش کیا گیا ہے کہ انابائٹرز اور ایکٹیویٹرز جو اے ٹی ای 1 سرگرمی کو منظم کرتے ہیں، اور اس وجہ سے ارجنایلیشن، ویو میں موجود ہو سکتے ہیں۔ پروٹین کو میٹابولک طور پر غیر مستحکم بنانے کی ارجنایلیشن کی صلاحیت، جیسا کہ خمیر میں مشاہدہ کیا گیا ہے، اس طرح سے ترمیم شدہ پروٹین کو ہٹانے کے لیے ایک پرکشش ہدف بناتی ہے۔ اچھی طرح سے نمایاں ارجنایلیشن ریگولیٹرز میں سے ایک یوبیکیوٹین پر منحصر پروٹین کا انحطاط ہے جو نقصان دہ پروٹین کو تیزی سے خراب اور ہٹاتا ہے۔ ارجنایلیشن کا یہ اہم ریگولیٹر اس ترجمے کے بعد کی ترمیم کی خاصیت کو آسان بناتا ہے اور مؤثر طریقے سے ان پروٹینوں کو ہٹا دیتا ہے جن کا مقصد ویو میں ارجنائلیٹ ہونا نہیں تھا۔ آخر میں، ویو میں ارجنایلیشن کو منظم کرنے کا ایک غیر ثابت لیکن انتہائی پرکشش طریقہ کار ڈی ارجنایلیشن انزائموں کے استعمال کی تجویز کرتا ہے جو ایک ارجنائن کو ہٹانے کے قابل ہو سکتا ہے جسے ترجمہ کے بعد پروٹین میں شامل کیا گیا ہے۔ امینوپیپٹائڈیز بی اور کاربوکسیپیٹائڈیز بی جیسے انزائم بالترتیب پروٹین این-ٹرمینس اور سائیڈ چین کاربوکسیل گروپوں سے ارجنائن کو ہٹانے کے قابل ہیں، لیکن خاص طور پر ارجنائلیٹڈ سائٹس کو نشانہ نہیں بناتے ہیں۔ مجوزہ ڈی-آرگینایلیشن انزائموں کو اسی طرح کام کرنے کے لیے نظریہ بنایا گیا ہے جس طرح پہلے ذکر کیے گئے انزائم امینوپیپٹائڈیز بی اور کاربوکسیپیپٹائڈیز بی کام کرتے ہیں، لیکن اس حقیقت میں فرق ہوگا کہ وہ خاص طور پر آرجینائلیٹڈ پروٹین سبسٹریٹس کو نشانہ بناتے ہیں۔ اگرچہ یہ انزائم ابھی تک دریافت نہیں ہوئے ہیں، لیکن ان انزائموں کی تلاش اور دریافت مزید مطالعات کے لیے ایک دلچسپ راستہ ہے۔ خمیر میں اے ٹی ای 1 ناک آؤٹ کی وجہ سے ابتدائی طور پر ایک غیر ضروری عمل کے طور پر لکھے گئے راستے، بعد کے مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ ارجنایلیشن کئی حیاتیاتی عمل میں اہم کردار ادا کرتا ہے۔ چوہوں اور ڈروسفیلا میں اے ٹی ای 1 کے ناک آؤٹ کے نتیجے میں دونوں پرجاتیوں کے لیے جنین مہلک ہوا۔ حیاتیات کی نشوونما میں اے ٹی ای 1 ناک آؤٹ کے اثرات کا مشاہدہ کرنے کے لیے ماؤس ماڈل کا استعمال کرتے ہوئے مزید مطالعات سے پتہ چلا ہے کہ جین کے نقصان کے نتیجے میں غیر معمولی کارڈیک اور کرینیوفیشیل مورفوجینیسیس، انجیوجینیسیس میں خرابی، اور خلیوں کی مییوسس سے گزرنے کی صلاحیت پیدا ہوئی۔ پیدائش کے بعد، اے ٹی ای 1 ناک آؤٹ کے نتیجے میں وزن میں کمی، بانجھ پن اور ذہنی معذوری پیدا ہوئی۔ مزید برآں، پودوں کے ایک ماڈل جاندار عربڈوپسس تھالیانا میں اے ٹی ای 1 کے حذف ہونے کے اثرات کا مشاہدہ کرنے سے عیب دار شوٹ اور پتی کی نشوونما، غیر معمولی بیج کے شگوفہ، اور پتی کے بوڑھا ہونے میں تاخیر کا انکشاف ہوا۔ اس لیے اے ٹی ای 1 انزائم کے ناک آؤٹ کے نتیجے میں ہونے والی خرابی سے پتہ چلتا ہے کہ یوکرائٹس کے اندر بہت سے جسمانی راستوں کے لیے ارجنایلیشن ضروری ہے۔ ترجمہ کے بعد کی تبدیلیاں یوبیکیوٹین حوالہ جات بائیو کیمسٹری بھی دیکھیں۔