DNA demethylation
ممالیہ جانوروں میں سالماتی حیاتیات کے لیے، ڈی این اے ڈیمیتھیلیشن ڈی این اے کی ترتیب میں 5-میتھائلسیٹوسین (5 ایم سی) کو سائٹوسین (سی) کے ذریعے تبدیل کرنے کا سبب بنتا ہے (5 ایم سی اور سی کی شکل دیکھیں)۔ ڈی این اے ڈیمیتھیلیشن ڈی این اے کی ترتیب میں 5 ایم سی کی جگہ پر ایک فعال عمل کے ذریعے یا خلیوں کی نقل کرنے میں، ڈی این اے میں میتھائل گروپوں کے اضافے کو روک کر ہو سکتا ہے تاکہ نقل شدہ ڈی این اے میں بڑی حد تک ڈی این اے کی ترتیب میں سائٹوسین ہو (5 ایم سی کو پتلا کیا جائے گا)۔ میتھیلیٹیڈ سائٹوسین اکثر لکیری ڈی این اے کی ترتیب میں موجود ہوتا ہے جہاں سائٹوسین کے بعد 5 '→ 3' سمت (ایک سی پی جی سائٹ) میں گوانائن ہوتا ہے۔ ممالیہ جانوروں میں، ڈی این اے میتھائل ٹرانسفرسز (جو ڈی این اے بیسز میں میتھائل گروپس کا اضافہ کرتے ہیں) سی پی جی سائٹس پر سائٹوسینز کے لیے ایک مضبوط ترتیب کی ترجیح ظاہر کرتے ہیں۔ انسانی جینوم میں 20 ملین سے زیادہ سی پی جی ڈینیوکلیوٹائڈز پائے جاتے ہیں (جینومک ڈسٹری بیوشن دیکھیں)۔ ممالیہ جانوروں میں، اوسطا، 70 ٪ سے 80 ٪ سی پی جی سائٹوسین میتھیلیٹڈ ہوتے ہیں، حالانکہ میتھیلیشن کی سطح مختلف بافتوں کے ساتھ مختلف ہوتی ہے۔ میتھیلیٹیڈ سائٹوسین اکثر جینوں کے پروموٹر علاقوں کے اندر گروپوں یا سی پی جی جزائر میں پائے جاتے ہیں، جہاں اس طرح کی میتھیلیشن جین کے اظہار کو کم یا خاموش کر سکتی ہے (جین کا اظہار دیکھیں)۔ تاہم، جین کے جسم میں میتھیلیٹڈ سائٹوسینز کا اظہار کے ساتھ مثبت تعلق ہوتا ہے۔ تقریبا 100% ڈی این اے ڈیمیتھیلیشن ری پروگرامنگ کے دوران غیر فعال ڈائلیوشن اور فعال انزیمیٹک ہٹانے کے امتزاج سے ہوتا ہے جو ابتدائی ایمبریوجینیسیس اور گیمیٹوجینیسیس میں ہوتا ہے۔ ایک اور بڑی ڈیمیتھیلیشن، جو تمام جینوں کا تقریبا 3 فیصد ہے، ایک مضبوط میموری کی تشکیل کے دوران نیوران میں فعال ڈیمیتھیلیشن کے ذریعے ہو سکتی ہے۔ جراحی کے بعد، مدافعتی نظام کے جینوں کی نشاندہی کرنے والی جگہوں پر پردیی خون کے مونو نیوکلیئر خلیوں میں ڈیمیتھیلیشنز پائے جاتے ہیں۔ کینسر کی تشکیل کے دوران ڈیمیتھیلیشن بھی ہوتے ہیں۔ ٹیومر جینوموں کے عالمی ڈی این اے ہائپومیتھیلیشن کے دوران، میتھیلیٹیڈ سائٹوسینز (5 ایم سی) کی تعداد میں معمولی سے اعتدال پسند کمی ہوتی ہے جو کہ 5 ایم سی اڈوں کے اوسطا تقریبا 5 فیصد سے 20 فیصد کے نقصان کے مترادف ہے۔ جنین کی نشوونما ابتدائی جنین کی نشوونما ماؤس کے سپرم جینوم کو ڈی این اے میں اس کے سی پی جی سائٹس پر 80-90% میتھیلیٹ کیا جاتا ہے، جس کی مقدار تقریبا 20 ملین میتھیلیٹڈ سائٹس ہے۔ فرٹیلائزیشن کے بعد، ڈی این اے کی نقل (شکل میں نیلی لکیر) سے پہلے، ایک فعال عمل کے ذریعے پدرانہ کروموسوم چھ گھنٹوں میں تقریبا مکمل طور پر ڈی میتھیلیٹ ہو جاتا ہے۔ زچگی کے جینوم کی ڈیمیتھیلیشن ایک مختلف عمل کے ذریعے ہوتی ہے۔ بالغ اووسائٹ میں، ڈی این اے میں اس کے تقریبا 40 فیصد سی پی جی سائٹس میتھیلیٹڈ ہوتے ہیں۔ جبکہ ممالیہ جانوروں کے سومیٹک خلیوں میں تین اہم ڈی این اے میتھائل ٹرانسفرسز ہوتے ہیں (جو سی پی جی سائٹس پر سائٹوسینز میں میتھائل گروپس کا اضافہ کرتے ہیں)، ڈی این ایم ٹی 1، ڈی این ایم ٹی 3 اے، اور ڈی این ایم ٹی 3 بی، قبل از امپلانٹیشن ایمبریو میں بلاسٹوسسٹ مرحلے تک (شکل دیکھیں)، صرف میتھائل ٹرانسفرس موجود ڈی این ایم ٹی 1 نامزد ڈی این ایم ٹی 1 او کی ایک آئسوفارم ہے۔ DNMT1o میں ایک متبادل oocyte-مخصوص پروموٹر اور پہلا ایکسن (ایکسن 1o) ہے جو سومیٹک اور سپرمیٹوسیٹ پروموٹروں میں سے 5 'پر واقع ہے۔ جیسا کہ ہویل اور دیگر کے ذریعہ جائزہ لیا گیا ہے، ڈی این ایم ٹی 1 او بالغ آکسیٹس کے سائٹوپلازم میں اور 2 سیل اور 4 سیل ایمبریو میں الگ کیا جاتا ہے، لیکن 8 سیل مرحلے پر صرف نیوکلئس میں موجود ہوتا ہے۔ 16 سیل مرحلے پر (مورلا) DNMT1o دوبارہ صرف سائٹوپلازم میں پایا جاتا ہے۔ ایسا معلوم ہوتا ہے کہ ماؤں کے کروموسوم کی ڈی میتھیلیشن بڑی حد تک میتھیلیٹنگ انزائم DNMT1o کے نیوکلئس میں داخل ہونے میں رکاوٹ کے ذریعے ہوتی ہے سوائے مختصر طور پر 8 سیل مرحلے کے۔ اس طرح زچگی سے پیدا ہونے والا ڈی این اے نقل کے دوران میتھیلیٹڈ زچگی کے ڈی این اے کو کمزور کرکے غیر فعال ڈی میتھیلیشن سے گزرتا ہے (شکل میں سرخ لکیر)۔ مورلا (16 خلیے کے مرحلے پر)، میں ڈی این اے میتھیلیشن کی صرف ایک چھوٹی سی مقدار ہوتی ہے (شکل میں سیاہ لکیر)۔ ڈی این ایم ٹی 3 بی کا اظہار بلاسٹوسسٹ میں ہونا شروع ہو جاتا ہے۔ میتھیلیشن بلاسٹوسسٹ میں فرٹیلائزیشن کے بعد 3.5 دن میں بڑھنے لگتا ہے، اور میتھیلیشن کی ایک بڑی لہر پھر ایپیبلسٹ میں 4.5 سے 5.5 دن پر ہوتی ہے، جو 12 فیصد سے 62 فیصد میتھیلیشن تک جاتی ہے، اور بچہ دانی میں امپلانٹیشن کے بعد زیادہ سے زیادہ سطح تک پہنچ جاتی ہے۔ فرٹیلائزیشن کے بعد ساتویں دن تک، لگائے گئے جنین میں نئے تشکیل شدہ ابتدائی جراثیمی خلیات (پی جی سی) باقی سومیٹک خلیوں سے الگ ہو جاتے ہیں۔ اس مقام پر پی جی سی میں میتھیلیشن کی سطح سومیٹک خلیوں کی سطح کے برابر ہوتی ہے۔ گیمیٹوجینیسیس لگائے گئے جنین میں نئے تشکیل شدہ ابتدائی جراثیم کے خلیات (پی جی سی) سومیٹک خلیوں سے منتقل ہوتے ہیں۔ اس مقام پر پی جی سی میں میتھیلیشن کی سطح زیادہ ہوتی ہے۔ یہ خلیے ایپیبلاسٹ سے گونڈل رج کی طرف منتقل ہوتے ہیں۔ جیسا کہ میسرشمٹ اور دیگر کے ذریعہ جائزہ لیا گیا ہے، زیادہ تر پی جی سی سیل سائیکل کے جی 2 مرحلے میں گرفتار ہوتے ہیں، جبکہ وہ جنین کے دنوں 7.5 سے 8.5 کے دوران ہینڈگٹ کی طرف منتقل ہوتے ہیں۔ پھر پی جی سی کی ڈی میتھیلیشن دو لہروں میں ہوتی ہے۔ 9. 5 ویں دن ابتدائی جراثیم کے خلیات تیزی سے دوبارہ پیدا ہونا شروع ہو جاتے ہیں جو جنین کے دن تقریبا 200 پی جی سی سے 9.5 سے 12.5 ویں دن تقریبا 10,000 پی جی سی تک جاتے ہیں۔ دنوں کے دوران 9.5 سے 12.5 ڈی این ایم ٹی 3 اے اور ڈی این ایم ٹی 3 بی کو دبایا جاتا ہے اور ڈی این ایم ٹی 1 نیوکلئس میں اعلی سطح پر موجود ہوتا ہے۔ لیکن ڈی این ایم ٹی 1 9.5 سے 12.5 دنوں کے دوران سائٹوسینز کو میتھیلیٹ کرنے سے قاصر ہے کیونکہ یو ایچ آر ایف 1 جین (جسے این پی 95 بھی کہا جاتا ہے) کو دبایا جاتا ہے اور یو ایچ آر ایف 1 ایک ضروری پروٹین ہے جو ڈی این ایم ٹی 1 کو نقل کرنے کے لیے بھرتی کرنے کے لیے درکار ہوتا ہے جہاں دیکھ بھال ڈی این اے میتھیلیشن ہوتی ہے۔ یہ ڈیمیتھیلیشن کی ایک غیر فعال، ڈائلیوشن شکل ہے۔ اس کے علاوہ، جنین کے دن 9.5 سے 13.5 تک ڈیمیتھیلیشن کی ایک فعال شکل ہوتی ہے۔ جیسا کہ "فعال دوبارہ پروگرامنگ کے سالماتی مراحل" میں ذیل میں اشارہ کیا گیا ہے، فعال ڈیمیتھیلیشن کے لیے دو انزائم مرکزی ہیں۔ یہ دس الیون ٹرانسلوکیشن میتھائلسیٹوسین ڈائی آکسیجنیز (ٹی ای ٹی) اور تھامین-ڈی این اے گلائکوسیلیز (ٹی ڈی جی) ہیں۔ ایک خاص ٹی ای ٹی انزائم، ٹی ای ٹی 1، اور ٹی ڈی جی جنین کے دن 9.5 سے 13.5 تک اعلی سطح پر موجود ہوتے ہیں، اور گیمیٹوجینیسیس کے دوران فعال ڈیمیتھیلیشن میں استعمال ہوتے ہیں۔ پی جی سی جینوم جنین کے دن 13.5 پر چوہے کے پورے لائف سائیکل میں کسی بھی خلیے کے ڈی این اے میتھیلیشن کی سب سے کم سطح کو ظاہر کرتے ہیں۔ سیکھنا اور یادداشت سیکھنا اور یادداشت میں استحکام کی سطح ہوتی ہے، جو دیگر ذہنی عمل جیسے سوچ، زبان اور شعور سے مختلف ہوتی ہے، جو عارضی نوعیت کے ہوتے ہیں۔ سیکھنا اور یادداشت یا تو آہستہ آہستہ (ضرب کی میزیں) یا تیزی سے (گرم چولہے کو چھونے) جمع ہو سکتی ہے، لیکن ایک بار حاصل ہونے کے بعد، اسے طویل عرصے تک شعوری استعمال میں واپس بلایا جا سکتا ہے۔ سیاق و سباق سے متعلق خوف کنڈیشنگ کی ایک مثال کے تابع چوہے خاص طور پر مضبوط طویل مدتی یادداشت پیدا کرتے ہیں۔ تربیت کے 24 گھنٹے بعد، چوہے کے ہپپوکیمپس نیوران کے جینوم میں موجود 9.17% جین مختلف طور پر میتھیلیٹڈ پائے گئے۔ اس میں تربیت کے بعد 24 گھنٹوں میں 2,000 سے زیادہ مختلف میتھیلیٹڈ جین شامل تھے، جن میں 500 سے زیادہ جینوں کو ڈی میتھیلیٹ کیا گیا تھا۔ چوہے کے ہپپوکیمپس میں اسی طرح کے نتائج سیاق و سباق سے متعلق خوف کنڈیشنگ والے چوہوں میں بھی حاصل کیے گئے تھے۔ دماغ کا ہپپوکیمپس علاقہ وہ جگہ ہے جہاں سیاق و سباق سے متعلق خوف کی یادیں پہلے محفوظ کی جاتی ہیں (دماغ کی شکل، یہ حصہ دیکھیں)، لیکن یہ ذخیرہ عارضی ہے اور ہپپوکیمپس میں نہیں رہتا ہے۔ چوہوں میں سیاق و سباق سے متعلق خوف کی کنڈیشنگ کو ختم کر دیا جاتا ہے جب ہپپوکیمپس کو کنڈیشنگ کے صرف ایک دن بعد ہپپوکیمپکٹومی کا نشانہ بنایا جاتا ہے، لیکن جب ہپپوکیمپکٹومی میں چار ہفتوں کی تاخیر ہوتی ہے تو چوہے کافی حد تک سیاق و سباق سے متعلق خوف برقرار رکھتے ہیں۔ چوہوں میں، کنڈیشنگ کے بعد 4 ہفتوں میں جانچ پڑتال کی گئی، ہپپوکیمپس میتھیلیشنز اور ڈیمیتھیلیشنز کو الٹ دیا گیا (یادیں بنانے کے لیے ہپپوکیمپس کی ضرورت ہوتی ہے لیکن یادیں وہاں محفوظ نہیں ہوتی ہیں) جبکہ میموری کی دیکھ بھال کے دوران کورٹیکل نیوران میں کافی فرق سی پی جی میتھیلیشن اور ڈیمیتھیلیشن ہوا۔ سیاق و سباق سے متعلق خوف کی کنڈیشنگ کے چار ہفتوں بعد چوہوں کے پچھلے سنگولیٹ پرانتستا میں 1,223 مختلف میتھیلیٹڈ جین موجود تھے۔ اس طرح، جب کہ میموری بننے کے فورا بعد ہی ہپپوکیمپس میں بہت سی میتھیلیشنز تھیں، ان تمام ہپپوکیمپس میتھیلیشنز کو چار ہفتوں بعد ہی ڈی میتھیلیٹ کیا گیا۔ کینسر میں ڈیمیتھیلیشن انسانی جینوم تقریبا 28 ملین سی پی جی سائٹس پر مشتمل ہے، اور تقریبا 60 فیصد سی پی جی سائٹس سائٹوسین کی 5 پوزیشن پر میتھیلیٹڈ ہیں۔ کینسر کی تشکیل کے دوران میتھیلیٹیڈ سائٹوسینز کی تعداد میں اوسطا 5 ٪ سے 20 ٪ کی کمی ہوتی ہے، یا سی پی جی سائٹس کی تقریبا 840,00 سے 3.4 ملین ڈیمیتھیلیشنز ہوتی ہیں۔ ڈی این ایم ٹی 1 ڈی این اے نقل کے دوران ہیمی میتھیلیٹڈ ڈی این اے پر سی پی جیز کو میتھیلیٹ کرتا ہے۔ اس طرح، جب کسی ڈی این اے اسٹرینڈ میں میتھیلیٹڈ سی پی جی ہوتا ہے، اور نیم قدامت پسند نقل کے دوران نئے نقل شدہ اسٹرینڈ میں تکمیلی سی پی جی پر میتھائل گروپ کا فقدان ہوتا ہے، تو ڈی این ایم ٹی 1 کو عام طور پر ہیمی میتھیلیٹڈ سائٹ پر بھرتی کیا جاتا ہے اور نئے ترکیب شدہ سی پی جی میں سائٹوسین میں میتھائل گروپ کا اضافہ ہوتا ہے۔ تاہم، ڈی این اے نقل کے دوران ہیمی میتھیلیٹڈ سی پی جی سائٹس پر ڈی این ایم ٹی 1 کی بھرتی کا انحصار یو ایچ آر ایف 1 پروٹین پر ہوتا ہے۔ اگر یو ایچ آر ایف 1 ہیمی میتھیلیٹڈ سی پی جی سائٹ سے منسلک نہیں ہوتا ہے، تو ڈی این ایم ٹی 1 کو بھرتی نہیں کیا جاتا ہے اور نئی ترکیب شدہ سی پی جی سائٹ کو میتھیلیٹ نہیں کر سکتا ہے۔ ارجنائن میتھائل ٹرانسفرس پی آر ایم ٹی 6 ہسٹون 3 (ایچ 3 آر 2 می 2 اے) کی پوزیشن 2 پر ارجنائن کو میتھیلیٹ کرکے ڈی این اے میتھیلیشن کو منظم کرتا ہے۔ (پروٹین methylation#Arginine دیکھیں۔) H3R2me2a کی موجودگی میں UHRF1 ہیمی میتھیلیٹڈ سی پی جی سائٹ سے منسلک نہیں ہو سکتا، اور پھر DNMT1 کو سائٹ پر بھرتی نہیں کیا جاتا، اور سائٹ ہیمی میتھیلیٹڈ رہتی ہے۔ نقل کے مزید دوروں پر میتھیلیٹڈ سی پی جی کو غیر فعال طور پر پتلا کر دیا جاتا ہے۔ پی آر ایم ٹی 6 اکثر کئی قسم کے کینسر کے خلیوں میں حد سے زیادہ ظاہر ہوتا ہے۔ پی آر ایم ٹی 6 کا حد سے زیادہ اظہار کینسر میں ڈی این اے ڈیمیتھیلیشن کا ذریعہ ہو سکتا ہے۔ فعال ری پروگرامنگ کے سالماتی مراحل ڈی این اے میتھیلوم کو فعال طور پر، انزائیمی طور پر دوبارہ پروگرام کرنے کے لیے تین سالماتی مراحل درکار ہوتے ہیں۔ مرحلہ 1: بھرتی۔ دوبارہ پروگرامنگ کے لیے درکار انزائموں کو جینوم سائٹس پر بھرتی کیا جاتا ہے جن میں ڈیمیتھیلیشن یا میتھیلیشن کی ضرورت ہوتی ہے۔ مرحلہ 2: عمل درآمد۔ ابتدائی انزیمیٹک رد عمل ہوتے ہیں۔ میتھیلیشن کے معاملے میں، یہ ایک مختصر مرحلہ ہے جس کے نتیجے میں سائٹوسین کی میتھیلیشن 5-میتھائلسیٹوسین میں ہوتی ہے۔ مرحلہ 3: بیس ایکسیژن ڈی این اے کی مرمت۔ ڈیمیتھیلیشن کی درمیانی مصنوعات کو بیس ایکسیژن ڈی این اے مرمت کے راستے کے مخصوص انزائموں کے ذریعے اتپریرک کیا جاتا ہے جو آخر کار ڈی این اے کی ترتیب میں سسٹوسین کو بحال کرتے ہیں۔ 5-ہائیڈروکسیمیتھائلسیٹوسین (5 ایچ ایم سی) پیدا کرنے کے لیے 5-میتھائلسیٹوسین کی فعال ڈیمیتھیلیشن ڈیمیتھیلیشن کے مرحلے 2 میں اکثر ابتدائی طور پر 5 ایم سی کا آکسیکرن شامل ہوتا ہے (اس حصے میں شکل دیکھیں) دس-گیارہ ٹرانسلوکیشن میتھائلسیٹوسین ڈائی آکسیجنیسیس (ٹی ای ٹی انزائمز) کے ذریعے۔ اس ابتدائی ڈیمیتھیلیشن کے سالماتی مراحل ٹی ای ٹی انزائموں میں تفصیل سے دکھائے گئے ہیں۔ لگاتار مراحل میں (شکل دیکھیں) ٹی ای ٹی انزائم 5-فارمائیلسیٹوسین (5 ایف سی) اور 5-کاربوکسیلسیٹوسین (5 سی اے سی) پیدا کرنے کے لیے 5 ایچ ایم سی کو مزید ہائیڈروکسیلیٹ کرتے ہیں۔ تھامین-ڈی این اے گلائکوسیلیز (ٹی ڈی جی) انٹرمیڈیٹ بیسز 5 ایف سی اور 5 سی اے سی کو پہچانتا ہے اور گلائکوسیڈک بانڈ کو خارج کرتا ہے جس کے نتیجے میں ایک ایپیرمیڈینک سائٹ (اے پی سائٹ) بنتی ہے۔ اس کے بعد بیس ایکسژن مرمت (مرحلہ 3) ہوتی ہے۔ ایک متبادل آکسیڈیٹیو ڈیمینیشن راستے میں، 5 ایچ ایم سی کو 5-ہائیڈروکسیمیتھائلوراسیل (5 ایچ ایم یو) بنانے کے لیے اے پی او بی ای سی (اے آئی ڈی/اے پی او بی ای سی) ڈیمینیسیس کے ذریعے آکسیڈیٹیو طور پر ڈیمینیٹ کیا جا سکتا ہے۔ اس کے علاوہ، 5 ایم سی کو تھامین (تھائی) میں تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ 5 ایچ ایم یو کو ٹی ڈی جی، ایم بی ڈی 4، این ای آئی ایل 1 یا ایس ایم یو جی 1 کے ذریعے الگ کیا جا سکتا ہے۔ اے پی سائٹس اور ٹی: جی کی عدم مطابقت کی مرمت بیس ایکسیژن مرمت (بی ای آر) انزائموں کے ذریعے کی جاتی ہے تاکہ سائٹوسین (سائٹ) حاصل ہو۔ ڈائی آکسیجنیز کا ٹی ای ٹی خاندان سب سے زیادہ عام قسم کے ڈیمیتھیلیشن رد عمل میں استعمال ہوتا ہے۔ ٹی ای ٹی فیملی ٹی ای ٹی ڈائی آکسیجنیز آئسوفارم میں ٹی ای ٹی 1 کی کم از کم دو آئسوفارم، ٹی ای ٹی 2 میں سے ایک اور ٹی ای ٹی 3 کی تین آئسوفارم شامل ہیں۔ مکمل لمبائی والی کینونکل ٹی ای ٹی 1 آئسوفارم عملی طور پر ابتدائی جنین، جنین اسٹیم خلیوں اور ابتدائی جراثیمی خلیوں (پی جی سی) تک محدود دکھائی دیتی ہے۔ زیادہ تر سومیٹک ٹشوز میں غالب ٹی ای ٹی 1 آئسوفارم، کم از کم ماؤس میں، متبادل پروموٹر کے استعمال سے پیدا ہوتا ہے جو ایک مختصر نقل اور ٹی ای ٹی 1 کے نامزد کردہ کٹے ہوئے پروٹین کو جنم دیتا ہے۔ ٹی ای ٹی 3 کی آئسوفارم مکمل لمبائی کی شکل ٹی ای ٹی 3 ایف ایل، ایک مختصر شکل اسپلیس ویرینٹ ٹی ای ٹی 3 ایس، اور ایک ایسی شکل ہے جو ٹی ای ٹی 3 او نامزد اووسائٹس اور نیوران میں پائی جاتی ہے۔ ٹی ای ٹی 3 او متبادل پروموٹر کے استعمال سے بنایا گیا ہے اور اس میں 11 امینو ایسڈ کے لیے ایک اضافی پہلا این-ٹرمینل ایکسن کوڈنگ شامل ہے۔ ٹی ای ٹی 3 او صرف اووسائٹس اور نیوران میں پایا جاتا ہے اور اس کا اظہار جنین اسٹیم خلیوں میں یا کسی دوسرے خلیے کی قسم یا ماؤس کے بالغ ٹشو میں نہیں کیا جاتا ہے۔ جبکہ ٹی ای ٹی 1 کے اظہار کا پتہ بمشکل اووسائٹس اور زیگوٹس میں لگایا جا سکتا ہے، اور ٹی ای ٹی 2 کا صرف اعتدال سے اظہار کیا جاتا ہے، ٹی ای ٹی 3 کی مختلف قسم ٹی ای ٹی 3 اووسائٹس اور زیگوٹس میں انتہائی اعلی سطح کے اظہار کو ظاہر کرتی ہے، لیکن 2 سیل مرحلے پر تقریبا غیر حاضر ہے۔ یہ ممکن ہے کہ ٹی ای ٹی 3 او، جو ایک خلیے کے مرحلے میں نیوران، اووسائٹس اور زیگوٹس سے بھرپور ہو، وہ بڑا ٹی ای ٹی انزائم ہو جو ان خلیوں میں بہت بڑے پیمانے پر تیزی سے ڈیمیتھیلیشنز ہونے پر استعمال ہوتا ہے۔ ڈی میتھلیشن کا مرحلہ 1-ڈی این اے میں ٹی ای ٹی کی بھرتی ٹی ای ٹی انزائم خاص طور پر 5-میتھائلسیٹوسین سے منسلک نہیں ہوتے ہیں سوائے اس کے کہ جب انہیں بھرتی کیا جائے۔ بھرتی یا ہدف بنائے بغیر، ٹی ای ٹی 1 بنیادی طور پر اپنے سی ایکس ایکس سی ڈومین کے ذریعے اعلی سی جی پروموٹروں اور سی پی جی جزائر (سی جی آئی) کے جینوم کے ساتھ جڑا ہوا ہے جو غیر میتھیلیٹیڈ سی جی آئی کو پہچان سکتا ہے۔ ٹی ای ٹی 2 کا ڈی این اے میں 5-میتھائلسیٹوسین سے کوئی تعلق نہیں ہے۔ مکمل لمبائی والے ٹی ای ٹی 3 کا سی ایکس ایکس سی ڈومین، جو کہ نیوران میں ظاہر ہونے والی غالب شکل ہے، سی پی جیز سے سب سے زیادہ مضبوطی سے جڑا ہوا ہے جہاں سی کو 5-کاربوکسیسیٹوسین (5 سی اے سی) میں تبدیل کیا گیا تھا۔ تاہم، یہ غیر میتھیلیٹیڈ سی پی جیز سے بھی منسلک ہوتا ہے۔ ٹی ای ٹی انزائم کے لیے ڈی میتھیلیشن شروع کرنے کے لیے اسے پہلے ڈی این اے میں میتھیلیٹڈ سی پی جی سائٹ پر بھرتی کیا جانا چاہیے۔ ڈی این اے میں میتھیلیٹیڈ سائٹوسین میں ٹی ای ٹی انزائم کو بھرتی کرنے کے لیے دکھائے گئے دو پروٹین او جی جی 1 (سی پی جی سائٹ پر ڈی این اے ڈیمیتھیلیشن کی شروعات کا اعداد و شمار دیکھیں) اور ای جی آر 1 ہیں۔ OGG1 آکسوگوانائن گلائکوسیلیز (OGG1) آکسیڈیٹیو طور پر تباہ شدہ بیس 8-OHdG کی بیس ایکسیژن مرمت کے پہلے مرحلے کو متحرک کرتا ہے۔ او جی جی 1 0.1 سیکنڈ میں ڈی این اے کے 1,000 بیس جوڑوں پر لکیری ڈی این اے کے ساتھ سلائڈ کرکے 8-او ایچ ڈی جی کا پتہ لگاتا ہے۔ OGG1 بہت تیزی سے 8-OHdG تلاش کرتا ہے۔ او جی جی 1 پروٹین تقریبا 6 سیکنڈ کے نصف زیادہ سے زیادہ وقت کے ساتھ آکسیڈیٹیو طور پر خراب ڈی این اے سے جڑے ہوتے ہیں۔ جب او جی جی 1 کو 8-او ایچ ڈی جی ملتا ہے تو یہ اپنی بائنڈنگ جیب میں 8-او ایچ ڈی جی کے ساتھ تشکیل اور کمپلیکس کو تبدیل کرتا ہے۔ OGG1 فوری طور پر 8-OHdG کو ہٹانے کا کام نہیں کرتا ہے۔ 8-او ایچ ڈی جی کو نصف سے زیادہ ہٹانے میں ویٹرو میں ہیلا خلیوں میں تقریبا 30 منٹ لگتے ہیں، یا تابکاری والے چوہوں کے جگر میں تقریبا 11 منٹ لگتے ہیں۔ رد عمل والی آکسیجن پرجاتیوں کے ذریعہ ڈی این اے آکسیکرن ترجیحی طور پر میتھیلیٹڈ سی پی جی سائٹ میں گوانائن پر ہوتا ہے، کیونکہ 5-میتھائلسیٹوسین سے متصل گوانائن بیسز کی آئنائزیشن کی صلاحیت کم ہوتی ہے۔ ٹی ای ٹی 1 8-او ایچ ڈی جی سے منسلک او جی جی 1 کو باندھتا ہے (بھرتی کیا جاتا ہے) (شکل دیکھیں)۔ یہ ممکنہ طور پر ٹی ای ٹی 1 کو ملحقہ میتھیلیٹڈ سائٹوسین کو ڈیمیتھیلیٹ کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ جب انسانی مماری اپیتھیلیل خلیوں (ایم سی ایف-10 اے) کا علاج ایچ 2 او 2 کے ساتھ کیا گیا تو ڈی این اے میں 8-او ایچ ڈی جی میں 3.5-fold کا اضافہ ہوا اور اس کی وجہ سے ایم سی ایف-10 اے جینوم میں 5-میتھائلسیٹوسینز کی تقریبا 80 فیصد ڈیمیتھیلیشن ہوئی۔ ای جی آر 1 جین ارلی گروتھ رسپانس پروٹین 1 (ای جی آر 1) ایک فوری ابتدائی جین (آئی ای جی) ہے۔ ای جی آر 1 کو نیورونل سرگرمی سے تیزی سے متاثر کیا جا سکتا ہے۔ آئی ای جی کی وضاحتی خصوصیت تیز رفتار اور عارضی اپ ریگولیشن ہے-منٹوں کے اندر-پروٹین کی ترکیب سے آزاد ان کے ایم آر این اے کی سطح۔ جوانی میں، ای جی آر 1 کا اظہار پورے دماغ میں وسیع پیمانے پر ہوتا ہے، جس سے دماغ کے کئی اہم علاقوں میں بنیادی اظہار کی سطح کو برقرار رکھا جاتا ہے جن میں میڈیئل پری فرنٹل پرانتستا، سٹریٹم، ہپپوکیمپس اور امیگدالا شامل ہیں۔ یہ اظہار ادراک، جذباتی ردعمل، سماجی رویے اور انعام کے لیے حساسیت پر قابو پانے سے منسلک ہے۔ ای جی آر 1 5 '-جی سی جی ٹی جی جی جی سی جی-3' اور 5 '-جی سی جی جی جی جی جی جی جی-3' نقشوں والی جگہوں پر ڈی این اے سے جڑا رہتا ہے اور یہ نقش بنیادی طور پر جین کے فروغ دینے والے علاقوں میں پائے جاتے ہیں۔ مختصر آئسوفارم TET1s دماغ میں ظاہر ہوتا ہے۔ ای جی آر 1 اور ٹی ای ٹی 1 دونوں پروٹینوں کے سی-ٹرمینل علاقوں کی ثالثی میں ایک کمپلیکس بناتے ہیں، جو آزادانہ طور پر ڈی این اے سے منسلک ہوتے ہیں۔ ای جی آر 1 ٹی ای ٹی 1 کو ای جی آر 1 بائنڈنگ سائٹس سے متصل جینومک علاقوں میں بھرتی کرتا ہے۔ ای جی آر 1 کی موجودگی میں، ٹی ای ٹی 1 ای جی آر 1 کے ذریعے ریگولیٹ کیے جانے والے لوکس مخصوص ڈیمیتھیلیشن اور ڈاون اسٹریم جینز کے اظہار کو چالو کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے۔ ڈی این اے ڈیمیتھیلیشن انٹرمیڈیٹ 5 ایچ ایم سی جیسا کہ اوپر کی شکل میں اشارہ کیا گیا ہے، جس کا عنوان ہے "5-میتھائلسیٹوسین کی ڈیمیتھیلیشن"، فعال ڈیمیتھیلیشن کا پہلا قدم 5-میتھائلسیٹوسین (5 ایم سی) سے 5-ہائیڈروکسیمیتھائلسیٹوسین (5 ایچ ایم سی) کا ٹی ای ٹی آکسیکرن ہے۔ ڈیمیتھیلیشن کا عمل، کچھ بافتوں میں اور کچھ جینوم مقامات پر، اس مقام پر رک سکتا ہے۔ جیسا کہ یوریب-لیوس اور دیگر کے ذریعہ جائزہ لیا گیا ہے، فعال ڈی این اے ڈیمیتھیلیشن میں انٹرمیڈیٹ ہونے کے علاوہ، 5 ایچ ایم سی اکثر ایک مستحکم ڈی این اے ترمیم ہوتی ہے۔ جینوم کے اندر، 5 ایچ ایم سی نقل شدہ طور پر فعال جین، ریگولیٹری عناصر اور کرومیٹن سے وابستہ کمپلیکس پر واقع ہے۔ خاص طور پر، 5 ایچ ایم سی متحرک طور پر تبدیل ہوتا ہے اور سیل لائنج کی وضاحت کے دوران فعال جین ٹرانسکرپشن کے ساتھ مثبت طور پر منسلک ہوتا ہے، اور 5 ایچ ایم سی کی اعلی سطح جنین اسٹیم خلیوں اور مرکزی اعصابی نظام میں پائی جاتی ہے۔ انسانوں میں، عیب دار 5-ہائیڈروکسائی میتھیلیٹنگ سرگرمی لیمفوپرولیفریشن، امیونو ڈیفیشینسی اور آٹو امیونٹی کے فینوٹائپ سے وابستہ ہے۔ مرحلہ 3 بیس ایکسیژن مرمت ڈی این اے ڈیمیتھیلیشن کا تیسرا مرحلہ بیس ایکسیژن مرمت کے ذریعے ٹی ای ٹی انزائم کے ذریعے پیدا ہونے والی ڈیمیتھیلیشن کی درمیانی مصنوعات کو ہٹانا ہے۔ جیسا کہ مرحلہ 2 میں اوپر اشارہ کیا گیا ہے، 5 ایم سی کے بعد پہلے ٹی ای ٹی کے ذریعے 5 ایچ ایم سی بنانے کے لیے آکسائڈائز کیا جاتا ہے، ٹی ای ٹی کے ذریعے 5 ایچ ایم سی کے مزید آکسیکرن سے 5 ایف سی حاصل ہوتا ہے اور ٹی ای ٹی کے ذریعے 5 ایف سی کے آکسیکرن سے 5 سی اے سی حاصل ہوتا ہے۔ 5 ایف سی اور 5 سی اے سی دونوں کو ڈی این اے گلائکوسیلیز، ٹی ڈی جی، ایک بیس ایکسژن مرمت انزائم، ایک غیر معمولی بیس کے طور پر تسلیم کرتا ہے۔ جیسا کہ اس حصے میں شکل میں دکھایا گیا ہے، ٹی ڈی جی غیر معمولی بنیاد کو ہٹا دیتا ہے (جیسے۔ 5 ایف سی) شوگر فاسفیٹ ریڑھ کی ہڈی کو برقرار رکھتے ہوئے، ایک اپورینک/اپیرمیڈینک سائٹ بناتا ہے، جسے عام طور پر اے پی سائٹ کہا جاتا ہے۔ اس شکل میں، 8-او ایچ ڈی جی کو ڈی این اے میں چھوڑ دیا گیا ہے، کیونکہ یہ اس وقت موجود ہو سکتا ہے جب او جی جی 1 نے ٹی ای ٹی 1 کو میتھیلیٹڈ سائٹوسین کے ساتھ سی پی جی سائٹ کی طرف راغب کیا ہو۔ اے پی سائٹ بننے کے بعد، اے پی اینڈو نیوکلیز اے پی سائٹ کے فاسفوڈیسٹر ریڑھ کی ہڈی میں ایک نک بناتا ہے جو اس وقت تشکیل پایا جب ٹی ڈی جی ڈی این اے گلائکوسیلیز نے 5 ایف سی یا 5 سی اے سی کو ہٹا دیا۔ انسانی اے پی اینڈو نیوکلیز ڈی این اے 5′ کو ایک ہائیڈرولائٹک میکانزم کے ذریعے اے پی سائٹ پر چھیدتا ہے، جس سے 3′-ہائیڈروکسیل اور 5′-ڈی آکسی رائبوس فاسفیٹ (5 'ڈی آر پی) کے باقیات نکلتے ہیں۔ اس کے بعد یا تو مختصر پیچ یا طویل پیچ کی مرمت کی جاتی ہے۔ مختصر پیچ کی مرمت میں، 5 'ڈی آر پی لائز 5' ڈی آر پی کے سرے کو تراش کر فاسفوریلیٹڈ 5 'سرے کی تشکیل کرتا ہے۔ اس کے بعد ڈی این اے پولیمریز β (پول β) تکمیلی اسٹرینڈ میں پہلے سے موجود گوانائن کے ساتھ جوڑنے کے لیے ایک واحد سائٹوسین شامل کرتا ہے اور پھر کٹ اسٹرینڈ کو سیل کرنے کے لیے ڈی این اے لیگیز۔ طویل پیچ کی مرمت میں، ڈی این اے کی ترکیب کے بارے میں خیال کیا جاتا ہے کہ پولیمریز δ اور پولیمریز ε کی طرف سے ایک فلیپ بنانے کے لیے نقل مکانی کی ترکیب انجام دے کر ثالثی کی جاتی ہے۔ پول β طویل پیچ کی نقل مکانی کی ترکیب بھی انجام دے سکتا ہے۔ لانگ پیچ کی ترکیب عام طور پر 2-10 نئے نیوکلیوٹائڈز داخل کرتی ہے۔ پھر فلاپ اینڈو نیوکلیز فلاپ کو ہٹا دیتا ہے، اور اس کے بعد ڈی این اے لیگز اسٹرینڈ کو سیل کرنے کے لیے ہوتا ہے۔ اس مقام پر ڈی این اے کی ترتیب میں سائٹوسین (ڈیمیتھیلیشن) کے ذریعہ 5-میتھائلسیٹوسین کی مکمل تبدیلی ہوئی ہے۔ ورزش کے بعد ڈیمیتھیلیشن جسمانی ورزش سیکھنے اور یادداشت پر اچھی طرح سے فائدہ مند اثرات مرتب کرتی ہے (جسمانی ورزش کے نیورو بائیولوجیکل اثرات دیکھیں)۔ بی ڈی این ایف خاص طور پر سیکھنے اور یادداشت کا ایک اہم ریگولیٹر ہے۔ جیسا کہ فرنانڈیز اور دیگر کے ذریعہ جائزہ لیا گیا ہے، چوہوں میں، ورزش جین بی ڈی این ایف کے ہپپوکیمپس کے اظہار کو بڑھاتا ہے، جس کا یادداشت کی تشکیل میں لازمی کردار ہوتا ہے۔ بی ڈی این ایف کا بہتر اظہار ایکسون IV پر اس کے سی پی جی جزیرے کے پروموٹر کے ڈیمیتھیلیشن کے ذریعے ہوتا ہے اور یہ ڈیمیتھیلیشن دو اعداد و شمار میں دکھائے گئے مراحل پر منحصر ہے۔ ٹریفک سے متعلق فضائی آلودگی کی نمائش کے بعد ڈیمیتھیلیشن صحت مند بالغوں کے ایک پینل میں، کل ڈی این اے میتھیلیشن اور ٹریفک سے متعلق فضائی آلودگی کی نمائش کے درمیان منفی وابستگی پائی گئی۔ ڈی این اے میتھیلیشن کی سطح بلیک کاربن کے ساتھ ساتھ بینزین کی حالیہ اور دائمی نمائش دونوں سے وابستہ تھی۔ پیریفرل سنسری نیوران ری جنریشن چوٹ کے بعد، بالغ پردیی اعصابی نظام میں نیوران ایک غیر فعال حالت سے تبدیل ہو سکتے ہیں جس میں محوری نشوونما کم ہوتی ہے اور مضبوط محوری تخلیق نو میں تبدیل ہو سکتے ہیں۔ بالغ ممالیہ نیوران میں ڈی این اے ڈیمیتھیلیشن محوری تخلیق نو کی راہ میں حائل رکاوٹوں کو دور کرتا ہے۔ یہ ڈیمیتھیلیشن، ماؤس کے پردیی نیوران کو دوبارہ پیدا کرنے میں، ڈی این اے میں 5-ہائیڈروکسیمیتھائلسیٹوسین (5 ایچ ایم سی) پیدا کرنے کے لیے ٹی ای ٹی 3 پر منحصر ہے۔ 5 ایچ ایم سی کو تخلیق نو سے وابستہ جینوں (آر اے جی) کے ایک بڑے سیٹ میں تبدیل کیا گیا تھا، جس میں معروف آر اے جی جیسے اے ٹی ایف 3، بی ڈی این ایف، اور ایس ایم اے ڈی 1 شامل ہیں، جو نیوران کے محور کی نشوونما کی صلاحیت کو منظم کرتے ہیں۔ حوالہ جات سالماتی حیاتیات