Ff phages
ایف ایف فیجز (ایف مخصوص فلیمینٹس فیجز کے لیے) تقریبا ایک جیسے فلیمینٹس فیج (جینس انو وائرس) کا ایک گروپ ہے جس میں فیجز ایف 1، ایف ڈی، ایم 13 اور زیڈ جے/2 شامل ہیں، جو ایف زرخیزی کے عنصر والے بیکٹیریا کو متاثر کرتے ہیں۔ وائریون (وائرس کا ذرہ) ایک لچکدار تنت ہے جس کی پیمائش تقریبا 6 سے 900 این ایم ہے، جس میں ایک سلنڈریکل پروٹین ٹیوب ہوتی ہے جو اس کے مرکز میں ایک واحد پھنسے ہوئے سرکلر ڈی این اے مالیکیول کی حفاظت کرتی ہے۔ فیج صرف 11 جین مصنوعات کے لیے کوڈ کرتا ہے، اور یہ معلوم سب سے آسان وائرس میں سے ایک ہے۔ یہ سالماتی حیاتیات کے بنیادی پہلوؤں کا مطالعہ کرنے کے لیے بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا رہا ہے۔ جارج اسمتھ اور گریگ ونٹر نے فیج ڈسپلے پر اپنے کام کے لیے ایف 1 اور ایف ڈی کا استعمال کیا جس کے لیے انہیں کیمسٹری میں 2018 کے نوبل انعام کا حصہ دیا گیا۔ ایف ایف فیجز پر ابتدائی تجربات نے جین کے افعال کی شناخت کے لیے ایم 13 کا استعمال کیا، اور ایم 13 کو کلوننگ گاڑی کے طور پر بھی تیار کیا گیا تھا، اس لیے نام ایم 13 کو بعض اوقات ایف ایف فیجز کے پورے گروپ کے لیے غیر رسمی مترادف کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ ساخت وائریون ایک لچکدار تنت (کیڑے جیسی زنجیر) ہے جس کا قطر تقریبا 6 این ایم اور لمبا 900 این ایم ہے۔ ایک اوور لیپنگ شنگل جیسی صف میں ایک چھوٹے سے (50 امینو ایسڈ کے باقیات) لمبا الفا ہیلکل میجر کوٹ پروٹین سب یونٹ (جین 8، یا پی 8 کا پروڈکٹ) کی کئی ہزار کاپیاں ایک کھوکھلا سلنڈر بناتی ہیں جو سرکلر سنگل اسٹرینڈڈ ڈی این اے جینوم کو گھیرے ہوئے ہوتی ہیں۔ ہر پی 8 ذیلی یونٹ میں این-ٹرمینس کے قریب لمبے پروٹین اور تیزابیت کے باقیات کے سی-ٹرمینس کے قریب بنیادی باقیات کا مجموعہ ہوتا ہے۔ یہ دونوں علاقے تقریبا 20 ہائیڈروفوبک (غیر قطبی) باقیات سے الگ ہوتے ہیں۔ شنگل جیسا انتظام پی 8 کے تیزابیت کے باقیات کو سلنڈر کی بیرونی سطح کے قریب رکھتا ہے، جہاں وہ وائرس کے ذرہ کو منفی طور پر چارج کرتا ہے۔ پڑوسی پی 8 ذیلی اکائیوں کے غیر قطبی علاقوں کے قریب غیر قطبی علاقے، جہاں غیر قطبی تعاملات وائرس کے ذرہ کے قابل ذکر جسمانی استحکام میں معاون ہوتے ہیں۔ اور سلنڈر کے مرکز کے قریب بنیادی باقیات، جہاں وہ وائریون کے مرکز میں منفی طور پر چارج شدہ ڈی این اے فاسفیٹس کے ساتھ تعامل کرتے ہیں۔ لمبے (یا چھوٹے) ڈی این اے مالیکیولز کو پیک کیا جا سکتا ہے، کیونکہ ڈی این اے کی حفاظت کے لیے ضرورت کے مطابق اسمبلی کے دوران زیادہ (یا کم) پی 8 ذیلی یونٹس شامل کیے جا سکتے ہیں، جس سے فیج جینیاتی مطالعات کے لیے مفید ہو جاتا ہے۔ (اس اثر کو پولی فیج کے ساتھ الجھن میں نہیں ڈالنا چاہیے، جو کئی الگ الگ اور الگ ڈی این اے مالیکیولز کو پیک کر سکتا ہے)۔ چار چھوٹے پروٹینوں میں سے ہر ایک کی تقریبا 5 کاپیاں وائریون کے دونوں سروں کو ڈھک لیتی ہیں۔ وائرین کیپسیڈ (پی 8 سب یونٹ پروٹین کی اسمبلی) کی سالماتی ساخت کا تعین ایکس رے فائبر ڈفریکشن کے ذریعے کیا گیا ہے، اور ساختی ماڈل پروٹین ڈیٹا بینک میں جمع کیے گئے ہیں۔ خاص طور پر، کئی دہائیوں کے دوران پی ڈی بی میں جمع ہونے والے ایف ڈی اور پی ایف 1 وائرین ڈھانچوں کا سلسلہ فائبر ڈفریکشن ڈیٹا کلیکشن اور کمپیوٹیشنل تجزیہ کے طریقوں میں بہتری کی وضاحت کرتا ہے۔ پی 3 کیپسڈ پروٹین اور پی 5 ریپلیکیشن/اسمبلی پروٹین کی ساخت کا تعین بھی ایکس رے کرسٹلگرافی سے کیا گیا ہے اور پی ڈی بی میں جمع کیا گیا ہے۔ جینیات ایف ڈی جینوم کی ڈی این اے ترتیب میں 6408 نیوکلیوٹائڈ ہوتا ہے جو 9 جینوں پر مشتمل ہوتا ہے، لیکن جینوم میں 11 اوپن ریڈنگ فریم ہوتے ہیں جو 11 پروٹین تیار کرتے ہیں، کیونکہ دو جین، جین 2 اور جین 1 میں اندرونی ان فریم ٹرانسلیشن شروع ہوتا ہے، جس سے دو اضافی پروٹین، پی 10 اور پی 11 پیدا ہوتے ہیں۔ جینوم میں ایک مختصر غیر کوڈنگ انٹرجینک ترتیب بھی ہوتی ہے۔ ایم 13 اور ایف 1 کے سلسلے ایف ڈی سے قدرے مختلف ہیں۔ ان دونوں میں صرف 6407 نیوکلیوٹائڈز ہیں۔ f1 180 پوزیشنوں میں fd سے مختلف ہے (ان میں سے صرف 10 تبدیلیاں جین کی مصنوعات میں امینو ایسڈ کی تبدیلیوں میں ظاہر ہوتی ہیں) اور M13 میں f1 سے صرف 59 نیوکلیوٹائڈز کے فرق ہیں۔ بہت سے مقاصد کے لیے ایف ایف گروپ میں فیجز کو متغیر سمجھا جا سکتا ہے۔ پانچ جین پروڈکٹس وائریون کا حصہ ہیں: میجر کوٹ پروٹین (پی 8) اور معمولی پروٹین جو دونوں سروں کو ڈھکتے ہیں، پی 3 اور پی 6 ایک سرے پر، اور پی 7 اور پی 9 دوسرے سرے پر۔ تین جین پروڈکٹ (پی 2، پی 5، اور پی 10) سائٹوپلاسمک پروٹین ہیں جو ڈی این اے کی ترکیب کے لیے درکار ہوتے ہیں اور باقی جھلی پروٹین ہوتے ہیں جو وائریون کی اسمبلی میں شامل ہوتے ہیں۔ جین انکوڈنگ پی 1 کو ایک محفوظ مارکر جین کے طور پر استعمال کیا گیا ہے، ساتھ ہی انو وائرس جینومز کے لیے مخصوص تین دیگر خصوصیات کے ساتھ، مائیکروبیل جینومز سے 10000 سے زیادہ انو وائرس جیسی ترتیبات کی شناخت کے لیے ایک خودکار مشین لرننگ اپروچ میں۔ لائف سائیکل انفیکشن پی 3 پروٹین پی 3 کے سی-ٹرمینل ڈومین کے ذریعہ وائریون کے ایک سرے پر لنگر انداز ہوتا ہے۔ میزبان بیکٹیریا کے انفیکشن میں میزبان بیکٹیریا کے دو مختلف مقامات کے ساتھ پی 3 کے دو مختلف این-ٹرمینل علاقوں کا تعامل شامل ہوتا ہے۔ سب سے پہلے، پی 3 کا این 2 ڈومین ایف-پائلس کے بیرونی سرے سے منسلک ہوتا ہے، اور پائلس سیل میں پیچھے ہٹ جاتا ہے۔ اس واپسی میں پائلس کی نشوونما اور پولیمرائزیشن کے عمل کے الٹ پلٹ کے ذریعے پائلس کی بنیاد پر سیل جھلی میں پائلس سب یونٹ اسمبلی کی ڈی پولیمرائزیشن شامل ہو سکتی ہے۔ جیسے ہی پی 3 والے پائلس کی نوک خلیے کی دیوار کے قریب پہنچتی ہے، پی 3 کا این 1 ڈومین انفیکشن کو مکمل کرنے اور جینوم کو میزبان کے سائٹوپلازم میں چھوڑنے کے لیے بیکٹیریل ٹول کیو آر اے پروٹین کے ساتھ تعامل کرتا ہے۔ نقل سنگل اسٹرینڈڈ وائرل ڈی این اے کے سائٹوپلازم میں داخل ہونے کے بعد، یہ ایک تکمیلی ڈی این اے اسٹرینڈ کی ترکیب کے لیے ٹیمپلیٹ کے طور پر کام کرتا ہے۔ یہ ترکیب میزبان آر این اے پولیمریز کے ذریعے ڈی این اے ترتیب کے انٹرجینک خطے میں شروع کی جاتی ہے، جو ٹیمپلیٹ کے طور پر متاثرہ ڈی این اے پر ایک مختصر آر این اے پرائمر کی ترکیب کرتی ہے۔ میزبان ڈی این اے پولیمرس III پھر اس پرائمر کو ڈی این اے کے مکمل تکمیلی اسٹرینڈ کی ترکیب کے لیے استعمال کرتا ہے، جس سے ایک ڈبل اسٹرینڈڈ دائرہ پیدا ہوتا ہے، جسے بعض اوقات ریپلیکیٹو فارم (آر ایف) ڈی این اے کہا جاتا ہے۔ آر ایف کا تکمیلی اسٹرینڈ فیج کوڈڈ پروٹین، خاص طور پر پی 2 اور پی 10 کے لیے ٹرانسکرپشن ٹیمپلیٹ ہے، جو مزید ڈی این اے نقل کے لیے ضروری ہیں۔ پی 2 پروٹین آر ایف ڈی این اے کے وائرل اسٹرینڈ کو الگ کرتا ہے، اور میزبان ڈی این اے پولیمرس III ایک نئے وائرل اسٹرینڈ کی ترکیب کرتا ہے۔ پرانے وائرل اسٹرینڈ کو بے گھر کر دیا جاتا ہے کیونکہ نئے کی ترکیب کی جاتی ہے۔ جب ایک دائرہ مکمل ہو جاتا ہے، تو ہم آہنگی سے منسلک پی 2 پرانے اور نئے ترکیب شدہ ڈی این اے کے درمیان جنکشن پر بے گھر وائرل اسٹرینڈ کو کاٹ دیتا ہے اور دونوں سروں کو دوبارہ لگاتا ہے اور پی 2 کو آزاد کرتا ہے۔ آر ایف کی درجنوں کاپیاں تیار کرنے کے لیے اس رولنگ سرکل میکانزم کے ذریعے آر ایف نقل کرتا ہے۔ جب فیج پروٹین کی حراستی میں اضافہ ہوتا ہے، تو نئے وائرل اسٹرینڈز کو تکمیلی ڈی این اے اسٹرینڈز کے بجائے نقل/اسمبلی پروٹین پی 5 کے ذریعے لیپت کیا جاتا ہے۔ پی 5 پی 2 کے ترجمہ کو بھی روکتا ہے، تاکہ پروجینی وائرل ایس ایس ڈی این اے کی پیداوار اور پیکیجنگ ہم آہنگی میں ہو۔ اسمبلی اور اخراج انفیکشن میزبان بیکٹیریا کو نہیں مارتا، فیج کے زیادہ تر دوسرے خاندانوں کے برعکس۔ پروجینی فیج کو اس وقت جمع کیا جاتا ہے جب وہ بڑھتے ہوئے بیکٹیریا کی جھلی سے نکلتے ہیں، شاید اندرونی اور بیرونی جھلیوں میں شامل ہونے والی چپکنے والی جگہوں پر۔ پانچ فیج پروٹین جو مکمل فیج کا کوٹ بناتے ہیں اندرونی جھلی میں داخل ہوتے ہیں۔ پی 8 اور پی 3 کے لیے، این-ٹرمینل لیڈر سیکوینس (بعد میں ہٹائے گئے) پروٹین کو بیکٹیریل جھلی میں داخل ہونے میں مدد کرتے ہیں، ان کی این-ٹرمینی سائٹوپلازم سے پیریپلازم کی طرف ہوتی ہے۔ تین دیگر فیج جھلی پروٹین جو فیج، پی 1، پی 11، اور پی 4 میں موجود نہیں ہیں، بھی اسمبلی میں شامل ہیں۔ آر ایف ڈی این اے کی نقل کو پی 5 کے ساتھ ڈی این اے کی کوٹنگ کے ذریعے پی 5/ڈی این اے کی نقل/اسمبلی کمپلیکس بنانے کے لیے فیج ایس ایس ڈی این اے کی پیداوار میں تبدیل کیا جاتا ہے، جو پھر جھلی سے منسلک فیج پروٹین کے ساتھ تعامل کرتا ہے۔ اخراج کا عمل پی 7 اور پی 9 پروٹین کو اٹھاتا ہے جو پروجینی فیج کے بیرونی سرے کی تشکیل کرتے ہیں۔ جیسے ہی پی 5 کو ڈی این اے سے الگ کیا جاتا ہے، پروجینی ڈی این اے کو جھلی کے پار نکالا جاتا ہے اور پی 8 کے ہیلیکل کیسنگ میں لپیٹا جاتا ہے، جس میں اسمبلی کے اختتام پر پی 3 اور پی 6 شامل کیے جاتے ہیں۔ پی 4 پروٹین بیرونی جھلی میں ایک اخراج سوراخ تشکیل دے سکتا ہے۔ میزبان اندرونی جھلی میں پی 1 تھیوریڈوکسن کمپلیکس کے ساتھ ڈبل اسٹرینڈڈ پیکیجنگ ڈی این اے سگنل کا تعامل سوراخ کی تشکیل کو متحرک کرتا ہے۔ پی 1 پروٹین میں واکر موفٹس ہوتے ہیں جو فیج اسمبلی کے لیے ضروری ہیں، جس سے پتہ چلتا ہے کہ پی 1 فیج اسمبلی میں شامل ایک سالماتی موٹر ہے۔ پی 1 پروٹین میں ایک جھلی میں پھیلا ہوا ہائیڈروفوبک ڈومین ہوتا ہے جس میں سائٹوپلازم میں این-ٹرمینل حصہ اور پیریپلازم میں سی-ٹرمینل حصہ (پی 8 کی سمت کے برعکس) ہوتا ہے۔ جھلی کے پھیلاؤ والے ڈومین کے سائٹوپلاسمک پہلو سے متصل پی 1 کی 13 بقیہ ترتیب ہے جس میں پی 8 کے سی ٹرمینس کے قریب بنیادی بقیہ کے نمونے سے قریب سے ملنے والے بنیادی بقیہ کا نمونہ ہوتا ہے، لیکن اس ترتیب کے حوالے سے الٹا ہوتا ہے۔ پی 8 کی انٹرمیڈیٹ اسمبلیاں فیج کو کلوروفارم کے ساتھ ٹریٹ کرکے تیار کی جا سکتی ہیں۔ ان درمیانی شکلوں میں پی 8 کا ہیلیکل مواد فیج سے ملتا جلتا ہے، جس سے پتہ چلتا ہے کہ اسمبلی کے دوران ساختی تبدیلی میں اسمبلی میں اپنے پڑوسیوں کے حوالے سے جھولے ہوئے پی 8 ذیلی اکائیوں کی صرف ایک سلائیڈنگ شامل ہو سکتی ہے۔ ایپلی کیشنز لائف سائنسز اور میڈیسن ایف ایف فیجز کو حیاتیاتی اور طبی علوم میں ایپلی کیشنز کے لیے تیار کیا گیا ہے۔ بہت سی ایپلی کیشنز تجربات پر مبنی ہوتی ہیں جو یہ ظاہر کرتی ہیں کہ اینٹی بائیوٹک کانامائسن کے خلاف مزاحمت کا تعین کرنے والی ڈی این اے ترتیب کو ایف ڈی فیج ڈی این اے کے غیر کوڈنگ انٹرجینک ترتیب میں فعال شکل میں داخل کیا جا سکتا ہے۔ اس طرح کے ترمیم شدہ فیج اسی طرح جنگلی قسم کے فلیمینٹس ایف ڈی سے لمبے ہوتے ہیں، کیونکہ طویل ڈی این اے اسی طرح زیادہ جین 8 کوٹ پروٹین کے ساتھ لیپت ہوتا ہے، لیکن فیج لائف سائیکل دوسری صورت میں متاثر نہیں ہوتا ہے۔ دوسری طرف روایتی "ٹیڈ پول" یا آئسومیٹرک شکل کا فیج، جس میں محدود سائز کا کیپسڈ ہوتا ہے، کسی بڑے ڈی این اے مالیکیول کو سمیٹنے کے لیے اتنی آسانی سے استعمال نہیں کیا جا سکتا۔ ترمیم شدہ فیج کا انتخاب کینامائسن کے خلاف مزاحمت متعارف کرانے کے لیے ترمیم شدہ فیج کے ساتھ کینامائسن حساس بیکٹیریا کو متاثر کر کے کیا جا سکتا ہے، اور میڈیا میں متاثرہ بیکٹیریا کو بڑھایا جا سکتا ہے جس میں بصورت دیگر کینامائسن کا مہلک ارتکاز ہوتا ہے۔ اس نتیجے کو غیر ملکی ڈی این اے داخل کرکے بڑھایا گیا جس میں غیر ملکی پیپٹائڈ کا اظہار ایف ڈی فیج جین 3 میں کیا گیا تھا، بجائے اس کے کہ انٹرجینک ترتیب میں، تاکہ غیر ملکی پیپٹائڈ جین 3 ایڈسورپشن پروٹین کے ایک حصے کے طور پر فیج کی سطح پر ظاہر ہو۔ اس کے بعد مناسب اینٹی باڈیز کا استعمال کرتے ہوئے غیر ملکی پیپٹائڈ لے جانے والے فیج کا پتہ لگایا جا سکتا ہے۔ اس نقطہ نظر کا الٹا جین 3 میں اینٹی باڈیز کے لیے ڈی این اے کوڈنگ داخل کرنا اور مناسب اینٹی جینز کے ذریعے ان کی موجودگی کا پتہ لگانا ہے۔ ان تکنیکوں کو کئی سالوں میں کئی طریقوں سے بڑھایا گیا ہے، مثال کے طور پر جین 3 کے علاوہ فیج کوٹ پروٹین کے لیے جین کوڈنگ میں غیر ملکی ڈی این اے ڈال کر، اور/یا صرف کچھ متعلقہ جین مصنوعات میں ترمیم کرنے کے لیے دلچسپی کے جین کی نقل بنا کر۔ فیج ڈسپلے ٹیکنالوجی کو بہت سے مقاصد کے لیے بڑے پیمانے پر استعمال کیا گیا ہے۔ میٹریل سائنسز اور نینو ٹیکنالوجی ایف ایف فیجز کو ریمیڈیشن، الیکٹرو کیمیکل، فوٹو وولٹک، کیٹالیٹک، سینسنگ اور ڈیجیٹل میموری ڈیوائسز جیسے ایپلی کیشنز کے لیے خاص طور پر انجیلا بیلچر اور ان کے ساتھیوں کے ذریعے تیار کیا گیا ہے۔ فلامینٹس بیکٹیریوفیج حوالہ جات بیرونی روابط وائرل زون اے ٹی سی سی ایف ڈی اے ٹی سی سی ایم 13 انوویریڈی بیکٹیریوفیجز سالماتی حیاتیات سالماتی جینیات فیج پروٹین میمبرین پروٹین میمبرین حیاتیات ساختی حیاتیات سنگل اسٹرینڈڈ ڈی این اے وائرس