Alpha Arrestin
پروٹین کے ارسٹین خاندان کو α-ارسٹین میں تقسیم کیا گیا ہے (جسے ارسٹین سے متعلق اسمگلنگ اڈاپٹر (اے آر ٹی) بھی کہا جاتا ہے یا خمیر میں ارسٹین جیسے خمیر پروٹین (اے ایل وائی) یا ممالیہ جانوروں میں اے آر آر ڈی سی (پروٹین پر مشتمل ارسٹین ڈومین)، β-ارسٹین (جسے بصری اور غیر بصری ارسٹین بھی کہا جاتا ہے) اور وی پی ایس 26 جیسے ارسٹین پروٹین۔ α-ارسٹین پروٹین کے بڑے خاندان میں بڑی گرفتاری کی ایک آبائی شاخ ہے اور وہ یوکیریوٹس میں محفوظ ہیں لیکن ابھرتے ہوئے خمیر سیکیرومیسیس سیریوسیا میں بہترین خصوصیت رکھتے ہیں۔ آج تک ممالیہ خلیوں میں 6 α-ارسٹین کی نشاندہی کی گئی ہے (پروٹین پر مشتمل ارسٹین ڈومین [اے آر آر ڈی سی] 1-5 اور تھیوریڈوکسن انٹرایکٹنگ پروٹین [ٹی ایکس این آئی پی]) اور ابھرتے ہوئے خمیر سیکیرومیسیس سیریوسیا میں 14 α-ارسٹین کی شناخت کی گئی ہے۔ خمیر α-ارسٹن خاندان Ldb19/Art1، Ecm21/Art2، Aly1/Art6، Aly2/Art3، Rod1/Art4، Rog3/Art7، Art5، Csr2/Art8، Rim8/Art9، Art10، Bul1، Bul2، Bul3 اور Spo23 پر مشتمل ہے۔ آج تک کی سب سے بہترین خصوصیت α-arrestin فنکشن پلازما جھلی پروٹین کا ان کا اینڈوسیٹک ریگولیشن ہے، جس میں جی پروٹین جوڑے ہوئے ریسیپٹرز (جی پی سی آر) اور غذائی اجزاء کے ٹرانسپورٹرز (میں جائزہ لیا گیا) شامل ہیں۔ α-آرسٹین سیلولر تناؤ کے جواب میں ان جھلی پروٹینوں کے اینڈوسیٹوسس کو کنٹرول کرتے ہیں، بشمول غذائیت یا دھاتی آئن کی زیادتی۔ ساخت ایریسٹین پروٹین خاندان کے تمام اراکین کے پاس دو ایریسٹین ان فولڈ ڈومینز ہوتے ہیں جن میں 7 مخالف متوازی بیٹا شیٹس ہوتے ہیں جو β-سینڈوچ ڈھانچے میں جمع ہوتے ہیں۔ β-arrestin ایک قطبی کور پر مشتمل ہوتا ہے جو دونوں طرف گرفتاری N-اور C-ٹرمینل فولڈ ڈومینز کے ذریعہ ہوتا ہے۔ ان میں اینڈوسیٹک مشینری کے اجزاء کو پابند کرنے کے ذمہ دار ڈومینز بھی ہوتے ہیں (یعنی۔ ایک کلاتھرین بائنڈنگ باکس اور ایک اے پی-2 بائنڈنگ سائٹ)۔ یہ کلیدی ساختی خصوصیات β-آرسٹنس کو ممالیہ پلازما جھلی میں ظاہر ہونے والے G-پروٹین جوڑے ہوئے ریسیپٹرز (GPCRs) کے اینڈوسیٹک کاروبار کو منظم کرنے کی اجازت دیتی ہیں۔ یہ واضح نہیں ہے کہ آیا α-آرسٹین میں ان ساختی خصوصیات میں سے ہر ایک کی کمی ہے جو β-آرسٹین کو α-آرسٹین سے ممتاز کرتی ہے۔ تاہم، α-آرسٹین براہ راست کلاتھرین اڈاپٹر پیچیدہ پروٹین کو باندھتے ہیں اور جب تک α-آرسٹین کے مزید وسیع ساختی اور تعامل کے مطالعے نہیں کیے جاتے، ہم ان فعال خصوصیات کے تحفظ کی ڈگری کو نہیں جان پائیں گے۔ α-آرسٹنس میں ایک امتیازی خصوصیت لیوسین/پرولین-پرولین-x-ٹائروسین (L/PPXY جہاں x کسی بھی امینو ایسڈ کی نمائندگی کرتا ہے) اتفاق رائے کا موٹف ہے جو C-ٹرمینل گرفتاری ان فولڈ ڈومین سے پھیلا ہوا ہے۔ خمیر α-آرسٹین میں، یہ ایل/پی پی ایکس وائی موفٹس مختلف قسم کے پروٹینوں میں پائے جانے والے ڈبلیو ڈبلیو ڈومینز سے منسلک ہوتے ہیں جن میں یوبیکیوٹین لیگیز آر ایس پی 5 شامل ہے، جو این ای ڈی ڈی 4 یوبیکیوٹین لیگیز خاندان کا رکن ہے۔ خمیر میں، جھلی پروٹین کے α-arrestin-ثالثی اینڈوسیٹوسس کے لیے یہ نقش درکار ہوتے ہیں۔ اسی طرح، اے آر آر ڈی سی پروٹین کی اسمگلنگ کے لیے این ای ڈی ڈی 4-فیملی یوبیکیوٹین لیگسز کے ساتھ ممالیہ α-آرسٹین کا پابند ہونا ضروری ہے۔ فنکشن متعلقہ β-آرسٹین گرفتاری والے خاندان کے بہترین مطالعہ شدہ اراکین ہیں۔ وہ کثیر جہتی پروٹین اسمگلنگ اڈاپٹرز کے طور پر کام کرتے ہیں جو پلازما جھلی میں جھلی پروٹین سے جڑے ہوتے ہیں، بشمول جی پی سی آر، اور ان جھلی پروٹینوں کے اینڈوسیٹوسس کو فروغ دینے کے لیے اے پی-2 اڈاپٹن کمپلیکس اور کلاتھرین کے ساتھ تعامل کرتے ہیں۔ β-آرسٹین اضافی طور پر جھلی پروٹین کی پوسٹ اینڈوسیٹک چھانٹ کو منظم کرتے ہیں اور ان کی سرگرمی کو مقامی بنانے کے لیے کئی پروٹین کنیز کے ساتھ مل کر سگنلنگ اسکیفولڈ کے طور پر کام کرتے ہیں۔ α-arrestin کے افعال ابھرتے ہوئے خمیر Saccharomyces cerevisiae میں بہترین خصوصیات رکھتے ہیں۔ متعلقہ β-arrestin کی طرح، α-arrestin منتخب طور پر جھلی کے پروٹین سے جڑے ہوتے ہیں اور سگنلنگ پر منحصر انداز میں ان کے اینڈوسیٹوسس کو فروغ دیتے ہیں۔ تاہم، جسمانی کردار اور سالماتی میکانزم جن کے ذریعے α-arrestin کام کرتے ہیں اب بھی ابھر رہے ہیں۔ مختصر طور پر، α-آرسٹین جھلی کے پروٹین سے جڑے ہوتے ہیں اور، اپنے L/PPXY موفٹس کے ذریعے، rsp5 ubiquitin ligase کے WW ڈومین کو باندھتے ہیں۔ جھلی پروٹین اور ubiquitin ligase دونوں کے ساتھ پابند ہونے سے، α-arrestin ان دونوں عوامل کے درمیان ایک پل کے طور پر کام کرتا ہے، ubiquitin ligase کو اس کی جھلی پروٹین سبسٹریٹ کے قریب قریب لاتا ہے۔ جھلی پروٹین کا ہر جگہ ہونا ایک عام اشارہ ہے جو اینڈوسیٹوسس کو فروغ دیتا ہے، جو ایک مالیکیولر سائن پوسٹ کے طور پر کام کرتا ہے جو جھلی پروٹین کو اینڈوسیٹک مشینری کے ساتھ تعامل کی اجازت دیتا ہے جس میں یوبیکائٹن-انٹرایکٹنگ موفٹس ہوتے ہیں۔ ان کے خمیر کے رشتہ داروں کی طرح، ممالیہ α-arrestin اسی طریقہ کار کا استعمال کرتے ہوئے NEDD4 خاندان میں ubiquitin ligaces کو باندھتے ہیں۔ وہ طریقہ کار جس کے ذریعے α-آرسٹین منتخب طور پر ٹرانس میمبرین پروٹین کو پہچانتے ہیں اس کے لیے مزید مطالعہ کی ضرورت ہوتی ہے، لیکن کچھ α-آرسٹین اپنے دو آرسٹین فولڈ ڈومینز کے درمیان ایک بنیادی پیچ رکھتے ہیں جو ٹارگٹ ٹرانس میمبرین پروٹین کے سائٹوپلاسمک چہرے پر تیزابیت والے امینو ایسڈ کے پیچوں کے ساتھ تعامل کرتے ہیں۔ پروٹین کی اسمگلنگ میں α-آرسٹین کا کردار بڑھ رہا ہے اور خمیر α-آرسٹین ٹرانس گولگی نیٹ ورک (ٹی جی این) میں مقامی ہو جاتے ہیں جہاں وہ جھلی پروٹین کی چھانٹ کو منظم کرتے ہیں۔ مثال کے طور پر، گلوکوز کی نمائش پر، خمیر α-آرسٹنس بل 1 اور راڈ 1 اینڈوسیٹوسس شروع کرنے کے لیے لیکٹیٹ ٹرانسپورٹر جین 1 کی ہر جگہ موجودگی کو فروغ دیتے ہیں، لیکن پھر راڈ 1 جین 1 کی پوسٹ اینڈوسیٹک چھانٹ کے لیے ملٹی ویسیکولر باڈی (ایم وی بی) راستے کے لیے ضروری ہے۔ یہ واضح ہے کہ α-arrestin سرگرمی اکثر میٹابولک سگنلنگ راستوں کے ذریعے مضبوطی سے کنٹرول کی جاتی ہے جن میں وہ بھی شامل ہیں جو اہم غذائی اجزاء کے سینسنگ کنیزز ٹی او آر سی 1 اور اے ایم پی کے کے زیر انتظام ہیں۔ اس طرح، خلیوں کو غذائی اجزاء کی دستیابی کے مطابق ڈھالنے میں مدد کرنے کے لیے α-آرسٹین سیلولر میٹابولک اسٹیٹس کو غذائی اجزاء کے ٹرانسپورٹرز کے سلیکٹو اینڈوسیٹوسس سے جوڑتے ہیں۔ مثال کے طور پر، خمیر α-ارسٹین راڈ 1 گلوکوز سے بھرپور حالات میں گلوکوز ٹرانسپورٹر ایچ ایکس ٹی 6 اور لیکٹیٹ ٹرانسپورٹر جین 1 کے اینڈوسیٹوسس کو فروغ دیتا ہے لیکن گلوکوز کے فاقہ کشی کے حالات میں راڈ 1 کی سرگرمی فاسفو ریگولیشن سے متاثر ہوتی ہے۔ تاہم، گلوکوز کی فاقہ کشی یا 2-ڈی آکسی گلوکوز کے ساتھ علاج کے جواب میں، گلوکوز کا ایک زہریلا ینالاگ جو سیلولر میٹابولزم میں خلل ڈالتا ہے، سی ایس آر 2 یا روڈ 1، بالترتیب، کم وابستگی، اعلی صلاحیت والے گلوکوز ٹرانسپورٹرز ایچ ایکس ٹی 1 اور ایچ ایکس ٹی 3 کے اینڈوسیٹوسس کو متحرک کرتا ہے۔ اس کے برعکس، خمیر میں امینو ایسڈ کی زیادتی بالترتیب میتھیونائن یا ارجنائن امینو ایسڈ ٹرانسپورٹرز، ایم یو پی 1 اور کین 1 کے اینڈوسیٹوسس کا آغاز کرتی ہے، اور اس کے لیے ای سی ایم 21 کی سرگرمی کی ضرورت ہوتی ہے۔ انسانوں میں، اے آر آر ڈی سی 3 اور ٹی ایکس این آئی پی اسی طرح غذائی اجزاء کو منظم کرتے ہیں، جو انسولین کا جواب دینے والے ہوتے ہیں۔ انسولین کے ذریعے ٹی ایکس این آئی پی کی روک تھام گلوکوز ٹرانسپورٹر جی ایل یو ٹی 4 کے اینڈوسیٹوسس کو کم کرتی ہے اور زہریلے گلوکوز اینالاگ 2 ڈی جی کے ذریعے ٹی ایکس این آئی پی کی سرگرمی ہی پی جی 2 خلیوں میں گلوکوز ٹرانسپورٹر جی ایل یو ٹی 1 کی داخلی کاری کو متحرک کرتی ہے۔ اس طرح، ممالیہ جانوروں میں موجود پیچیدہ میٹابولک سگنلنگ نیٹ ورک کے بنیادی ردعمل کے لیے α-ارسٹین اہم ہیں۔ ریگولیشن α-arrestin سرگرمی کا ubiquitin-انحصار ریگولیشن α-arrestin کی سرگرمی کو ماحولیاتی اشارے اور میٹابولک سگنلنگ کے ذریعہ ترجمہ کے بعد کی ترمیم کے ذریعہ سختی سے منظم کیا جاتا ہے۔ α-ارسٹین خود آر ایس پی 5 یوبیکیوٹین لیگس کے ذریعہ مونو-اوبیکیوٹینیٹڈ ہوتے ہیں اور، زیادہ تر معاملات میں، یہ ترمیم زیادہ سے زیادہ فنکشن کے لیے ضروری ہے۔ مثال کے طور پر، خمیر ارجنائن ٹرانسپورٹر کین 1 کے ایل ڈی بی 19 پر منحصر اینڈوسیٹوسس کے لیے کے 486 پر ہر جگہ موجودگی کی ضرورت ہوتی ہے۔ گلوکوز کی نمائش کے جواب میں، راڈ 1 کا ہر جگہ ہونا لیکٹیٹ ٹرانسپورٹر جین 1 کے اینڈوسیٹوسس کے لیے اہم ہے۔ اس کے برعکس، کم وابستگی والے گلوکوز ٹرانسپورٹرز ایچ ایکس ٹی 1 اور ایچ ایکس ٹی 3 کے اینڈوسیٹوسس کے لیے راڈ 1 ہر جگہ موجود ہونے کی ضرورت نہیں ہے۔ مزید برآں، تناؤ کے حالات سے پیدا ہونے والے عام امینو ایسڈ پرمیز گیپ 1 کا اینڈوسیٹوسس، بل 1/2 اور ایلی 1/2 میں شامل α-آرسٹین کی ہر جگہ کی حیثیت کو تبدیل کیے بغیر ہوتا ہے۔ لہذا، مونو اوبیکیوٹیشن کچھ معاملات میں α-arrestin ایکٹیویشن میں معاون ہے، لیکن تمام معاملات میں نہیں۔ α-آرسٹین کو آر ایس پی 5 مونو-اوبیکیوٹیشن کی جگہوں سے الگ امینو ایسڈ پر پولی اوبیکیوٹیٹ کیا جا سکتا ہے۔ لائس (63) سے منسلک پولی یوبیکیوٹیشن زنجیروں کا لگاؤ کئی α-آرسٹین کے پروٹیسومل انحطاط کو جنم دیتا ہے، جو ڈیوبیکیوٹیٹنگ انزائمز (DUBs) Ubp2 اور Ubp15 کی طرف سے مخالف ہے۔ ایک باقی کھلا سوال یہ ہے کہ یوبیکیوٹیشن میکانکی سطح پر α-arrestin فنکشن کو کس طرح منظم کرتا ہے۔ متعدد معاملات میں ایسا لگتا ہے کہ ہر جگہ موجود ہونا α-arrestin کی ذیلی سیلولر لوکلائزیشن کو کنٹرول کر سکتا ہے۔ ایل ڈی بی 19 کے تناظر میں، اس کے اینڈوسیٹک فنکشن اور سب سیلولر لوکلائزیشن کے لیے ہر جگہ موجودگی کی ضرورت ہوتی ہے، کیونکہ جن میوٹینٹس کو مونو-اوبیکیوٹینیٹڈ نہیں کیا جا سکتا وہ سائٹوسول میں مختلف طریقے سے جمع ہوتے ہیں۔ α-arrestin کی ہر جگہ موجودگی منتخب سبسٹریٹس کے ساتھ تعامل کو منظم کر سکتی ہے جیسے کہ رم 8 کا معاملہ ہے، جو ای ایس سی آر ٹی مشینری کے ساتھ پی ایچ سینسر رم 21 کے پابند ہونے میں ثالثی کرتا ہے۔ آر ایس پی 5 کے ذریعے رم 8 کا مونو-ابیوکٹی نیشن ای ایس سی آر ٹی-I سب یونٹ وی پی ایس 23 کے بائنڈنگ کو فروغ دیتا ہے، جو آر ایس پی 5 کے ذریعے رم 8 کے پولی-ابیوکٹی نیشن کو روکتا ہے۔ فاسفوریلیشن فاسفوریلیشن کے ذریعے α-آرسٹین کا ضابطہ ایک اور اہم ریگولیٹری میکانزم ہے جو α-آرسٹین فنکشن کو کنٹرول کرتا ہے۔ مجموعی طور پر، فاسفوریلیشن کے بارے میں خیال کیا جاتا ہے کہ یہ α-arrestin-ثالثی والے اینڈوسیٹوسس کو روکتا ہے اور اسے ایک بنیادی ذریعہ سمجھا جاتا ہے جس کے ذریعے α-arrestin کو منظم کیا جاتا ہے۔ بہت سے خمیر α-آرسٹین کے لیے فاسفوریلیشن کی حیثیت کو بڑے غذائی اجزاء کے سینسنگ کنیز کے ذریعے منظم کیا جاتا ہے، بشمول ریپامائسن کمپلیکس 1 (ٹی او آر سی 1) اور اے ایم پی-ایکٹیویٹڈ کینیز (اے ایم پی کے) اور/یا ان کے ڈاون اسٹریم ایفیکٹرز کا ہدف۔ یہ ضابطہ اس بات پر روشنی ڈالتا ہے کہ میٹابولک حیثیت کے ساتھ α-arrestin فنکشن کا جوڑا۔ بعض صورتوں میں، α-arrestin کا فاسفوریلیشن 14-3-3 پروٹین کے لیے بائنڈنگ سائٹس بناتا ہے جو بدلے میں ubiquitin ligase کے ساتھ تعاملات کو روکتا ہے، اور اس طرح α-arrestin فنکشن کو روکتا ہے۔ 14-3-3 پروٹین کو α-arrestin سے جوڑنے سے آر ایس پی 5 کی ثالثی سے ہر جگہ موجودگی میں رکاوٹ پیدا ہو سکتی ہے یا ڈیوبیکیوٹیشن کو فروغ مل سکتا ہے، لیکن بنیادی طریقہ کار واضح نہیں ہے۔ فاسفوریلیشن ان کے ذیلی سیلولر لوکلائزیشن کو تبدیل کرکے α-arrestin کے فنکشن کو بھی تبدیل کر سکتا ہے۔ ایل ڈی بی 19 کے معاملے میں، فاسفوریلیشن بنیادی طور پر سائٹوسول یا گولگی میں مقامی پروٹین کو چھوڑ دیتا ہے، جبکہ ڈیفاسفوریلیٹڈ انواع پلازما جھلی کے ساتھ منسلک ہو سکتی ہیں اور میتھیونائن پرمیز ایم یو پی 1 کے اینڈوسیٹوسس کو فروغ دے سکتی ہیں۔ α-arrestin کی فاسفوریلیشن کی حیثیت کو اہم غذائی اجزاء کے سینسنگ کینیسز بشمول ٹی او آر سی 1 کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے، جو انابولک عمل کو فروغ دے کر اور کیٹابولک عمل کو روک کر خلیوں کی نشوونما کی محرک کے لیے ذمہ دار ہے۔ امینو ایسڈ پارمیسیس کین 1، ایم یو پی 1، لائپ 1، فر 4، اور ٹی ٹی 2 کے سبسٹریٹ سے متاثر اینڈوسیٹوسس کو بالواسطہ طور پر ایل ڈی بی 19 کے ٹی او آر سی 1 پر منحصر فاسفو ریگولیشن کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے۔ ٹی او آر سی 1 امینو ایسڈ کے بہاؤ کے جواب میں نیچے کی طرف کنیز این پی آر 1 کو فاسفوریلیٹ کرتا ہے، جس سے اس کی سرگرمی میں رکاوٹ پیدا ہوتی ہے۔ جب کم امینو ایسڈ کے جواب میں ٹی او آر سی 1 غیر فعال ہو جاتا ہے، تو این پی آر 1 ایک فعال کنیز اور فاسفوریلیٹس ایل ڈی بی 19 بن جاتا ہے، جس سے پلازما جھلی میں ایل ڈی بی 19 کی بھرتی کو روکا جاتا ہے۔ سبسٹریٹ سے متاثر اینڈوسیٹوسس کو ای سی ایم 21 اور ایلی 2 کے ذریعے بھی فروغ دیا جا سکتا ہے جہاں ان α-ارسٹین پر این پی آر 1 پر منحصر فاسفوریلیشن کے واقعات کا پتہ چلا تھا۔ اضافی ٹی او آر سی 1-کنٹرول شدہ راستوں کے لیے کچھ وعدہ ہے جو α-آرسٹین کی فاسفوریلیشن کی حیثیت کو متاثر کرتے ہیں جہاں تھامین ٹرانسپورٹر، تھی 7 کے اینڈوسیٹوسس، جو ای سی ایم 21 کے ذریعے ثالثی کرتا ہے، کو ٹی او آر سی 1 سرگرمی کی ضرورت ہوتی ہے، لیکن یہ این پی آر 1 سرگرمی سے آزاد ہے۔ لہذا، یہ ممکن ہے کہ بہت سے دوسرے α-آرسٹین کو بعض شرائط کے تحت ٹی او آر سی 1 پر منحصر سگنلنگ جھرنوں کے ذریعے کنٹرول کیا جائے۔ α-ارسٹین فاسفوریلیشن کو بہت سے معاملات میں اے ایم پی کے (ابھرتے ہوئے خمیر میں ایس این ایف 1) کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے، جو گلوکوز کی حد کے مطابق ڈھالنے اور غیر ترجیحی کاربن ذرائع کے استعمال کے لیے ضروری ہے۔ ایس این ایف 1 مختلف سگنلنگ راستوں میں سیل میٹابولزم کو منظم کرتا ہے، جس میں پلازما جھلی میں گلوکوز ٹرانسپورٹرز کے اظہار کو تبدیل کرنا شامل ہے۔ جب خلیات گلوکوز کی کمی کے حالات میں اگائے جاتے ہیں، تو ایس این ایف 1 فعال اور براہ راست فاسفوریلیٹس بن جاتا ہے اور گلوکوز ٹرانسپورٹرز ایچ ایکس ٹی 1 اور ایچ ایکس ٹی 3 اور جین 1 لیکٹیٹ ٹرانسپورٹر کے راڈ 1 اور روگ 3 کی ثالثی والے اینڈوسیٹوسس کو روکتا ہے۔ Rod1 کا فاسفوریلیشن 14-3-3 پروٹین کے ساتھ اس کے پابند ہونے کو فروغ دیتا ہے، اس طرح اس کی سرگرمی کو روکتا ہے۔ اس کے برعکس، ایس این ایف 1 کے ذریعہ روگ 3 کا فاسفوریلیشن اس کے انحطاط کو فروغ دیتا ہے۔ اس تناظر میں Rog3 استحکام کا ضابطہ ممالین α-arrestin TXNIP کے لیے مشاہدہ کردہ ضابطے سے نمایاں طور پر ملتا جلتا ہے۔ ٹی ایکس این آئی پی گلوکوز ٹرانسپورٹر جی ایل یو ٹی 1 کے اینڈوسیٹوسس کے لیے ضروری ہے، اور اے ایم پی کے کے ذریعے اس کا فاسفوریلیشن اسے انحطاط کے لیے نشانہ بناتا ہے، جس سے جی ایل یو ٹی 1 کی داخلی کاری کو روکا جا سکتا ہے۔ لہذا، α-arrestin سرگرمی کو اے ایم پی کے کے ذریعے کاربوہائیڈریٹ کی دستیابی کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے، اور بنیادی میکانزم میں انسانوں اور خمیر کے درمیان ایک حد تک تحفظ ہو سکتا ہے۔ حوالہ جات یوکیریوٹ پروٹین