Conserved signature indels
پروٹین کے سلسلے میں محفوظ دستخطی اندراج اور حذف (سی ایس آئی) فائیلوجنیٹک تعلقات کو سمجھنے کے لیے مالیکیولر مارکر کا ایک اہم زمرہ فراہم کرتے ہیں۔ سی ایس آئی، جو نایاب جینیاتی تبدیلیوں کے ذریعے لائے جاتے ہیں، مفید فائیلوجنیٹک مارکر فراہم کرتے ہیں جو عام طور پر متعین سائز کے ہوتے ہیں اور ان کی وشوسنییتا کو یقینی بنانے کے لیے وہ دونوں طرف محفوظ علاقوں سے منسلک ہوتے ہیں۔ اگرچہ انڈلز من مانی طور پر داخل یا حذف کیے جا سکتے ہیں، لیکن سی ایس آئی کی تعریف صرف ان پروٹین انڈلز کے طور پر کی جاتی ہے جو پروٹین کے محفوظ علاقوں میں موجود ہوتے ہیں۔ سی ایس آئی جو کسی خاص کلاڈ یا انواع کے گروپ تک محدود ہوتے ہیں، عام طور پر عام ارتقائی نزول کے اچھے فائیلوجنیٹک مارکر فراہم کرتے ہیں۔ اس طرح کی تبدیلیوں کی نایاب اور انتہائی مخصوص نوعیت کی وجہ سے، اس بات کا امکان کم ہے کہ وہ یکجا یا متوازی ارتقاء (یعنی۔ ہوموپلاسی) اور اس لیے ممکنہ طور پر سناپومورفی کی نمائندگی کرتے ہیں۔ دیگر الجھانے والے عوامل جیسے کہ مختلف مقامات پر یا مختلف انواع کے درمیان ارتقائی شرحوں میں فرق بھی عام طور پر سی ایس آئی کی تشریح کو متاثر نہیں کرتے ہیں۔ کسی آؤٹ گروپ پرجاتیوں میں سی ایس آئی کی موجودگی یا عدم موجودگی کا تعین کرکے، کوئی یہ اندازہ لگا سکتا ہے کہ آیا سی ایس آئی کی آبائی شکل داخل کرنا یا حذف کرنا تھا اور اس کا استعمال حیاتیات کے درمیان جڑوں والے فائیلوجنیٹک تعلقات کو فروغ دینے کے لیے کیا جا سکتا ہے۔ زیادہ تر سی ایس آئی جن کی نشاندہی کی گئی ہے وہ اعلی پیش گوئی کی قیمت کی نمائش کرتے پائے گئے ہیں اور وہ عام طور پر انواع کے اصل شناخت شدہ کلڈ کے لیے خاصیت کو برقرار رکھتے ہیں۔ لہذا، ان کی موجودگی یا غیر موجودگی کی بنیاد پر، مختلف ماحول میں ان گروہوں سے تعلق رکھنے والی معروف اور یہاں تک کہ پہلے سے نامعلوم انواع دونوں کی شناخت کرنا ممکن ہونا چاہیے۔ اقسام گروپ مخصوص گروپ مخصوص سی ایس آئی عام طور پر ایک مخصوص ٹیکسون سے تعلق رکھنے والی مختلف انواع کے ذریعہ مشترکہ ہوتے ہیں (جیسے. جینس، خاندان، کلاس، آرڈر، فائیلم) لیکن وہ دوسرے گروہوں میں موجود نہیں ہیں۔ یہ سی ایس آئی ممکنہ طور پر پرجاتیوں کے گروپ کے آباؤ اجداد میں ٹیکسا کے ممبروں کے الگ ہونے سے پہلے متعارف کروائے گئے تھے۔ وہ کسی خاص ٹیکسون کے اراکین کو دیگر تمام حیاتیات سے ممتاز کرنے کے لیے سالماتی ذرائع فراہم کرتے ہیں۔ شکل 1 5aa CSI کی ایک مثال دکھاتی ہے جو ٹیکسون X سے تعلق رکھنے والی تمام انواع میں پائی جاتی ہے۔ یہ اس ٹیکسون کی ایک مخصوص خصوصیت ہے کیونکہ یہ کسی دوسری نوع میں نہیں پایا جاتا ہے۔ یہ دستخط ممکنہ طور پر اس ٹیکسون سے پرجاتیوں کے مشترکہ آباؤ اجداد میں متعارف کرایا گیا تھا۔ اسی طرح گروپ کے دیگر مخصوص دستخط (نہ دکھائے گئے) یا تو A1 اور A2 یا B1 اور B2، وغیرہ، یا یہاں تک کہ X1 اور X2 یا X3 اور X4، وغیرہ کے ذریعے بھی شیئر کیے جا سکتے ہیں۔ اس خاکہ میں گروپ اے، بی، سی، ڈی اور ایکس مختلف بیکٹیریل یا یوکیریوٹک فائیلا سے مطابقت رکھتے ہیں۔ ماضی میں گروپ مخصوص سی ایس آئی کا استعمال متعدد بیکٹیریل فائیلا اور اس کے اندر ذیلی گروپوں کے فائیلوجنیٹک تعلقات کا تعین کرنے کے لیے کیا گیا ہے۔ مثال کے طور پر 3 امینو ایسڈ کا اندراج ایک انتہائی محفوظ علاقے (82-124 امینو ایسڈ) کے اندر ضروری 50S رائبوسومل پروٹین L7/L12 میں فیلم تھرموٹوگوٹا (سابقہ تھرموٹوگی) کے اراکین کے ذریعے منفرد طور پر شیئر کیا گیا تھا۔ یہ کسی بھی دوسرے بیکٹیریا پرجاتیوں میں موجود نہیں ہے اور تھرموٹوگوٹا کے ممبروں کو دوسرے تمام بیکٹیریا سے منسوب کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ گروپ مخصوص سی ایس آئی کو تھرموٹوگوٹا کے اندر ذیلی گروپوں کی خصوصیت کے لیے بھی استعمال کیا گیا۔ ملٹی گروپ یا مین لائن مین لائن سی ایس آئی وہ ہیں جن میں ایک محفوظ شدہ اندراج یا حذف کو کئی بڑے فائیلا کے ذریعے مشترکہ کیا جاتا ہے، لیکن دوسرے فائیلا سے غیر حاضر ہوتا ہے۔ شکل 2 5aa CSI کی ایک مثال دکھاتا ہے جو ایک محفوظ علاقے میں پایا جاتا ہے جو عام طور پر فائیلا X، Y اور Z سے تعلق رکھنے والی انواع میں موجود ہوتا ہے، لیکن یہ دوسرے فائیلا (A، B اور C) میں موجود نہیں ہے۔ یہ دستخط ٹیکسا X، Y اور Z اور A، B اور C کے ایک مخصوص تعلق کی نشاندہی کرتا ہے۔ اس طرح کے انڈیل کی موجودگی یا عدم موجودگی کی بنیاد پر، آؤٹ گروپ پرجاتیوں میں (یعنی۔ آرکیا)، یہ اندازہ لگایا جا سکتا ہے کہ آیا انڈیل ایک اندراج ہے یا حذف کرنا، اور ان دو گروپوں میں سے کون سا A، B، C یا X، Y، Z آبائی ہے۔ ماضی میں کئی بیکٹیریل فائیلا کے فائیلوجنیٹک تعلقات کا تعین کرنے کے لیے مین لائن سی ایس آئی کا استعمال کیا گیا ہے۔ گائرز بی کے محفوظ علاقے (امینو ایسڈ 529-751 کے درمیان) کے اندر تقریبا 150-180 امینو ایسڈ کا بڑا سی ایس آئی، عام طور پر مختلف سیوڈوموناڈوٹا، کلیمیڈیوٹا، پلانکٹومیسیٹوٹا اور ایکویفوٹا پرجاتیوں کے درمیان مشترک ہوتا ہے۔ یہ سی ایس آئی دیگر آبائی بیکٹیریل فائیلا کے ساتھ ساتھ آرکیا میں بھی موجود نہیں ہے۔ اسی طرح RpoB ہومولوگس (امینو ایسڈ 919-1058 کے درمیان) میں تقریبا 100 امینو ایسڈ کا ایک بڑا CSI سیوڈوموناڈوٹا، بیکٹیریوڈوٹا، کلوروبیوٹا، کلیمیڈیوٹا، پلانکٹومیسیٹوٹا، اور ایکویفوٹا سے تعلق رکھنے والی مختلف انواع میں موجود ہے۔ یہ سی ایس آئی دیگر آبائی بیکٹیریل فائیلا کے ساتھ ساتھ آرکیا میں بھی موجود نہیں ہے۔ دونوں صورتوں میں یہ اندازہ لگایا جا سکتا ہے کہ سی ایس آئی کی کمی والے گروہ آبائی ہیں۔ سی ایس آئی پر مبنی ارتقاء کے مطالعے بیکٹیریل فائیلوجینی میں ایک کلیدی مسئلہ یہ سمجھنا ہے کہ کس طرح مختلف بیکٹیریل پرجاتیوں کا ایک دوسرے سے تعلق ہے اور ان کی شاخوں کی ترتیب ایک مشترکہ آباؤ اجداد سے ہے۔ فی الحال زیادہ تر فائیلوجنیٹک درخت 16S rRNA یا دیگر جین/پروٹین پر مبنی ہیں۔ یہ درخت ہمیشہ اعلی درجے کے یقین کے ساتھ کلیدی فائیلوجنیٹک سوالات کو حل کرنے کے قابل نہیں ہوتے ہیں۔ تاہم حالیہ برسوں میں بہت سے عالمی سطح پر تقسیم شدہ پروٹینوں میں محفوظ انڈلز (سی ایس آئی) کی دریافت اور تجزیہ نے اس جستجو میں مدد کی ہے۔ ان کی طرف لے جانے والے جینیاتی واقعات اہم ارتقائی شاخ کے مقامات پر پیش آئے ہیں اور ان کی انواع کی تقسیم کے نمونے شاخوں کی ترتیب اور مختلف بیکٹیریل فائیلا کے درمیان باہمی تعلق کے بارے میں قیمتی معلومات فراہم کرتے ہیں۔ تھرموٹوگوٹا حال ہی میں تھرموٹوگوٹا گروپ کے فائیلوجنیٹک تعلقات کو سی ایس آئی کے نقطہ نظر کی بنیاد پر نمایاں کیا گیا تھا۔ اس سے پہلے کوئی بائیو کیمیکل یا مالیکیولر مارکر معلوم نہیں تھا جو اس فیلم کی انواع کو دوسرے تمام بیکٹیریا سے واضح طور پر ممتاز کر سکے۔ 60 سے زیادہ سی ایس آئی جو پورے تھرموٹوگوٹا فیلم یا اس کے مختلف ذیلی گروپوں کے لیے مخصوص تھے دریافت کیے گئے۔ 18 سی ایس آئی مختلف تھرموٹوگوٹا پرجاتیوں میں منفرد طور پر موجود ہیں اور فایلم کے لیے مالیکیولر مارکر فراہم کرتے ہیں۔ مزید برآں بہت سے سی ایس آئی تھے جو مختلف تھرموٹوگوٹا ذیلی گروپوں کے لیے مخصوص تھے۔ 12 سی ایس آئی ایک کلیڈ کے لیے مخصوص تھے جو ٹی ٹی کے علاوہ مختلف تھرموٹوگوٹا پرجاتیوں پر مشتمل تھے۔ جانے دو۔ 14 سی ایس آئیز فرویڈوبیکٹیریم اور تھرموسیفو نسل پر مشتمل کلڈ کے لیے مخصوص تھے اور 18 سی ایس آئیز تھرموسیفون نسل کے لیے مخصوص تھے۔ آخر میں 16 سی ایس آئی کی اطلاع دی گئی جو یا تو کچھ یا تمام تھرموٹوگوٹا پرجاتیوں یا دیگر ٹیکسوں کی کچھ پرجاتیوں جیسے آرکیا، ایکویفوٹا، بیسیلوٹا، سیوڈوموناڈوٹا، ڈینوکوکوٹا، فوسوبیکٹیریوٹا، ڈکٹیوگلوموٹا، کلوروفلیکسٹا، اور یوکیریوٹس کے ذریعے مشترکہ تھے۔ ان میں سے کچھ سی ایس آئی کی مشترکہ موجودگی ان گروپوں کے درمیان لیٹرل جین ٹرانسفر (ایل جی ٹی) کی وجہ سے ہو سکتی ہے۔ تاہم سی ایس آئی کی تعداد جو عام طور پر دوسرے ٹیکسوں کے ساتھ مشترک ہوتی ہے ان سے بہت کم ہے جو تھرموٹوگوٹا کے لیے مخصوص ہیں اور وہ کسی مخصوص نمونے کی نمائش نہیں کرتے ہیں۔ لہذا ان کا تھرموٹوگوٹا کے فرق پر کوئی خاص اثر نہیں پڑتا ہے۔ آرکیا میسوفیلک تھرموپروٹوٹا کو حال ہی میں آرکیا کے ایک نئے فیلم میں رکھا گیا تھا جسے نائٹروسافیروٹا (سابقہ تھمارچیوٹا) کہا جاتا ہے۔ تاہم بہت کم مالیکیولر مارکر موجود ہیں جو آرکیا کے اس گروپ کو فایلم تھرموپروٹوٹا (سابقہ کرینارچیوٹا) سے ممتاز کر سکتے ہیں۔ ان فائیلا کو سالماتی لحاظ سے ممتاز کرنے کے لیے سی ایس آئی نقطہ نظر کا استعمال کرتے ہوئے ایک تفصیلی فائیلوجنیٹک مطالعہ کیا گیا۔ 6 سی ایس آئی منفرد طور پر مختلف نائٹروسافیروٹا میں پائے گئے، یعنی سینارکیئم سمبیوسم، نائٹروسپومیلس میریٹیمس اور متعدد غیر کاشت شدہ سمندری تھرموپروٹوٹا۔ 3 سی ایس آئی پائے گئے جو عام طور پر نائٹروسافیروٹا اور تھرموپروٹوٹا سے تعلق رکھنے والی انواع کے درمیان مشترک تھے۔ مزید برآں، متعدد سی ایس آئی پائے گئے جو تھرموپروٹوٹا کے مختلف آرڈرز کے لیے مخصوص ہیں-3 سی ایس آئی سلفوبیلز کے لیے، 5 سی ایس آئی تھرموپروٹیلز کے لیے، آخر میں 2 سی ایس آئی سلفوبیلز اور ڈیسلفوروکوکلز کے لیے عام ہیں۔ بیان کردہ دستخط تھرموپروٹوٹا اور نائٹروسفوفیروٹا میں فرق کرنے کے لیے نئے ذرائع فراہم کرتے ہیں، اضافی طور پر انہیں متعلقہ انواع کی درجہ بندی اور شناخت کے لیے ایک آلے کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ پاسچوریلیلز آرڈر پاسچوریلیلز کے اراکین کو فی الحال بنیادی طور پر 16 ایس آر آر این اے درخت کی شاخوں میں ان کی پوزیشن کی بنیاد پر ممتاز کیا جاتا ہے۔ فی الحال بہت کم سالماتی مارکر معلوم ہیں جو اس ترتیب کے ممبروں کو دوسرے بیکٹیریا سے ممتاز کر سکتے ہیں۔ ایک سی ایس آئی نقطہ نظر حال ہی میں اس ترتیب میں انواع کے درمیان فائیلوجنیٹک تعلقات کو واضح کرنے کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔ 40 سے زیادہ سی ایس آئی دریافت کیے گئے جو منفرد طور پر تمام یا زیادہ تر انواع میں مشترک تھے۔ اس پاسچوریلیلز کے اندر دو بڑے کلڈ بنتے ہیں: کلیڈ I، جس میں ایگریگیٹیبیکٹر، پاسچوریلا، ایکٹینوبیسلس سوکینوجینز، مین ہیمیا سوسنکیپروڈسینس، ہیموفیلس انفلوئنزا اور ہیموفیلس سومنس شامل ہیں، کو 13 سی ایس آئیز نے سپورٹ کیا تھا۔ کلیڈ II، جس میں ایکٹینوبیسلس پلیورو نیومونیا، ایکٹینوبیسلس مائنر، ہیموفیلس ڈوکری، مین ہیمیا ہیمولیٹیکا اور ہیموفیلس پیراسیوس شامل ہیں، کو 9 سی ایس آئیز نے سپورٹ کیا۔ ان نتائج کی بنیاد پر، یہ تجویز پیش کی گئی تھی کہ پاسچرلیلز کو اس کے موجودہ ایک خاندان سے دو مختلف خاندانوں میں تقسیم کیا جائے۔ مزید برآں، بیان کردہ دستخط غیر دریافت شدہ پیسٹوریلیلز پرجاتیوں کی شناخت کے نئے ذرائع فراہم کریں گے۔ گاماپروٹوبیکٹیریا کلاس گاماپروٹوبیکٹیریا بیکٹیریا کے سب سے بڑے گروپوں میں سے ایک بناتا ہے۔ یہ فی الحال صرف 16s rRNA پر مبنی فائیلوجنیٹک درختوں کے ذریعہ دوسرے بیکٹیریا سے ممتاز ہے۔ کلاس یا اس کے مختلف ذیلی گروپوں کے لیے منفرد کوئی سالماتی خصوصیات معلوم نہیں ہیں۔ اس کلاس کی فائیلوجینی کو بہتر طور پر سمجھنے کے لیے سی ایس آئی پر مبنی ایک تفصیلی مطالعہ کیا گیا۔ سب سے پہلے، عالمی سطح پر تقسیم شدہ متعدد پروٹینوں کے مربوط ترتیبات پر مبنی ایک فائیلوجنیٹک درخت بنایا گیا۔ کلاس گاماپروٹوبیکٹیریا (سب سے حالیہ سے لے کر ابتدائی انحراف تک) کے مختلف آرڈرز کی برانچنگ آرڈر یہ تھی: اینٹروبیکٹیریلز> پاسچوریلیلز> وائبریونیلز، ایروموناڈیلز> آلٹروموناڈیلز> اوشیانوسپائریللز، سیوڈوموناڈیلز> کرومیٹیلز، لیجیئنیللز، میتھیلوکوکلز، زینتھوموناڈیلز، کارڈیوبیکٹیریلز، تھیوٹریچیلز۔ مزید برآں، 4 سی ایس آئی دریافت کیے گئے جو کلاس گاماپروٹوبیکٹیریا کی زیادہ تر انواع کے لیے منفرد تھے۔ اے آئی سی اے آر ٹرانسفارمائیلیز میں اے 2 اے اے حذف کرنے کو فرانسیسلا ٹولارنسیس کے علاوہ تمام گاماپروٹوبیکٹیریا نے منفرد طور پر شیئر کیا تھا۔ آر این اے پولیمرس بی-سب یونٹ میں اے 4 اے اے حذف کرنا اور رائبوسومل پروٹین ایل 16 میں اے 1 اے اے حذف کرنا انوکھے طور پر مختلف انواع میں پایا گیا جن کا تعلق اینٹروبیکٹیریلس، پاسچریللس، وائبریونیلس، ایروموناڈیلس اور الٹیروموناڈیلس آرڈرز سے ہے، لیکن دوسرے گاماپروٹوبیکٹیریا میں نہیں پائے گئے۔ آخر میں، لیوسیل-ٹی آر این اے سنتھیٹیس میں 2 اے اے حذف کرنا عام طور پر کلاس گاماپروٹوبیکٹیریا کے مذکورہ بالا آرڈرز میں اور اوشیانوسپائریللز آرڈر کے کچھ ممبروں میں موجود تھا۔ سی ایس آئی پر مبنی ایک اور مطالعے میں 4 سی ایس آئی کی بھی نشاندہی کی گئی ہے جو زینتھوموناڈیلس آرڈر کے لیے خصوصی ہیں۔ یکجا کیے جانے پر، ان دونوں حقائق سے پتہ چلتا ہے کہ زینتھوموناڈیلس ایک مونوفائلیٹک گروپ ہے جو دوسرے گاماپروٹوبیکٹیریا کا آبائی ہے، جو مزید ظاہر کرتا ہے کہ زینتھوموناڈیلس ایک آزاد ذیلی تقسیم ہے، اور گاماپروٹوبیکٹیریا کلاڈ کے اندر گہری شاخوں والے نسبوں میں سے ایک ہے۔ پھپھوندی پودوں، جانوروں اور پھپھوندی کے درمیان صحیح فائیلوجنیٹک تعلق کو اچھی طرح سے سمجھا نہیں گیا ہے۔ اس تعلق کو واضح کرنے کے لیے سی ایس آئی پر مبنی ایک چھوٹا سا مطالعہ کیا گیا۔ چار سی ایس آئی کا استعمال جانوروں اور پھپھوندی کو ایک مونوفائلیٹک گروپ کے طور پر رکھنے اور پودوں کو خارج کرنے کے لیے کیا گیا۔ یہ سی ایس آئی دو ضروری سیلولر پروٹین، ایلانگشن فیکٹر ایل اور انولیز میں پائے گئے۔ تاہم، روایتی طور پر، پھپھوندی اور جانوروں کے درمیان اس مخصوص تعلق کی تائید نہیں کی گئی ہے۔ حوالہ جات سالماتی حیاتیات