Ultrasensitivity
سالماتی حیاتیات میں، الٹرا حساسیت ایک آؤٹ پٹ ردعمل کو بیان کرتی ہے جو ہائپربولک مائیکلس-مینٹن ردعمل کے مقابلے میں محرک کی تبدیلی کے لیے زیادہ حساس ہے۔ الٹرا سینسیٹیویٹی سیل سائیکل میں بائیو کیمیکل سوئچز میں سے ایک ہے اور کئی اہم سیلولر واقعات میں ملوث رہا ہے، بشمول زینوپس لیوس اووسائٹس میں جی 2 سیل سائیکل گرفتاریوں سے باہر نکلنا، ایک ایسا مرحلہ جس میں سیل یا جاندار واپس نہیں آنا چاہیں گے۔ الٹرا حساسیت ایک سیلولر نظام ہے جو ایک مختلف سیلولر حالت میں داخلے کو متحرک کرتا ہے۔ الٹرا حساسیت پہلے ان پٹ سگنل کو ایک چھوٹا سا ردعمل دیتی ہے، لیکن ان پٹ سگنل میں اضافہ اعلی اور اعلی سطح کی پیداوار پیدا کرتا ہے۔ یہ شور کو فلٹر کرنے کا کام کرتا ہے، کیونکہ محرک (ان پٹ سگنل) کی چھوٹی محرکات اور حد کے ارتکاز ٹرگر کے لیے ضروری ہے جو نظام کو تیزی سے چالو کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ الٹرا حساس ردعمل کی نمائندگی سگمائڈل گراف کے ذریعے کی جاتی ہے، جو کوآپریٹیوٹی سے مشابہت رکھتے ہیں۔ انتہائی حساسیت کی مقدار اکثر تقریبا پہاڑی مساوات کے ذریعے انجام دی جاتی ہے: جہاں ہل کا گتانک (n) انتہائی حساس ردعمل کی مقداری پیمائش کی نمائندگی کر سکتا ہے۔ تاریخی ترقی زیرو آرڈر الٹرا حساسیت کو سب سے پہلے البرٹ گولڈ بیٹر اور ڈینیل کوشلینڈ جونیئر نے 1981 میں نیشنل اکیڈمی آف سائنسز کی کارروائی میں ایک مقالے میں بیان کیا تھا۔ انہوں نے ریاضیاتی ماڈلنگ کا استعمال کرتے ہوئے دکھایا کہ فرسٹ آرڈر کینیٹکس سے باہر کام کرنے والے انزائموں میں ترمیم کے لیے ایفیکٹر کے ارتکاز میں صرف چھوٹی تبدیلیوں کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ ترمیم شدہ پروٹین کی مقدار میں بڑی تبدیلیاں پیدا کی جا سکیں۔ اس وسعت نے حیاتیاتی کنٹرول میں اضافی حساسیت فراہم کی، اور بہت سے حیاتیاتی نظاموں میں اس کی اہمیت کو شامل کیا۔ بہت سے حیاتیاتی عمل بائنری (آن-آف) ہوتے ہیں، جیسے سیل قسمت کے فیصلے، میٹابولک ریاستیں، اور سگنلنگ راستے۔ انتہائی حساسیت ایک تبدیلی ہے جو اس طرح کے حیاتیاتی عمل میں فیصلہ سازی میں مدد کرتی ہے۔ مثال کے طور پر، اپوپٹوٹک عمل میں، ایک ماڈل سے پتہ چلتا ہے کہ اپوپٹوسس کے انفیکٹرز کے ذریعہ کیسپیس 3 (کیسپ 3) اور کیسپ 9 کی روک تھام کا مثبت ردعمل الٹرا حساسیت (بسٹ ایبلٹی) کا باعث بن سکتا ہے۔ یہ مثبت فیڈ بیک کیسپیس ایکٹیویشن (سوئچ آن) میں ناقابل واپسی پیدا کرنے کے لیے کیسپیس 9 کے کیسپیس 3-ثالثی فیڈ بیک کلیویج کے ساتھ تعاون کرتا ہے، جو سیل اپوپٹوسس کا باعث بنتا ہے۔ ایک اور ماڈل نے بھی اپوپٹوٹک عمل میں بی سی ایل-2 فیملی پروٹین میں اسی طرح کے لیکن مختلف مثبت فیڈ بیک کنٹرول دکھائے۔ حال ہی میں، جییرامن اور دیگر۔ انہوں نے تجویز پیش کی ہے کہ انتہائی حساسیت کے رجحان کو مزید تین ذیلی نظاموں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے، جو تیز محرک حد اقدار سے الگ ہوتے ہیں: آف، آف-آن-آف، اور آن۔ اپنے ماڈل کی بنیاد پر، انہوں نے تجویز پیش کی کہ انتہائی حساسیت کا یہ ذیلی نظام، آف-آن-آف، ایک سوئچ جیسی موافقت کی طرح ہے جسے این فاسفوریلیشن-ڈیفاسفوریلیشن سائیکلوں کو یک طرفہ طور پر جوڑ کر پورا کیا جا سکتا ہے، بغیر کسی واضح فیڈ بیک لوپس کے۔ دیگر حالیہ کاموں نے اس بات پر زور دیا ہے کہ نہ صرف انتہائی حساسیت کے ردعمل پیدا کرنے کے لیے نیٹ ورکس کی ٹوپولوجی اہم ہے، بلکہ یہ کہ ان کی ساخت (انزائم بمقابلہ نقل کے عوامل) اس بات پر سختی سے اثر انداز ہوتی ہے کہ آیا وہ مضبوط انتہائی حساسیت کا مظاہرہ کریں گے۔ ریاضیاتی ماڈلنگ نیٹ ورک ٹوپولوجیز کی ایک وسیع صف کے لیے تجویز کرتی ہے کہ انزائموں اور ٹرانسکرپشن عوامل کا مجموعہ اس نیٹ ورک کے مقابلے میں زیادہ مضبوط الٹراسینسیٹیویٹی فراہم کرتا ہے جو مکمل طور پر ٹرانسکرپشن عوامل پر مشتمل یا مکمل طور پر انزائموں پر مشتمل ہوتا ہے۔ میکانزم الٹرا حساسیت کو کئی میکانزم کے ذریعے حاصل کیا جا سکتا ہے: ملٹی اسٹیپ میکانزم (مثال کے طور پر: کوآپریٹیویٹی) اور ملٹی سائٹ فاسفوریلیشن بفرنگ میکانزم (مثال کے طور پر: ڈیکوئے فاسفوریلیشن سائٹس) یا اسٹوچیومیٹرک انفیکٹرز لوکلائزیشن میں تبدیلیاں (جیسے کہ نیوکلیئر لفافے میں ٹرانسلوکیشن) سیچوریشن میکانزم (جسے زیرو آرڈر الٹرا حساسیت بھی کہا جاتا ہے) مثبت فیڈ بیک میمبرین پروٹینز میں عدم صفر آرڈر الٹرا حساسیت ڈسیپیٹو السٹری ملٹی اسٹیپ میکانزم ملٹی اسٹیپ الٹرا حساسیت اس وقت ہوتی ہے جب ایک ایفیکٹر جھرن میں کئی مراحل پر کام کرتا ہے۔ یکے بعد دیگرے جھرن کے اشاروں کے نتیجے میں اشارے میں شور کی اعلی سطح داخل ہو سکتی ہے جو حتمی آؤٹ پٹ میں مداخلت کر سکتی ہے۔ یہ خاص طور پر بڑے جھرنوں کے لیے متعلقہ ہے، جیسے کہ فلیگیلر ریگولیٹری سسٹم جس میں ٹرانسکرپشن کو چالو کرنے سے پہلے ماسٹر ریگولیٹر سگنل کو متعدد انٹرمیڈیٹ ریگولیٹرز کے ذریعے منتقل کیا جاتا ہے۔ جھرن الٹرا حساسیت شور کو کم کر سکتی ہے اور اس لیے فعال کرنے کے لیے کم ان پٹ کی ضرورت ہوتی ہے۔ مزید برآں، متعدد فاسفوریلیشن کے واقعات انتہائی حساسیت کی ایک مثال ہیں۔ حالیہ ماڈلنگ سے پتہ چلا ہے کہ جھلی پروٹین پر متعدد فاسفوریلیشن سائٹس مقامی طور پر انزائم کی سرگرمی کو مکمل کرنے میں مدد کر سکتی ہیں۔ جھلی میں پروٹین سائٹوپلازم کے مقابلے میں نقل و حرکت میں بہت کم ہوتے ہیں، اس کا مطلب یہ ہے کہ جھلی کے پروٹین پر کام کرنے والے جھلی سے جڑے ہوئے انزائم کو پھیلنے میں زیادہ وقت لگے گا۔ جھلی کے سبسیٹیٹ پر متعدد فاسفوریلیشن سائٹس کے اضافے کے ساتھ، انزائم-انزائم کی بڑھتی ہوئی مقامی حراستی اور بڑھتی ہوئی سبسیٹیٹس کے امتزاج سے-تیزی سے سنترپتی تک پہنچ سکتا ہے۔ بفرنگ میکانزم بفرنگ میکانزم جیسے کہ مالیکیولر ٹائٹریشن انتہائی حساسیت پیدا کر سکتے ہیں۔ وٹرو میں، یہ سادہ طریقہ کار کے لیے مشاہدہ کیا جا سکتا ہے: A + B <=> AB جہاں A کی مونومیرک شکل فعال ہے اور اسے ہیٹروڈائمر AB بنانے کے لیے B کو باندھ کر غیر فعال کیا جا سکتا ہے۔ جب (= [B] + [AB]) کا ارتکاز اس سے بہت زیادہ ہوتا ہے، تو یہ نظام ایک حد ظاہر کرتا ہے جس کا تعین اس کے ارتکاز سے ہوتا ہے۔ (= [A] + [AB]) کے ارتکاز پر، اس سے کم، B A کو آزاد کرنے کے لیے بفر کے طور پر کام کرتا ہے اور تقریبا تمام A AB کے طور پر پائے جائیں گے۔ تاہم، مساوات کے نقطہ پر، جب ≈، اب اضافے کو روک نہیں سکتا، تو اس میں ایک چھوٹا سا اضافہ A میں بڑے اضافے کا سبب بنتا ہے۔ تبدیلیوں کے لیے [A] کی انتہائی حساسیت کی طاقت کا تعین/سے ہوتا ہے۔ الٹرا حساسیت اس وقت ہوتی ہے جب یہ تناسب ایک سے زیادہ ہوتا ہے اور تناسب میں اضافے کے ساتھ بڑھتا ہے۔ مساوات کے نقطہ کے اوپر، اور A ایک بار پھر لکیری طور پر متعلق ہیں۔ ویو میں، اے اور بی کی ترکیب کے ساتھ ساتھ تینوں اجزاء کا انحطاط الٹرا حساسیت پیدا کرنے کو پیچیدہ بناتا ہے۔ اگر A اور B کی ترکیب کی شرحیں برابر ہیں تو یہ نظام اب بھی مساوات کے مقام پر انتہائی حساسیت ظاہر کرتا ہے۔ بفرنگ میکانزم کی ایک مثال پروٹین کو الگ کرنا ہے، جو سگنلنگ اور ریگولیٹری نیٹ ورکس میں پایا جانے والا ایک عام طریقہ کار ہے۔ 2009 میں، بکلر اور کراس نے ایک مصنوعی جینیاتی نیٹ ورک بنایا جسے ایک غالب منفی انفیکٹر کے ذریعہ ٹرانسکرپشنل ایکٹیویٹر کے پروٹین کو الگ کرکے منظم کیا گیا تھا۔ انہوں نے دکھایا کہ اس نظام کے نتیجے میں جین کے اظہار میں لچکدار الٹرا حساس ردعمل ہوتا ہے۔ یہ اس لحاظ سے لچکدار ہے کہ غالب منفی روک تھام کے اظہار کی سطح کو تبدیل کرکے انتہائی حساسیت کی ڈگری کو تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ ان کے مضمون میں شکل 1 اس بات کی وضاحت کرتی ہے کہ کس طرح ایک فعال ٹرانسکرپشن عنصر کو ایک انفیکٹر کے ذریعے غیر فعال کمپلیکس اے بی میں الگ کیا جا سکتا ہے جو ڈی این اے کو باندھنے سے قاصر ہے۔ اس قسم کے میکانزم کے نتیجے میں "تمام یا کوئی نہیں" ردعمل، یا الٹرا ٹرانسسنٹیوی ہوتا ہے، جب ریگولیٹری پروٹین کا ارتکاز روک تھام کو ختم کرنے کی حد تک بڑھ جاتا ہے۔ ردعمل کے خلاف مضبوط بفرنگ اس ارتکاز کی حد سے نیچے موجود ہے، اور جب اس تک پہنچ جاتا ہے تو ان پٹ میں کوئی چھوٹا سا اضافہ آؤٹ پٹ میں بڑی تبدیلی میں بڑھ جاتا ہے۔ لوکلائزیشن ٹرانسلوکیشن سگنل ٹرانسڈکشن میں تبدیلیاں مختلف طریقوں سے منظم کی جاتی ہیں اور ان میں سے ایک طریقہ ٹرانسلوکیشن ہے۔ ریگولیٹڈ ٹرانسلوکیشن بنیادی طور پر تین طریقوں سے انتہائی حساس ردعمل پیدا کرتا ہے: ریگولیٹڈ ٹرانسلوکیشن سگنلنگ پروٹین کے مقامی ارتکاز میں اضافہ کرتا ہے۔ جب سگنلنگ پروٹین کا ارتکاز اتنا زیادہ ہوتا ہے کہ اسے غیر فعال کرنے والے انزائم کو جزوی طور پر مکمل کر سکتا ہے، تو انتہائی حساس ردعمل پیدا ہوتا ہے۔ سگنلنگ جھرن کے متعدد اجزاء کی منتقلی، جہاں محرک (ان پٹ سگنل) ایک ہی ذیلی خلیے والے ڈبے میں سگنلنگ پروٹین اور اس کے ایکٹیویٹر دونوں کی منتقلی کا سبب بنتا ہے اور اس طرح انتہائی حساس ردعمل پیدا ہوتا ہے جس سے سگنل کی رفتار اور درستگی میں اضافہ ہوتا ہے۔ ڈبے میں ٹرانسلوکیشن جس میں اسٹیوچیومیٹرک انفیکٹرز ہوتے ہیں۔ ٹرانس لوکیشن سگنل ٹرانسڈکشن کو ریگولیٹ کرنے کا ایک طریقہ ہے، اور یہ انتہائی حساس سوئچ جیسے ردعمل یا ملٹی اسٹیپ فیڈ بیک لوپ میکانزم پیدا کر سکتا ہے۔ اگر ٹرانسلوکیشن سگنلنگ پروٹین کے مقامی ارتکاز کو بڑھاتا ہے تو ایک سوئچ جیسا ردعمل ہوگا۔ مثال کے طور پر، ایپیڈرمل گروتھ فیکٹر (ای جی ایف) ریسیپٹرز کو کلاتھرین-آزاد اینڈوسیٹوسس (سی آئی ای) اور/یا کلاتھرین پر منحصر اینڈوسیٹوسس (سی ڈی ای) کے ذریعے لگینڈ کے ارتکاز پر منحصر طریقے سے اندرونی بنایا جا سکتا ہے۔ دونوں راستوں میں رسیپٹرز کی تقسیم ای جی ایف کے ارتکاز پر منحصر دکھائی گئی۔ ای جی ایف کے کم ارتکاز کی موجودگی میں، رسیپٹر کو خصوصی طور پر سی ڈی ای کے ذریعے اندرونی بنایا گیا تھا، جبکہ زیادہ ارتکاز پر، رسیپٹر کو سی ڈی ای اور سی آئی ای کے درمیان یکساں طور پر تقسیم کیا گیا تھا۔ سیچوریشن میکانزم (زیرو آرڈر الٹرا سینسیٹیویٹی) زیرو آرڈر الٹرا سینسیٹیویٹی سیچوریٹنگ حالات میں ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، کنیز، فاسفیٹیز اور سبسٹریٹ کے ساتھ ایک انزیمیٹک مرحلے پر غور کریں۔ فاسفوریلیٹڈ سبسٹریٹ کی مستحکم حالت کی سطحوں میں الٹرا حساس ردعمل ہوتا ہے جب تمام دستیاب کینیس اور فاسفیٹیس کو مکمل کرنے کے لیے کافی سبسٹریٹ ہوتا ہے۔ ان حالات کے تحت، کینیز اور فاسفیٹیز کی سرگرمی کے تناسب میں چھوٹی تبدیلیاں فاسفوریلیٹڈ سبسٹریٹ کی تعداد کو ڈرامائی طور پر تبدیل کر سکتی ہیں (اس رویے کی وضاحت کرنے والے گراف کے لیے، دیکھیں)۔ اسٹیڈی اسٹیٹ فاسفوریلیٹڈ سبسٹریٹ کی حساسیت میں یہ اضافہ کلومیٹر، یا کینیز اور فاسفیٹیس کی سرگرمی کے تناسب کو مائیکلس مینٹن ڈائنامکس کے بیان کردہ فرسٹ آرڈر رویے سے ممتاز کرنے کے لیے زیرو آرڈر کہا جاتا ہے، جس میں اسٹیڈی اسٹیٹ کا ارتکاز الٹرا حساسیت میں ظاہر ہونے والے سوئچ جیسے رویے کے مقابلے میں زیادہ بتدریج انداز میں جواب دیتا ہے۔ گولڈ بیٹر اور کوش لینڈ کے اشارے کا استعمال کرتے ہوئے، W کو ایک مخصوص سبسٹریٹ پروٹین ہونے دیں اور W 'کو W کا ایک مشترکہ طور پر ترمیم شدہ ورژن ہونے دیں۔ W سے W' کی تبدیلی کو کچھ انزائم E1 کے ذریعے اتپریرک کیا جاتا ہے اور W 'سے W کی الٹا تبدیلی کو مندرجہ ذیل مساوات کے مطابق دوسرے انزائم E2 کے ذریعے اتپریرک کیا جاتا ہے: تمام ضروری اجزاء (جیسے ATP) کی ارتکاز کو مستقل سمجھا جاتا ہے اور حرکی مستقلات میں اس کی نمائندگی کی جاتی ہے۔ مندرجہ بالا کیمیائی مساوات کا استعمال کرتے ہوئے، ہر جزو کے لیے رد عمل کی شرح کی مساوات یہ ہیں: ہر جزو کا کل ارتکاز اس طرح دیا جاتا ہے: صفر ترتیب کا طریقہ کار فرض کرتا ہے کہ یا۔ دوسرے لفظوں میں، نظام مائیکلس-مینٹن مستحکم حالت میں ہے، جس کا مطلب ہے، ایک اچھے اندازے کے مطابق، اور مستقل ہے۔ ان حرکی تاثرات سے کوئی بھی مستحکم حالت کی وضاحت کے لیے حل کر سکتا ہے اور مولر تناسب کے خلاف کہاں اور کب پلاٹ کیا جاتا ہے اور یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ W سے W 'کی تبدیلی پہلے آرڈر (غیر سیچوریٹنگ) کے حالات کے مقابلے میں تناسب میں بہت کم تبدیلی پر ہوتی ہے، جو کہ انتہائی حساسیت کی واضح علامت ہے۔ مثبت فیڈ بیک مثبت فیڈ بیک لوپس انتہائی حساس ردعمل کا سبب بن سکتے ہیں۔ اس کی ایک مثال بعض یوکرائیوٹک جینوں کے ٹرانسکرپشن میں دیکھی جاتی ہے جس میں غیر تعاون پر مبنی ٹرانسکرپشن عنصر بائنڈنگ ہسٹون ترمیم کے مثبت فیڈ بیک لوپس کو تبدیل کرتا ہے جس کے نتیجے میں ٹرانسکرپشن کی انتہائی حساس سرگرمی ہوتی ہے۔ ٹرانسکرپشن فیکٹر کا بائنڈنگ ہسٹون ایکٹیل ٹرانسفرسیس اور میتھائل ٹرانسفرسیس کو بھرتی کرتا ہے۔ ہسٹونز کی ایسیٹیلیشن اور میتھیلیشن زیادہ ایسیٹیل ٹرانسفرسز اور میتھائل ٹرانسفرسز کو بھرتی کرتی ہے جس کے نتیجے میں مثبت فیڈ بیک لوپ ہوتا ہے۔ بالآخر، اس کے نتیجے میں نقل کو فعال کیا جاتا ہے۔ مزید برآں، مثبت فیڈ بیک دو ریگولیٹرز وی 1 اور سی ڈی سی 25 سی کے ذریعہ سائکلین بی 1 میں بسٹ ایبلٹی کو جنم دے سکتا ہے، جس کی وجہ سے سیل مائٹوسس کا ارتکاب کرنے کا فیصلہ کرتا ہے۔ نظام سائکلین بی 1 کی درمیانی سطحوں پر مستحکم نہیں ہو سکتا، اور دو مستحکم حالتوں کے درمیان منتقلی اچانک ہوتی ہے جب سائکلین بی 1 کی بڑھتی ہوئی سطح نظام کو کم سے اعلی سرگرمی میں بدل دیتی ہے۔ سائکلین بی 1 کی مختلف سطحوں کے لیے ہسٹیریسیس کی نمائش کرتے ہوئے، نچلی سے اونچی اور اونچی سے نچلی حالتوں میں تبدیلیاں مختلف ہوتی ہیں۔ تاہم، بسٹ ایبل سسٹم کا ظہور اس کے فیڈ بیک لوپس کی حساسیت سے بہت زیادہ متاثر ہوتا ہے۔ زینوپس انڈے کے نکات میں یہ دکھایا گیا ہے کہ سی ڈی سی 25 سی ہائپر فاسفوریلیشن سی ڈی کے سرگرمی کا ایک انتہائی انتہائی حساس فنکشن ہے، جو پہاڑی گتانک (تقریبا) کی اعلی قدر کو ظاہر کرتا ہے۔ 11)، اور سی ڈی سی 25 سی میں سیر 287 کا ڈیفاسفوریلیشن مرحلہ (جو سی ڈی سی 25 سی ایکٹیویشن میں بھی شامل ہے) اور بھی زیادہ انتہائی حساس ہے، جو تقریبا 32 کے پہاڑی گتانک کو ظاہر کرتا ہے۔ الوولینسی الٹراسینسیٹیویٹی کا ایک مجوزہ طریقہ کار، جسے ایلوولینسی کہا جاتا ہے، تجویز کرتا ہے کہ سرگرمی "ایک دوسرے سے آزادانہ طور پر حرکت کرنے والی تعامل سائٹوں کے اعلی مقامی ارتکاز سے حاصل ہوتی ہے" ایلوولینسی پہلی بار اس وقت تجویز کی گئی تھی جب یہ خیال کیا جاتا تھا کہ یہ اس راستے میں ہوتا ہے جس میں سی سی 1، کو سی ڈی کے 1-سی ایل بی (بی قسم کے سائکلین) کے لیے انحطاط کیا جاتا ہے تاکہ مائٹوسس میں داخلے کی اجازت دی جا سکے۔ ایس سی ایف کمپلیکس کے سی ڈی سی 4 کے ذریعے شناخت اور انحطاط کے لیے ایس سی 1 کو متعدد بار فاسفوریلیٹ کیا جانا چاہیے۔ چونکہ سی ڈی سی 4 کے پاس ان فاسفوریلیٹڈ باقیات کے لیے صرف ایک شناخت سائٹ ہے، اس لیے یہ تجویز کیا گیا کہ جیسے جیسے فاسفوریلیشن کی مقدار بڑھتی ہے، اس سے اس امکان میں تیزی سے اضافہ ہوتا ہے کہ سی سی سی 1 کو سی ڈی سی 4 کے ذریعے پہچانا اور انحطاط کیا جاتا ہے۔ اس قسم کے تعامل کو کسی ایک سائٹ کے نقصان سے نسبتا مدافعتی سمجھا جاتا تھا اور انفرادی سائٹوں کی خصوصیات کو ایڈجسٹ کرکے آسانی سے کسی بھی حد تک ٹیون کیا جاتا تھا۔ الوولینسی میکانزم کے لیے مفروضے ایک عمومی ریاضیاتی ماڈل پر مبنی تھے جو ایک پولی ویلینٹ بے ترتیب لگینڈ اور ایک واحد رسیپٹر سائٹ کے درمیان تعامل کو بیان کرتا ہے۔ بعد میں پتہ چلا کہ سی سی 1 کے انحطاط سے سی ڈی کے 1 کی سطح میں الٹرا حساسیت درحقیقت ایک مثبت فیڈ بیک لوپ کی وجہ سے ہے۔ دشک اور دیگر کے ذریعہ میمبرین پروٹین ماڈلنگ میں غیر صفر آرڈر الٹرا حساسیت۔ صفر آرڈر کے نظام سے باہر انتہائی حساسیت کے لیے ایک ممکنہ طریقہ کار کی تجویز پیش کرتا ہے۔ متعدد انزیمیٹک سائٹس (جیسے ٹی سیل ریسیپٹر جیسے ٹائروسین فاسفوریلیٹڈ ریسیپٹرز) کے ساتھ جھلی سے منسلک سبسیٹیٹس پر کام کرنے والے جھلی سے منسلک انزائموں کے معاملے میں، انتہائی حساس ردعمل دیکھے جا سکتے ہیں، جو اہم طور پر تین عوامل پر منحصر ہیں: 1) جھلی میں محدود پھیلاؤ، 2) سبسیٹیٹ پر متعدد بائنڈنگ سائٹس، اور 3) اتپریرک کے بعد مختصر انزیمیٹک غیر فعالیت۔ ان مخصوص حالات کے تحت، اگرچہ انزائم سبسٹریٹ (فرسٹ آرڈر حکومت) سے زیادہ ہو سکتا ہے، انزائم مؤثر طریقے سے متعدد بائنڈنگ سائٹس کی وجہ سے مقامی طور پر سبسٹریٹ سے سیر ہوتا ہے، جس کی وجہ سے تبدیلی جیسے ردعمل پیدا ہوتے ہیں۔ الٹرا حساسیت کا یہ طریقہ کار انزائم کے ارتکاز سے آزاد ہے، تاہم سبسٹریٹ پر بائنڈنگ سائٹس کی تعداد کے لحاظ سے سگنل میں نمایاں اضافہ ہوتا ہے۔ دونوں مشروط عوامل (محدود پھیلاؤ اور غیر فعالیت) جسمانی طور پر قابل فہم ہیں، لیکن ابھی تک تجرباتی طور پر تصدیق ہونا باقی ہے۔ دشک کے ماڈلنگ میں زیادہ سبسٹریٹ سائٹس (فاسفوریلیشن سائٹس) کے ساتھ ہل کوآپریٹیوٹی نمبروں میں اضافہ پایا گیا، اور انزائم اور سبسٹریٹ کے درمیان زیادہ سٹیریک/ڈفیوژنل رکاوٹ کے ساتھ۔ مقامی انزائم سیچوریشن پر مبنی الٹرا حساسیت کا یہ طریقہ کار جزوی طور پر سست جھلی کے پھیلاؤ کی غیر فعال خصوصیات سے پیدا ہوتا ہے، اور اس لیے عام طور پر لاگو ہو سکتا ہے۔ ڈسیپیٹو ایلوسٹری بیکٹیریل فلیگیلر موٹر کو ایک ڈسیپیٹو ایلوسٹرک ماڈل کی پیروی کرنے کی تجویز پیش کی گئی ہے، جہاں الٹرا حساسیت پروٹین بائنڈنگ وابستگی اور پروٹون موٹو فورس سے توانائی کی شراکت کے امتزاج کے طور پر آتی ہے (نیچے فلیگیلر موٹرز اور کیموٹیکسس دیکھیں)۔ ماڈیول کی الٹرا حساسیت پر اپ اسٹریم اور ڈاؤن اسٹریم اجزاء کا اثر ایک زندہ خلیے میں، الٹرا حساس ماڈیول ایک بڑے نیٹ ورک میں اپ اسٹریم اور ڈاؤن اسٹریم اجزاء کے ساتھ سرایت ہوتے ہیں۔ یہ اجزاء ان پٹ کی حد کو محدود کر سکتے ہیں جو ماڈیول وصول کرے گا اور ساتھ ہی ماڈیول کے آؤٹ پٹ کی حد بھی جس کا نیٹ ورک پتہ لگا سکے گا۔ Altszyler et al. (2014) نے مطالعہ کیا کہ ان پابندیوں سے ماڈیولر نظام کی موثر الٹرا حساسیت کیسے متاثر ہوتی ہے۔ انہوں نے کچھ انتہائی حساس نقشوں کے لیے پایا کہ نیچے کی طرف اجزاء کی طرف سے عائد متحرک رینج کی حدود مؤثر حساسیت پیدا کر سکتی ہیں جو کہ اصل ماڈیول کے مقابلے میں بہت بڑی ہوتی ہیں جب انہیں الگ تھلگ سمجھا جاتا ہے۔ پہاڑی گتانک الٹرا حساس رویے کی نمائندگی عام طور پر سگمائڈل وکر کے ذریعے کی جاتی ہے، کیونکہ محرک میں چھوٹی تبدیلیاں ردعمل میں بڑی تبدیلیوں کو متحرک کر سکتی ہیں۔ ایسا ہی ایک تعلق پہاڑی مساوات ہے: پہاڑی گتانک کہاں ہے جو سگمائڈل محرک-ردعمل کے منحنی خطوط کی شدت کی مقدار طے کرتا ہے اور اس لیے یہ ایک حساسیت کا پیمانہ ہے۔ یہ اکثر کسی نظام کی باہمی تعاون کا اندازہ لگانے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ ایک سے بڑا پہاڑی گتانک مثبت تعاون کی نشاندہی کرتا ہے اور اس طرح، نظام انتہائی حساسیت کا مظاہرہ کرتا ہے۔ 1 کے پہاڑی گتانک والے نظام غیر تعاون پر مبنی ہوتے ہیں اور کلاسیکی مائیکلس-مینٹن حرکیات کی پیروی کرتے ہیں۔ غیر تعاون پر مبنی سرگرمی کی نمائش کرنے والے انزائموں کی نمائندگی ہائپربولک محرک/رسپانس منحنی خطوط کے ذریعے کی جاتی ہے، کوآپریٹو (الٹرا حساس) انزائموں کے سگمائڈل منحنی خطوط کے مقابلے میں۔ مائٹوجن-ایکٹیویٹڈ پروٹین کینیز (ایم اے پی کے) سگنلنگ میں (نیچے دی گئی مثال دیکھیں)، سگنلنگ کی انتہائی حساسیت سگمائڈل محرک/رسپانس وکر کی مدد سے ہوتی ہے جو 4.0-5.0 کے ہل گتانک والے انزائم سے موازنہ ہے۔ یہ ہیموگلوبن کی کوآپریٹو بائنڈنگ سرگرمی کے لیے اور بھی زیادہ انتہائی حساس ہے، جس کا ہل گتانک 2.8 ہے۔ حساب عملی نقطہ نظر سے پہاڑی گتانک کا حساب اس طرح لگایا جا سکتا ہے: جہاں ای سی 90 اور ای سی 10 ان پٹ ویلیوز ہیں جو بالترتیب 10 ٪ اور 90 ٪ زیادہ سے زیادہ رسپانس پیدا کرنے کے لیے درکار ہیں۔ ردعمل گتانک عالمی حساسیت کے اقدامات جیسے پہاڑی گتانک ایس کی شکل کے منحنی خطوط کے مقامی طرز عمل کی خصوصیت نہیں رکھتے ہیں۔ اس کے بجائے، ان خصوصیات کو رسپانس گتانک پیمائش کے ذریعے اچھی طرح سے پکڑا جاتا ہے جس کی تعریف اس طرح کی جاتی ہے: نظام حیاتیات میں، اس طرح کے نظام کے ردعمل کو کنٹرول گتانک کہا جاتا ہے۔ خاص طور پر، ارتکاز پر قابو پانے والے گتانک کسی دیئے گئے ان پٹ میں ہونے والی تبدیلیوں کے ارتکاز کے ردعمل کی پیمائش کرتے ہیں۔ اس کے علاوہ، زیادہ عمومی بائیو کیمیکل کنٹرول تجزیہ کے فریم ورک کے اندر، اس طرح کے ردعمل کو انفرادی مقامی ردعمل کے لحاظ سے بیان کیا جا سکتا ہے، جسے لچک کہتے ہیں۔ ہل کوایفیشنٹ اور رسپانس کوایفیشنٹ الٹسزلر اور دیگر کے درمیان ربط۔ (2017) نے دکھایا ہے کہ ان انتہائی حساسیت کے اقدامات کو درج ذیل مساوات سے جوڑا جا سکتا ہے: جہاں [a، b] کی حد پر متغیر x کی اوسط قیمت کو ظاہر کیا گیا ہے۔ فنکشن کی ساخت میں انتہائی حساسیت تہوں کے درمیان سالماتی اجزاء کو الگ کرنے کے اثرات کو نظر انداز کرتے ہوئے، دو جوڑے والے انتہائی حساس ماڈیولز پر غور کریں۔ اس صورت میں، نظام کے خوراک-ردعمل وکر کا اظہار، افعال کی ریاضیاتی ساخت کا نتیجہ ہے، جو الگ تھلگ ماڈیولز کے ان پٹ/آؤٹ پٹ تعلقات کو بیان کرتا ہے: براؤن اور دیگر۔ (1997) نے دکھایا ہے کہ مختلف تہوں کی مقامی انتہائی حساسیت ضرب کے ساتھ یکجا ہوتی ہے: اس نتیجے کے سلسلے میں، فیرل اور دیگر۔ (1997) نے پہاڑی قسم کے ماڈیولز کے لیے دکھایا کہ مجموعی طور پر جھرن کی عالمی انتہائی حساسیت ہر جھرن کی پرت کے عالمی انتہائی حساسیت کے تخمینوں کے پروڈکٹ سے کم یا اس کے برابر ہونی چاہیے، جہاں بالترتیب ماڈیول 1 اور 2 کے پہاڑی گتانک ہیں۔ Altszyler et al. (2017) نے دکھایا ہے کہ جھرن کی عالمی الٹرا حساسیت کا تجزیاتی حساب لگایا جا سکتا ہے: جہاں اور ہل ان پٹ کی جامع نظام کی کام کرنے کی حد کو محدود کیا، یعنی۔ i-پرت کے لیے ان پٹ ویلیوز تاکہ آخری پرت (اس معاملے میں اسی کے مطابق) 10 ٪ اور 90 ٪ تک پہنچ جائے۔ اس نے اس مساوات کی پیروی کی کہ نظام کے پہاڑی گتانک کو دو عوامل کی پیداوار کے طور پر لکھا جا سکتا ہے، اور، جو ہر پرت کے لیے متعلقہ ان پٹ خطے پر مقامی اوسط حساسیت کی خصوصیت رکھتا ہے:، اس معاملے میں۔ ماڈیولز کے جھرن کے زیادہ عام معاملے کے لیے، پہاڑی گتانک کا اظہار اس طرح کیا جا سکتا ہے:، سپرملٹپلیکیٹی ویٹی کئی مصنفین نے سگنلنگ جھرنوں میں سپرملٹپلیکیٹو رویے کے وجود کی اطلاع دی ہے (یعنی۔ تہوں کے امتزاج کی انتہائی حساسیت انفرادی انتہائی حساسیت کی پیداوار سے زیادہ ہوتی ہے)، لیکن بہت سے معاملات میں سپرملٹپلیکیٹی کی حتمی ابتدا مبہم رہی۔ Altszyler et al. (2017) فریم ورک نے قدرتی طور پر ایک عام منظر نامے کی تجویز پیش کی جہاں سپرملٹیپلیکیٹو رویے ہو سکتے ہیں۔ یہ اس وقت ہو سکتا ہے جب، کسی دیئے گئے ماڈیول کے لیے، متعلقہ ہل کی ان پٹ ورکنگ رینج ایک ان پٹ ریجن میں واقع ہو جس میں مقامی الٹرا حساسیت متعلقہ خوراک-ردعمل وکر کی عالمی الٹرا حساسیت سے زیادہ ہو۔ سیلولر عمل میں کردار ایم اے پی کنیز سگنلنگ کاسکیڈ ایک ہر جگہ سگنلنگ موٹف جو الٹرا حساسیت کو ظاہر کرتا ہے وہ ایم اے پی کے (مائٹوجن ایکٹیویٹڈ پروٹین کینیز) کاسکیڈ ہے، جو درجہ بند ان پٹ سگنل لے سکتا ہے اور سوئچ جیسی آؤٹ پٹ پیدا کر سکتا ہے، جیسے جین ٹرانسکرپشن یا سیل سائیکل کی ترقی۔ اس عام موٹف میں، ایم اے پی کے کو جھرن میں پہلے والے کنیز کے ذریعے چالو کیا جاتا ہے، جسے ایم اے پی کے کینیز، یا ایم اے پی کے کے کہا جاتا ہے۔ اسی طرح، ایم اے پی کے کے کو ایم اے پی کے کے کنیز، یا ایم اے پی کے کے کے ذریعے چالو کیا جاتا ہے۔ جب ایم اے پی کے کے کے فعال ہوتا ہے تو یہ کینیس ترتیب وار فاسفوریلیٹ ہوتے ہیں، عام طور پر جھلی سے منسلک رسیپٹر پروٹین کے ذریعے موصول ہونے والے سگنل کے ذریعے۔ MAPKK MAPKK کو چالو کرتا ہے، اور MAPKK MAPK کو چالو کرتا ہے۔ اس نظام میں کئی خصوصیات کی وجہ سے انتہائی حساسیت پیدا ہوتی ہے: ایم اے پی کے اور ایم اے پی کے دونوں کو فعال کرنے کے لیے دو الگ الگ فاسفوریلیشن واقعات کی ضرورت ہوتی ہے۔ مخصوص فاسفیٹیس کے ذریعہ ایم اے پی کے فاسفوریلیشن کے الٹ جانے کے لیے اسی شدت کی پیداوار حاصل کرنے کے لیے ہر سابقہ کنیز سے ایکٹیویشن سگنلز کے بڑھتے ہوئے ارتکاز کی ضرورت ہوتی ہے۔ ایم اے پی کے کے اپنے مخصوص فاسفیٹیس کے لیے کے ایم اے سے اوپر ارتکاز پر ہے اور ایم اے پی کے کے لیے ایم اے پی کے کے ایم اے کے سے اوپر ارتکاز پر ہے۔ ایم اے پی کے جھرن کے علاوہ، پٹھوں کے گلائکولیسس، آئسوسیٹریٹ ڈی ہائیڈروجنیز کے فاسفوریلیشن اور کیلمڈولین پر منحصر پروٹین کینیز II (سی اے ایم کے آئی آئی) کی سرگرمی میں بھی انتہائی حساسیت کی اطلاع ملی ہے۔ ایک انتہائی حساس سوئچ کو ایک سادہ لکیری سگنلنگ پروٹین (این-ڈبلیو اے ایس پی) کو ایک سے پانچ ایس ایچ 3 انٹرایکشن ماڈیولز کے ساتھ جوڑ کر تیار کیا گیا ہے جن میں آٹو انفیٹری اور کوآپریٹو خصوصیات ہیں۔ ایک واحد ایس ایچ 3 ماڈیول کے اضافے سے ایک سوئچ پیدا ہوا جو بیرونی ایس ایچ 3 بائنڈنگ پیپٹائڈ کے ذریعے لکیری انداز میں چالو کیا گیا تھا۔ ڈومینز کی بڑھتی ہوئی تعداد نے انتہائی حساسیت میں اضافہ کیا۔ تین ایس ایچ 3 ماڈیولز والی ایک تعمیر کو 2.7 کے بظاہر پہاڑی گتانک کے ساتھ فعال کیا گیا تھا اور پانچ ایس ایچ 3 ماڈیول والی ایک تعمیر کو 3.9 کے بظاہر پہاڑی گتانک کے ساتھ فعال کیا گیا تھا۔ ٹرانسلوکیشن سیل سائیکل کے G2 مرحلے کے دوران، Cdk1 اور سائکلین B1 ایک پیچیدہ بناتا ہے اور پختگی کو فروغ دینے والے عنصر (MPF) کی تشکیل کرتا ہے۔ کمپلیکس متعدد مقامات پر سائکلین B1 کے فاسفوریلیشن کی وجہ سے نیوکلئس میں جمع ہوتا ہے، جو کمپلیکس کی جوہری برآمد کو روکتا ہے۔ وی 1 اور ایم وائی ٹی 1 کے ذریعہ سی ڈی کے 1 کے تھر 19 اور ٹائر 15 باقیات کا فاسفوریلیشن کمپلیکس کو غیر فعال رکھتا ہے اور مائٹوسس میں داخلے کو روکتا ہے جبکہ سی ڈی سی 25 سی فاسفیٹیس کے ذریعہ تھر 19 اور ٹائر 15 باقیات پر سی ڈی کے 1 کا ڈیفوسفوریلیشن کمپلیکس کو چالو کرتا ہے جو مائٹوسس میں داخل ہونے کے لیے ضروری ہے۔ سی ڈی سی 25 سی فاسفیٹیس سائٹوپلازم میں موجود ہوتا ہے اور جی 2 مرحلے کے آخر میں اسے پی آئی کے 1، پی آئی کے 3 جیسے سگنلنگ کے ذریعے نیوکلئس میں منتقل کیا جاتا ہے۔ نیوکلئس میں متعدد مطلوبہ سگنلنگ کیسکیڈ اجزاء، ایم پی ایف اور اس کے ایکٹیویٹر سی ڈی سی 25 کی ریگولیٹڈ ٹرانسلوکیشن اور جمع ہونے سے ایم پی ایف کی موثر ایکٹیویشن پیدا ہوتی ہے اور مائٹوسس میں سوئچ کی طرح، انتہائی حساس اندراج پیدا ہوتا ہے۔ یہ اعداد و شمار مختلف ممکنہ طریقہ کار کو ظاہر کرتے ہیں کہ محرک (ان پٹ سگنل) کے ذریعہ سگنلنگ اجزاء کی لوکلائزیشن کے بڑھتے ہوئے ضابطے آؤٹ پٹ کو مائیکلین ردعمل سے انتہائی حساس ردعمل میں کیسے منتقل کرتے ہیں۔ جب محرک صرف سی ڈی کے 1-سائکلین بی 1 جوہری برآمد کی روک تھام کو منظم کر رہا ہے، تو نتیجہ مائیکلین ردعمل، شکل (اے) ہے۔ لیکن اگر محرک سگنلنگ جھرن کے متعدد اجزاء کی لوکلائزیشن کو منظم کر سکتا ہے، یعنی۔ سی ڈی کے 1-سائکلین بی 1 جوہری برآمد کی روک تھام اور سی ڈی سی 25 سی کو نیوکلئس میں منتقل کرنا، پھر نتیجہ انتہائی حساس ردعمل ہے، شکل (بی)۔ جیسا کہ سگنلنگ جھرن کے مزید اجزاء کو محرک کے ذریعہ منظم اور مقامی بنایا جاتا ہے-یعنی۔ سی ڈی کے 1-سائکلین بی 1 جوہری برآمد کی روک تھام، سی ڈی سی 25 سی کو نیوکلئس میں منتقل کرنا، اور سی ڈی سی 25 سی کو چالو کرنا-آؤٹ پٹ رسپانس زیادہ سے زیادہ انتہائی حساس ہو جاتا ہے، شکل (سی)۔ بفرنگ (ڈیکائے) مائٹوسس کے دوران، مائٹوٹک اسپنڈل واقفیت کلیویج فیروونگ کی جگہ اور بعد میں خلیوں کی قسمت کے تعین کے لیے بیٹی خلیوں کی پوزیشن کا تعین کرنے کے لیے ضروری ہے۔ یہ واقفیت کورٹیکل عوامل کو پولرائز کرکے اور پولرٹی محور کے ساتھ تکلے کی تیز رفتار صف بندی کے ذریعے حاصل کی جاتی ہے۔ پھلوں کی مکھیوں میں، تکلی کی پوزیشن کو منظم کرنے کے لیے تین کورٹیکل عوامل پائے گئے ہیں: ہیٹروٹریمیرک جی پروٹین α سب یونٹ (Gαi)، پارٹنر آف انسکیوٹیبل (پنز)، اور مشروم باڈی ڈیفیکٹ (مٹی)۔ Gαi پنوں کو بھرتی کرنے کے لیے اپیکل پرانتستا میں مقامی بناتا ہے۔ جی ڈی پی سے منسلک جی اے آئی کے پابند ہونے پر، پنوں کو چالو کیا جاتا ہے اور کورٹیکل عوامل کی پولرائزڈ تقسیم کو حاصل کرنے کے لیے مٹی کو بھرتی کیا جاتا ہے۔ پنوں میں این-ٹرمینل ٹیٹراٹریکوپیپٹائڈ ریپیٹس (ٹی پی آر) مٹی کے لیے بائنڈنگ ریجن ہے، لیکن جی اے آئی کی عدم موجودگی میں اندرونی سی-ٹرمینل گولوکو ڈومینز (جی ایل) کے ذریعے خود بخود روک دیا جاتا ہے۔ جی اے آئی کے ذریعے جی ایل کے پابند پنوں کو چالو کرنا انتہائی انتہائی حساس ہے اور اسے درج ذیل ڈیکائے میکانزم کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے: جی ایل ایس 1 اور 2 ڈیکائے ڈومین کے طور پر کام کرتے ہیں، جو جی اے آئی ان پٹ کے لیے ریگولیٹری ڈومین، جی ایل 3 کے ساتھ مقابلہ کرتے ہیں۔ یہ انٹرا مالیکیولر ڈیکائے میکانزم پنوں کو مخصوص Gαi ارتکاز کے جواب میں اپنی دہلیز اور کھڑی پن قائم کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ کم Gαi ان پٹ پر، ڈیکائے GLs 1 اور 2 ترجیحی طور پر پابند ہوتے ہیں۔ درمیانی Gαi ارتکاز پر، ڈیکائے تقریبا سنترپت ہوتے ہیں، اور GL3 آباد ہونا شروع ہو جاتا ہے۔ زیادہ Gαi ارتکاز پر، ڈیکائے مکمل طور پر سنترپت ہوتے ہیں اور Gαi GL3 سے جڑا ہوتا ہے، جس کی وجہ سے پن فعال ہوتے ہیں۔ جی اے آئی کے جواب میں پنوں کی انتہائی حساسیت اس بات کو یقینی بناتی ہے کہ پن صرف اپیکل پرانتستا پر چالو ہوتے ہیں جہاں جی اے آئی کا ارتکاز حد سے اوپر ہوتا ہے، جس سے زیادہ سے زیادہ مٹی کی بھرتی کی اجازت ملتی ہے۔ جی ٹی پیسز کا بدلتا ہوا طرز عمل جی ٹی پیسز انزائم ہیں جو گوانوسین ٹرائی فاسفیٹ (جی ٹی پی) کو باندھنے اور ہائیڈرولائز کرنے کے قابل ہیں۔ چھوٹے جی ٹی پیسز، جیسے رن اور راس، یا تو جی ٹی پی سے منسلک شکل (فعال) یا جی ڈی پی سے منسلک شکل (غیر فعال) میں موجود ہو سکتے ہیں، اور ان دونوں شکلوں کے درمیان تبدیلی انہیں ایک تبدیلی جیسا طرز عمل فراہم کرتی ہے۔ اس طرح، چھوٹے جی ٹی پیسز متعدد سیلولر واقعات میں شامل ہوتے ہیں، بشمول نیوکلیئر ٹرانسلوکیشن اور سگنلنگ۔ فعال اور غیر فعال ریاستوں کے درمیان منتقلی کو گوانائن نیوکلیوٹائڈ ایکسچینج فیکٹرز (جی ای ایف) اور جی ٹی پیز ایکٹیویٹنگ پروٹینز (جی اے پی) کے ذریعے سہولت فراہم کی جاتی ہے۔ جی ٹی پیسز کے بدلتے ہوئے رویے پر کمپیوٹیشنل مطالعات سے پتہ چلا ہے کہ جی ٹی پیز-جی اے پی-جی ای ایف سسٹم انتہائی حساسیت ظاہر کرتا ہے۔ ان کے مطالعہ میں، Lipshtat et al. فعال α2-adrenergic (α2R) رسیپٹرز کے سگنلز کے جواب میں ریپ ایکٹیویشن سگنلنگ نیٹ ورک پر GEF اور GAP ایکٹیویشن کی سطح کے اثرات کی تقلید کی، جو فعال ریپ GAP کے انحطاط کا باعث بنتی ہے۔ انہوں نے پایا کہ ریپ ایکٹیویشن کا بدلنے والا طرز عمل ارتکاز میں ہونے والی تبدیلیوں کے لیے انتہائی حساس تھا (یعنی۔ طول و عرض) اور α2R سگنل کی مدت، جو بالترتیب nH = 2.1 اور nH = 1.1 کے پہاڑی گتانک دیتا ہے (nH = 1 سے بڑا پہاڑی گتانک الٹرا حساسیت کی خصوصیت ہے)۔ مصنفین نے ایچ یو-210 کے ساتھ نیورو بلاسٹ کا علاج کرکے تجرباتی طور پر اس کی تصدیق کی، جو ریپ جی اے پی کے انحطاط کے ذریعے آر اے پی کو متحرک کرتا ہے۔ الٹرا حساسیت کا مشاہدہ خوراک پر منحصر انداز (این ایچ = 5 ± 0.2)، ایک مقررہ وقت کے لیے مختلف ایچ یو-210 ارتکاز والے خلیوں کا علاج کرکے، اور مدت پر منحصر انداز (این ایچ = 8.6 ± 0.8)، مختلف اوقات کے دوران ایک مقررہ ایچ یو-210 ارتکاز والے خلیوں کا علاج کرکے کیا گیا۔ مزید مطالعہ کے نظام سے، مصنفین نے طے کیا کہ (ردعمل اور انتہائی حساسیت کی ڈگری) دو پیرامیٹرز پر بہت زیادہ منحصر ہے: کا ابتدائی تناسب، جہاں کے فعال جی اے پی یا جی ای ایف کے ارتکاز اور ان کے متعلقہ حرکی شرحوں دونوں کو شامل کرتا ہے۔ اور سگنل کا اثر، جو فعال جی اے پی کے انحطاط کی شرح اور یا تو سگنل طول و عرض یا سگنل کی مدت کا نتیجہ ہے۔ پیرامیٹر GTPase سوئچ کی دو ریاستوں سے منتقلی کی شدت کو متاثر کرتا ہے، جس میں اعلی اقدار (~ 10) الٹرا حساسیت کا باعث بنتی ہیں۔ سگنل کا اثر سوئچنگ پوائنٹ کو متاثر کرتا ہے۔ لہذا، انفرادی ارتکاز کے بجائے ارتکاز کے تناسب پر انحصار کرتے ہوئے، نظام کے تبدیلی جیسے رویے کو صفر ترتیب کے نظام سے باہر بھی ظاہر کیا جا سکتا ہے۔ الٹرا سینسیٹیویٹی اور نیورونل پوٹینشن نیورونل سنپیپس میں مستقل محرک پوسٹ سنپیٹک نیوران کے لیے واضح طور پر مختلف نتائج کا باعث بن سکتا ہے۔ توسیع شدہ کمزور سگنلنگ کے نتیجے میں طویل مدتی ڈپریشن (ایل ٹی ڈی) ہو سکتا ہے، جس میں پوسٹ سنپیٹک نیوران کو چالو کرنے کے لیے ایل ٹی ڈی شروع ہونے سے پہلے کے مقابلے میں مضبوط سگنل کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس کے برعکس، طویل مدتی پوٹینشن (ایل ٹی پی) اس وقت ہوتا ہے جب پوسٹ سنپیٹک نیوران کو ایک مضبوط محرک کا نشانہ بنایا جاتا ہے، اور اس کے نتیجے میں نیورل سنپیپس کو تقویت ملتی ہے (یعنی، ایکٹیویشن کے لیے کم نیورو ٹرانسمیٹر سگنل کی ضرورت ہوتی ہے)۔ ہپپوکیمپس کے سی اے 1 خطے میں، ایل ٹی ڈی اور ایل ٹی پی کے درمیان فیصلہ صرف سنپیٹک ڈنڈریٹک ریڑھ کی ہڈی پر انٹرا سیلولر اسکرپٹ اسٹائل سی اے 2 + کی سطح کے ذریعے کیا جاتا ہے۔ اسکرپٹ اسٹائل Ca2 + کی کم سطح (کم سطح کی محرک کے نتیجے میں) پروٹین فاسفیٹیس کیلسینیورین کو متحرک کرتی ہے، جو LTD کو متحرک کرتی ہے۔ اسکرپٹ اسٹائل Ca2 + کی اعلی سطح کے نتیجے میں/کیلمڈوولین پر منحصر پروٹین کینیس II (CaMCII) کو چالو کیا جاتا ہے، جو LTP کی طرف لے جاتا ہے۔ ایل ٹی پی سے گزرنے کے لیے کسی خلیے کے لیے درکار سی اے 2 + ارتکاز میں فرق ایل ٹی ڈی کے مقابلے میں صرف معمولی طور پر زیادہ ہے، اور چونکہ نیوران مستقل محرک کے بعد بسٹ ایبلٹی (یا تو ایل ٹی پی یا ایل ٹی ڈی) ظاہر کرتے ہیں، اس سے پتہ چلتا ہے کہ نظام کے ایک یا زیادہ اجزاء سوئچ کی طرح، یا انتہائی حساس انداز میں جواب دیتے ہیں۔ بریڈشا اور دیگر۔ یہ ظاہر کیا گیا کہ سی اے ایم کے آئی آئی (ایل ٹی پی انڈسر) 1 یو ایم پر <10 ٪ سرگرمی اور 1 یو ایم پر ~90% سرگرمی کے ساتھ انتہائی حساس انداز میں انٹرا سیلولر کیلشیم کی سطح کا جواب دیتا ہے، جس کے نتیجے میں ہل گتانک ~ 8 ہوتا ہے۔ مزید تجربات سے پتہ چلتا ہے کہ اس الٹرا سینسٹیویٹی کو کیلمڈوولین (سی اے ایم) کے دو مالیکیولز کے ذریعے سی اے ایم کے آئی آئی کے کوآپریٹو بائنڈنگ اور فعال سی اے ایم کے آئی آئی کے آٹو فاسفوریلیشن کے ذریعے ثالثی کی گئی تھی جس سے مثبت فیڈ بیک لوپ ہوتا ہے۔ اس طرح، انٹرا سیلولر کیلشیم کم سطحوں پر کیلسینیورین کے درجہ بند، غیر الٹرا حساس ایکٹیویشن کو متاثر کر سکتا ہے، جو ایل ٹی ڈی کا باعث بنتا ہے، جبکہ سی اے ایم کے آئی آئی کے الٹرا حساس ایکٹیویشن کے نتیجے میں ایک حد انٹرا سیلولر کیلشیم کی سطح پیدا ہوتی ہے جو ایک مثبت فیڈ بیک لوپ پیدا کرتی ہے جو سگنل کو بڑھاتا ہے اور مخالف سیلولر نتیجہ کی طرف لے جاتا ہے: ایل ٹی پی۔ اس طرح، مختلف حساسیت کے ساتھ متعدد انزائموں کے ساتھ ایک واحد سبسٹریٹ کا پابند ہونا سیل کے لیے ایل ٹی ڈی یا ایل ٹی پی سے گزرنے کے لیے دو طرفہ فیصلے کو آسان بناتا ہے۔ ترقی میں الٹرا حساسیت یہ تجویز کیا گیا ہے کہ صفر آرڈر الٹرا حساسیت ترقی کے دوران حد پیدا کر سکتی ہے جس سے درجہ بند مورفوجن ان پٹ کو بائنری سوئچ جیسے ردعمل میں تبدیل کرنے کی اجازت ملتی ہے۔ میلن اور دیگر۔ (2005) کو ڈروسفیلا ایمبریونک وینٹرل ایکٹوڈرم کے پیٹرننگ میں اس طرح کے نظام کے ثبوت ملے ہیں۔ اس نظام میں، درجہ بند مائٹوجن ایکٹیویٹڈ پروٹین کینیز (ایم اے پی کے) سرگرمی کو بائنری آؤٹ پٹ میں تبدیل کیا جاتا ہے، جو یان ٹرانسکرپشنل ریپریسر کا مکمل یا غیر معمولی انحطاط ہے۔ انہوں نے پایا کہ یان کا ایم اے پی کے فاسفوریلیشن یان کے انحطاط کے لیے ضروری اور کافی دونوں ہے۔ صفر آرڈر کی انتہائی حساسیت کے مطابق یان پروٹین میں اضافے نے انحطاط کے لیے درکار وقت کو بڑھا دیا لیکن جنین کی نشوونما میں یان کے انحطاط کی حد پر اس کا کوئی اثر نہیں ہوا۔ ان کے نتائج اس صورت حال سے مطابقت رکھتے ہیں جہاں یان کا ایک بڑا تالاب یا تو مکمل طور پر خراب ہو جاتا ہے یا برقرار رہتا ہے۔ ہر خلیے کا مخصوص ردعمل اس بات پر منحصر ہوتا ہے کہ آیا ایم اے پی کے کے ذریعے ریورسیبل یان فاسفوریلیشن کی شرح ڈیفاسفوریلیشن سے زیادہ ہے یا کم۔ اس طرح، ایم اے پی کے فاسفوریلیشن میں ایک چھوٹا سا اضافہ سیل میں غالب عمل کا سبب بن سکتا ہے اور یان کے مکمل انحطاط کا باعث بن سکتا ہے۔ ملٹی اسٹیپ فیڈ بیک لوپ میکانزم بھی الٹرا حساسیت کا باعث بنتا ہے ملٹی اسٹیپ فیڈ بیک لوپ میکانزم بھی الٹرا حساسیت کا باعث بنتا ہے۔ ایک کاغذ ہے جس میں متعارف کرایا گیا ہے کہ انجینئرنگ کے مصنوعی فیڈ بیک لوپس خمیر کے ملاپ والے مائٹوجن-ایکٹیویٹڈ پروٹین (ایم اے پی) کینیز راستے کو بطور ماڈل سسٹم استعمال کرتے ہیں۔ خمیر کے ملاپ کے راستے میں: الفا عنصر رسیپٹر، اسٹی 2، اور اسٹی 4 کو چالو کرتا ہے اور اسٹی 4 اسٹی 5 کمپلیکس کو جھلی میں بھرتی کرتا ہے، جس سے پی اے کے جیسے کینیس اسٹی 20 (جھلی میں مقامی) کو ایم اے پی کے کے کے اسٹی 11 کو چالو کرنے کی اجازت ملتی ہے۔ اسٹی 11 اور ڈاون اسٹریم کنیز، اسٹی 7 (ایم اے پی کے کے) اور فوس 3 (ایم اے پی کے)، سکافولڈ پر کولوکلائز کیے جاتے ہیں اور کاسکیڈ کو چالو کرنے سے ٹرانسکرپشنل پروگرام کی طرف جاتا ہے۔ انہوں نے کور کیسکیڈ کے باہر پاتھ وے ماڈیولٹرز کا استعمال کیا، اسٹی 50 اسٹی 20 کے ذریعہ اسٹی 11 کی سرگرمی کو فروغ دیتا ہے۔ ایم ایس جی 5 (منفی، سرخ) ایم اے پی کے فاسفیٹیز ہے جو فوس 3 (Fig.2A) کو غیر فعال کرتا ہے۔ انہوں نے جو بنایا وہ ایک منفی ماڈیولٹر، ایم ایس جی 5 جو کہ ایم اے پی کے فاسفیٹیس میں سے ایک ہے اور ایک مثبت ماڈیولٹر، اسٹی 50 جو کہ کور کیسکیڈ (Fig.2B) سے باہر کا راستہ ماڈیولٹر ہے، کا اظہار کرتے ہوئے بہتر الٹرا حساس سوئچ رویے کے ساتھ سرکٹ تھا۔ بھرتی پر مبنی انجینئرنگ کی اس حکمت عملی کی کامیابی سے پتہ چلتا ہے کہ سیلولر ردعمل کو اعلی درستگی کے ساتھ دوبارہ پروگرام کرنا ممکن ہو سکتا ہے۔ فلیگیلر موٹرز اور کیموٹیکسس ای کولی کی گردش کی سمت فلیگیلر موٹر سوئچ کے ذریعے کنٹرول کی جاتی ہے۔ روٹر کے ارد گرد 34 ایف ایل آئی ایم پروٹین کا ایک دائرہ چی وائی کو باندھتا ہے، جس کی فاسفوریلیشن حالت اس بات کا تعین کرتی ہے کہ موٹر گھڑی کی سمت میں گھومتی ہے یا گھڑی کی مخالف سمت میں۔ تیز رفتار سوئچنگ میکانزم کو ایک انتہائی حساس ردعمل سے منسوب کیا جاتا ہے، جس میں ہل گتانک ~ 10 ہوتا ہے۔ اس نظام کو ایک ڈسپیٹیو ایلوسٹرک ماڈل کی پیروی کرنے کے لیے تجویز کیا گیا ہے، جس میں گردشی تبدیلی پروٹون موٹو فورس سے چی وائی بائنڈنگ اور توانائی کی کھپت دونوں کا نتیجہ ہے، جو فلیگیلر گردش کو بھی طاقت دیتا ہے۔ مصنوعی الٹرا حساس سگنلنگ پاتھ وے کی ترقی حال ہی میں یہ دکھایا گیا ہے کہ مائیکلین سگنلنگ پاتھ وے کو دو مثبت فیڈ بیک لوپس کے تعارف سے الٹرا حساس سگنلنگ پاتھ وے میں تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ اس مصنوعی حیاتیات کے نقطہ نظر میں، پلانی اور سرکار نے ایک لکیری، درجہ بند رسپانس پاتھ وے کے ساتھ آغاز کیا، ایک ایسا راستہ جس نے ان پٹ کی ایک مخصوص رینج پر سگنل ان پٹ کی مقدار کے مقابلے میں سگنل آؤٹ پٹ میں متناسب اضافہ ظاہر کیا۔ یہ سادہ راستہ ایک جھلی رسیپٹر، ایک کینیز اور ٹرانسکرپشن فیکٹر پر مشتمل تھا۔ فعال ہونے پر جھلی رسیپٹر فاسفوریلیٹ کنیز کو کرتا ہے، جو نیوکلئس میں چلا جاتا ہے اور فاسفوریلیٹ ٹرانسکرپشن فیکٹر، جو جین کے اظہار کو چالو کرتا ہے۔ اس درجہ بند رسپانس سسٹم کو انتہائی حساس، یا سوئچ جیسے سگنلنگ راستے میں تبدیل کرنے کے لیے، تفتیش کاروں نے دو مثبت فیڈ بیک لوپس بنائے۔ انجینئرڈ سسٹم میں، جھلی رسیپٹر کو چالو کرنے کے نتیجے میں رسیپٹر اور ٹرانسکرپشن فیکٹر دونوں کے اظہار میں اضافہ ہوا۔ یہ دونوں جینوں کے اوپر کی طرف اس ٹرانسکرپشن عنصر کے لیے مخصوص پروموٹر رکھ کر پورا کیا گیا۔ مصنفین یہ ظاہر کرنے کے قابل تھے کہ مصنوعی راستے میں اعلی الٹرا حساسیت اور دوہری صلاحیت ظاہر ہوتی ہے۔ الٹرا حساس ردعمل کی موجودگی پر سگنلنگ پروٹین کے ارتکاز کے اثرات کا حالیہ کمپیوٹیشنل تجزیہ الٹرا حساس ردعمل میں درجہ بند ردعمل کے تبادلے پر سگنلنگ پروٹین کے ارتکاز کے اثر کے بارے میں تکمیلی نتائج پر پہنچا ہے۔ مثبت فیڈ بیک کے ذریعے سگنلنگ پروٹین کی نسل پر توجہ دینے کے بجائے، تاہم، مطالعہ نے اس بات پر توجہ مرکوز کی کہ سگنلنگ پروٹین کے نظام سے باہر نکلنے کی حرکیات ردعمل کو کس طرح متاثر کرتی ہیں۔ سوئر، کوواارا، اور سیسکا ز-نگی نے ایک پروٹین (پی) پر مشتمل سگنلنگ کا راستہ وضع کیا جس میں دو ممکنہ حالتیں (غیر تبدیل شدہ پی یا ترمیم شدہ پی *) ہوتی ہیں اور اسے آنے والے محرک ای کے ذریعے تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ مزید برآں، جب کہ غیر تبدیل شدہ شکل، پی، کو نظام میں داخل ہونے یا چھوڑنے کی اجازت ہے، پی * کو صرف جانے کی اجازت ہے (یعنی۔ یہ کہیں اور پیدا نہیں ہوتا ہے)۔ اس نظام کے پیرامیٹرز کو تبدیل کرنے کے بعد، محققین نے دریافت کیا کہ پی سے پی * میں ترمیم ایک دوسرے کے مقابلے میں پی اور پی * کے اخراج کی شرحوں میں ترمیم کے ذریعے درجہ بند ردعمل اور انتہائی حساس ردعمل کے درمیان منتقل ہو سکتی ہے۔ ای کے لیے انتہائی حساس ردعمل سے منتقلی اور ای کے لیے درجہ بند ردعمل اس وقت پیدا ہوا جب دونوں شرحیں P سے P * میں تبدیلی کی حرکیات سے قطع نظر، انتہائی مماثل سے انتہائی مختلف ہو گئیں۔ یہ دریافت کم از کم دو چیزوں کی تجویز کرتی ہے: 1) یہ آسان مفروضہ کہ کسی نظام میں سگنلنگ مالیکیولز کی سطح مستقل رہتی ہے، الٹرا حساسیت کی پیچیدگی کی سمجھ کو شدید حد تک محدود کر سکتی ہے ؛ اور 2) دلچسپی کے نظام پر قابض سگنلنگ مالیکیولز کے داخلے اور اخراج کی شرحوں کو منظم کرکے مصنوعی طور پر الٹرا حساسیت کو بڑھانا یا روکنا ممکن ہو سکتا ہے۔ ماڈیولرٹی میں حدود یہ دکھایا گیا ہے کہ اپ اسٹریم اور ڈاون اسٹریم اجزاء کے ساتھ دیئے گئے مصنوعی الٹرا حساس ماڈیول کا انضمام اکثر اس کی انفارمیشن پروسیسنگ کی صلاحیتوں کو بدل دیتا ہے۔ ڈیزائن کے عمل میں ان اثرات کو مدنظر رکھنا چاہیے۔ لاجسٹک فنکشن ہیویسائیڈ اسٹیپ فنکشن محرک (فزیولوجی) پہاڑی مساوات (بائیو کیمسٹری) حوالہ جات سالماتی حیاتیات بھی دیکھیں۔