HIF1A
ہائپوکسیا انڈسیبل فیکٹر 1-الفا، جسے ایچ آئی ایف-1-الفا بھی کہا جاتا ہے، ایک ہیٹروڈائمیرک ٹرانسکرپشن فیکٹر ہائپوکسیا-انڈسیبل فیکٹر 1 (ایچ آئی ایف-1) کا ذیلی یونٹ ہے جو ایچ آئی ایف 1 اے جین کے ذریعے انکوڈ کیا جاتا ہے۔ 2019 کا فزیولوجی یا میڈیسن کا نوبل انعام ایچ آئی ایف کی دریافت کے لیے دیا گیا۔ ایچ آئی ایف 1 اے پروٹین پر مشتمل ایک بنیادی ہیلکس لوپ ہیلکس پی اے ایس ڈومین ہے، اور اسے ہائپوکسیا کے سیلولر اور ترقیاتی ردعمل کا ماسٹر ٹرانسکرپشنل ریگولیٹر سمجھا جاتا ہے۔ ہائپوکسیا یا جینیاتی متبادلات کے ذریعہ HIF1A کی بے قاعدگی اور حد سے زیادہ اظہار کینسر کی حیاتیات کے ساتھ ساتھ متعدد دیگر پیتھو فزیولوجیز میں خاص طور پر ویسکولرائزیشن اور انجیوجینیسیس، انرجی میٹابولزم، سیل بقا، اور ٹیومر کے حملے کے شعبوں میں بہت زیادہ ملوث رہا ہے۔ مختلف آئسوفارم کو انکوڈنگ کرنے والے دو دیگر متبادل نقل کی نشاندہی کی گئی ہے۔ ڈھانچہ HIF1 ایک ہیٹروڈائمیرک بنیادی ہیلکس-لوپ-ہیلکس ڈھانچہ ہے جو HIF1A، الفا سب یونٹ (یہ پروٹین)، اور ایرل ہائیڈرو کاربن ریسیپٹر نیوکلیئر ٹرانسلوکیٹر (آرنٹ)، بیٹا سب یونٹ پر مشتمل ہے۔ ایچ آئی ایف 1 اے میں سی-ٹرمینل کے قریب ایک بنیادی ہیلکس-لوپ-ہیلکس ڈومین ہوتا ہے، اس کے بعد دو الگ الگ پی اے ایس (پی ای آر-اے آر این ٹی-سم) ڈومین اور ایک پی اے سی (پی اے ایس سے وابستہ سی-ٹرمینل) ڈومین ہوتا ہے۔ ایچ آئی ایف 1 اے پولی پیپٹائڈ میں ایک نیوکلیئر لوکلائزیشن سگنل موٹف، دو ٹرانس ایکٹیویٹنگ ڈومینز سی ٹی اے ڈی اور این ٹی اے ڈی، اور ایک مداخلت روکنے والا ڈومین (آئی ڈی) بھی ہوتا ہے جو سی ٹی اے ڈی اور این ٹی اے ڈی کی نقل و حمل کی سرگرمیوں کو دبا سکتا ہے۔ کل تین HIF1A آئسوفارم ہیں جو متبادل اسپلیسنگ کے ذریعے تشکیل پاتے ہیں، تاہم آئسوفارم 1 کو کینونکل ڈھانچے کے طور پر منتخب کیا گیا ہے، اور یہ ساخت اور فنکشن میں سب سے زیادہ وسیع پیمانے پر مطالعہ شدہ آئسوفارم ہے۔ جین اور اظہار انسانی HIF1A جین ٹرانسکرپشن فیکٹر ہائپوکسیا انڈسیبل فیکٹر (HIF1) کے الفا سب یونٹ، HIF1A کے لیے انکوڈ کرتا ہے۔ اس کے پروٹین کے اظہار کی سطح کو ایچ آئی ایف-1-الفا کے خلاف اینٹی باڈیز کے ذریعے مختلف حیاتیاتی پتہ لگانے کے طریقوں کے ذریعے ماپا جا سکتا ہے جن میں ویسٹرن بلاٹ یا امیونوسٹیننگ شامل ہیں۔ ایچ آئی ایف 1 اے اظہار کی سطح اس کے جی سی سے بھرپور پروموٹر ایکٹیویشن پر منحصر ہے۔ زیادہ تر خلیوں میں، ایچ آئی ایف 1 اے جین کا اظہار نارموکسک حالات میں کم سطح پر ہوتا ہے، تاہم، ہائپوکسیا کے تحت، ایچ آئی ایف 1 اے ٹرانسکرپشن کو اکثر نمایاں طور پر ریگولیٹ کیا جاتا ہے۔ عام طور پر، آکسیجن سے آزاد راستہ پروٹین کے اظہار کو منظم کرتا ہے، اور آکسیجن پر منحصر راستہ انحطاط کو منظم کرتا ہے۔ ہائپوکسیا سے آزاد طریقوں میں، ایچ آئی ایف 1 اے کے اظہار کو ریڈوکس حساس طریقہ کار کے ذریعے منظم کیا جا سکتا ہے۔ فنکشن ٹرانسکرپشن فیکٹر ایچ آئی ایف-1 ممالیہ جانوروں میں نظامی آکسیجن کی سطح پر سیلولر ردعمل میں اہم کردار ادا کرتا ہے۔ HIF1A سرگرمی کو ترجمے کے بعد کی بہت سی ترامیم کے ذریعے منظم کیا جاتا ہے: ہائیڈروکسیلیشن، ایسیٹیلیشن، اور فاسفوریلیشن۔ ایچ آئی ایف-1 60 سے زیادہ جینوں کی نقل کو متاثر کرنے کے لیے جانا جاتا ہے، جن میں وی ای جی ایف اور erythropoietin شامل ہیں جو حیاتیاتی عمل جیسے انجیوجینیسیس اور erythropoiesis میں شامل ہیں، جو ہائپوکسک علاقوں میں آکسیجن کی فراہمی کو فروغ دینے اور بڑھانے میں مدد کرتے ہیں۔ ایچ آئی ایف-1 خلیوں کے پھیلاؤ اور بقا کے ساتھ ساتھ گلوکوز اور آئرن میٹابولزم میں شامل جینوں کی نقل و حمل کو بھی متاثر کرتا ہے۔ اس کے متحرک حیاتیاتی کردار کے مطابق، ایچ آئی ایف-1 تشکیلی تبدیلیوں سے گزر کر نظامی آکسیجن کی سطحوں کا جواب دیتا ہے، اور نقل و حمل کو متاثر کرنے کے لیے ہائپوکسیا کے ذمہ دار جینوں کے فروغ دینے والے ایچ آر ای علاقوں کے ساتھ وابستہ ہوتا ہے۔ ایچ آئی ایف 1 اے استحکام، سب سیلولر لوکلائزیشن کے ساتھ ساتھ ٹرانسکرپشنل سرگرمی خاص طور پر آکسیجن کی سطح سے متاثر ہوتی ہے۔ الفا ذیلی اکائی بیٹا ذیلی اکائی کے ساتھ ایک ہیٹروڈائمر بناتی ہے۔ نارموکسک حالات کے تحت، وی ایچ ایل-ثالثی یوبیکیوٹین پروٹیز کا راستہ تیزی سے ایچ آئی ایف 1 اے کو خراب کرتا ہے۔ تاہم، ہائپوکسیا کے تحت، ایچ آئی ایف 1 اے پروٹین کے انحطاط کو روکا جاتا ہے اور ایچ آئی ایف 1 اے کی سطح ہدف جینوں پر نقل کے کردار ادا کرنے کے لیے ایچ آئی ایف 1 بی کے ساتھ منسلک ہونے کے لیے جمع ہوتی ہے۔ انزائمز پرولیل ہائیڈروکسیلیز (پی ایچ ڈی) اور ایچ آئی ایف پرولیل ہائیڈروکسیلیز (ایچ پی ایچ) ایچ آئی ایف 1 اے پرولین باقیات (او ڈی ڈی ڈومین کے اندر پی 402 اور پی 564) کی مخصوص ترجمہ کے بعد کی ترمیم میں شامل ہیں، جو ایچ آئی ایف 1 اے کے ساتھ وی ایچ ایل ایسوسی ایشن کی اجازت دیتا ہے۔ آکسیجن سینسر ڈائی آکسیجنیز پی ایچ ڈی کی انزیمیٹک سرگرمی آکسیجن کی سطح پر منحصر ہے کیونکہ اسے ایچ آئی ایف 1 اے کے پرولین باقیات میں منتقل کرنے کے لیے اپنے اہم سبسٹریٹس میں سے ایک کے طور پر آکسیجن کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس کے بعد ایچ آئی ایف 1 اے کے ہائیڈروکسیلیٹڈ پرولین کے باقیات کو پہچانا جاتا ہے اور اسے وان ہپل-لنڈاؤ ٹیومر سپریسر پروٹین (وی ایچ ایل) کے ہائیڈروفوبک کور میں دفن کیا جاتا ہے، جو خود ایک یوبیکیوٹین لیگیز انزائم کا حصہ ہے۔ HIF1A پرولین کے باقیات کی ہائیڈروکسیلیشن ہائپوکسیا کے تحت شریک ایکٹیویٹرز کے ساتھ منسلک ہونے کی اس کی صلاحیت کو بھی منظم کرتی ہے۔ ایچ آئی ایف 1 اے جین کے فنکشن کی ایک آزاد توثیق کی بنیاد پر ایس آئی آر این اے ناک ڈاؤن کے ذریعے مؤثر طریقے سے جانچ کی جا سکتی ہے۔ مرمت، دوبارہ تخلیق اور احیا عام حالات میں چوٹ کے بعد ایچ آئی ایف 1 اے کو پرولیل ہائیڈروکسیلیز (پی ایچ ڈی) کے ذریعے خراب کیا جاتا ہے۔ جون 2015 میں، سائنس دانوں نے پایا کہ پی ایچ ڈی انفیکٹرز کے ذریعے ایچ آئی ایف 1 اے کا مسلسل اپ ریگولیشن ممالیہ جانوروں میں گمشدہ یا خراب ٹشو کو دوبارہ پیدا کرتا ہے جس کی مرمت کا ردعمل ہوتا ہے۔ اور ایچ آئی ایف 1 اے کے مسلسل ڈاؤن ریگولیشن کے نتیجے میں ممالیہ جانوروں میں ٹشو کے نقصان کے پچھلے دوبارہ پیدا ہونے والے ردعمل کے ساتھ داغدار ردعمل کے ساتھ شفایابی ہوتی ہے۔ HIF1A کو ریگولیٹ کرنے کا عمل یا تو بند ہو سکتا ہے، یا ممالیہ کی تخلیق نو کے کلیدی عمل کو آن کر سکتا ہے۔ ایسا ہی ایک تولیدی عمل جس میں ایچ آئی ایف 1 اے شامل ہے، پردیی اعصاب کی تولیدی عمل ہے۔ محور کی چوٹ کے بعد، ایچ آئی ایف 1 اے تخلیق نو اور فعال بحالی کو فروغ دینے کے لیے وی ای جی ایف اے کو چالو کرتا ہے۔ ایچ آئی ایف 1 اے جلد کی شفایابی کو بھی کنٹرول کرتا ہے۔ اسٹینفورڈ یونیورسٹی اسکول آف میڈیسن کے محققین نے مظاہرہ کیا کہ ایچ آئی ایف 1 اے ایکٹیویشن ذیابیطس اور عمر رسیدہ چوہوں میں دائمی زخموں کو روکنے اور ان کا علاج کرنے میں کامیاب رہا۔ چوہوں کے زخم نہ صرف تیزی سے بھرے بلکہ نئی جلد کا معیار بھی اصل سے بہتر تھا۔ مزید برآں عمر رسیدہ جلد کے خلیوں پر ایچ آئی ایف-1 اے ماڈیولیشن کے دوبارہ پیدا ہونے والے اثر کو بیان کیا گیا اور مریضوں میں چہرے کی عمر رسیدہ جلد پر ایک احیا بخش اثر کا مظاہرہ کیا گیا۔ ایچ آئی ایف ماڈیولیشن کو بالوں کے گرنے پر فائدہ مند اثر سے بھی جوڑا گیا ہے۔ بائیوٹیک کمپنی ٹومورو لیبز جی ایم بی ایچ، جس کی بنیاد 2016 میں ویانا میں معالج ڈومینیک ڈوشر اور فارماکولوجسٹ ڈومینیک تھور نے رکھی تھی، اس طریقہ کار کا استعمال کرتی ہے۔ پیٹنٹ زیر التواء ایچ ایس ایف ("ایچ آئی ایف مضبوط کرنے والا عنصر") فعال جزو کی بنیاد پر، ایسی مصنوعات تیار کی گئی ہیں جو جلد اور بالوں کی تخلیق نو کو فروغ دیتی ہیں۔ ضابطہ HIF1A کی کثرت (اور اس کے بعد کی سرگرمی) کو NF-κB پر منحصر انداز میں نقل شدہ طریقے سے منظم کیا جاتا ہے۔ اس کے علاوہ، پرولیل ہائیڈروکسیلیز (پی ایچ ڈی) کی مربوط سرگرمی ترجمہ کے بعد کے مرحلے میں ایچ آئی ایف 1 اے پروٹین کا مناسب توازن برقرار رکھتی ہے۔ ایچ آئی ایف 1 اے کو ہائیڈروکسیلیٹ کرنے کے لیے پی ایچ ڈی دوسرے مالیکیولز کے درمیان آئرن پر انحصار کرتے ہیں۔ اس طرح، آئرن چیلیٹر جیسے ڈیسفریوکسامین (ڈی ایف او) ایچ آئی ایف 1 اے استحکام میں کامیاب ثابت ہوئے ہیں۔ ایچ بی او (ہائپربارک آکسیجن تھراپی) اور ایچ آئی ایف 1 اے نقل کرنے والے جیسے کوبالٹ کلورائڈ کا بھی کامیابی سے استعمال کیا گیا ہے۔ انحطاط کے ایچ آئی ایف 1 اے ماڈیولٹر کو بڑھانے والے عوامل: آکسیجن پر منحصر: ای پی ایف یو سی پی (ڈیگریڈس پی ایچ وی ایل) وی ڈی یو 2 (ڈی اوبیکیوٹینیٹس ایچ آئی ایف 1 اے) ایس یو ایم او آئیلیشن (آر ایس یو ایم ای کے ذریعے) ڈی ایس یو ایم او آئیلیشن (ایس ای این پی 1 کے ذریعے) آکسیجن پر منحصر: کیلسینیورین اے (سی اے 2 +-انحصار آر اے سی کے 1 کے ذریعے) ترجمہ کے ماڈیولٹر: آر این اے بائنڈنگ پروٹین، پی ٹی بی، اور ایچ یو آر پی ٹی ڈی آئی این ایس 3 کے اور ایم اے پی کے راستے آئی آر ای ایس کی ثالثی میں ترجمہ کیلشیم سگنلنگ ایم آئی آر این اے کے عوامل ایچ آئی ایف 1 اے ماڈیولٹر آف ڈیگریڈیشن کو کم کرتے ہیں: آکسیجن پر منحصر: پی ایچ ڈی، وی ایچ ایل ہائپوکسیا پر قابو پانے کے لیے انجیوجینیسیس شروع کرنے اور سیلولر میٹابولزم کو منظم کرنے میں اپنے کردار کے ذریعے ٹیومر کی نشوونما اور میٹاسٹاسس کو فروغ دینے میں ایچ آئی ایف 1 اے کا حد سے زیادہ اظہار بہت زیادہ ملوث ہے۔ ہائپوکسیا عام اور ٹیومر دونوں خلیوں میں اپوپٹوسس کو فروغ دیتا ہے۔ تاہم، خاص طور پر ٹیومر مائیکرو انوائرمنٹ میں ہائپوکسک حالات، جینیاتی متبادلات کے جمع ہونے کے ساتھ اکثر ایچ آئی ایف 1 اے کے حد سے زیادہ اظہار میں معاون ہوتے ہیں۔ مطالعہ شدہ زیادہ تر ٹھوس ٹیومرز میں اہم ایچ آئی ایف 1 اے کا اظہار نوٹ کیا گیا ہے، جس میں معدے، بڑی آنت، چھاتی، پینکریاز، گردے، پروسٹیٹ، بیضہ دانی، دماغ اور مثانے کے کینسر شامل ہیں۔ طبی لحاظ سے کئی کینسروں میں ایچ آئی ایف 1 اے کی سطح میں اضافہ ہوا ہے، جن میں سروائیکل کینسر، غیر چھوٹے سیل پھیپھڑوں کا کارسنوما، چھاتی کا کینسر (ایل وی مثبت اور منفی)، اولیگوڈینڈروگلیوما، اوروفرینجیل کینسر، بیضہ دانی کا کینسر، اینڈومیٹریئل کینسر، غذائی نالی کا کینسر، سر اور گردن کا کینسر، اور معدے کا کینسر شامل ہیں، جو ٹیومر کی جارحانہ نشوونما سے وابستہ ہیں، اور اس طرح تابکاری کے علاج، کیموتھراپی، اور اموات میں اضافے کے خلاف مزاحمت کے لیے پیش گوئی کرنے والے اور پیش گوئی کرنے والے مارکر کے طور پر شامل کیا گیا ہے۔ HIF1A اظہار چھاتی کے ٹیومر کی ترقی کو بھی منظم کر سکتا ہے۔ کینسر کی ابتدائی نشوونما میں بلند ایچ آئی ایف 1 اے کی سطح کا پتہ لگایا جا سکتا ہے، اور سیٹو میں ابتدائی ڈکٹل کارسنوما میں پایا گیا ہے، جو چھاتی کے کینسر کی نشوونما میں ایک پہلے سے حملہ آور مرحلہ ہے، اور یہ ٹیومر کے زخموں میں مائکروواسکولیچر کثافت میں اضافے سے بھی وابستہ ہے۔ مزید برآں، مریضوں کے ذیلی سیٹ میں ہسٹولوجیکل طور پر کم درجے کے، لمف نوڈ منفی چھاتی کے ٹیومر کی جانچ پڑتال کے باوجود، اہم HIF1A اظہار کا پتہ لگانے سے تھراپی کے ناقص ردعمل کی آزادانہ طور پر پیش گوئی کرنے میں کامیاب رہا۔ اسی طرح کے نتائج دماغی کینسر اور اعضاء کے کینسر کے مطالعے میں بھی رپورٹ کیے گئے ہیں، اور وی ای جی ایف جیسے پرو انجیوجینک عوامل کے ساتھ تعاملات کے ذریعے انجیوجینسیس شروع کرنے میں ایچ آئی ایف 1 اے کے ریگولیٹری کردار کی تجویز کرتے ہیں۔ گلیوبلاسٹوما ملٹیفارم کے مطالعے سے ایچ آئی ایف 1 اے کے اظہار کے نمونے اور وی ای جی ایف جین ٹرانسکرپشن کی سطح کے درمیان نمایاں مماثلت ظاہر ہوتی ہے۔ اس کے علاوہ، ہائی گریڈ گلیوبلاسٹوما ملٹیفارم ٹیومر اعلی وی ای جی ایف ایکسپریشن پیٹرن کے ساتھ، ایچ آئی ایف 1 اے اوور ایکسپریشن کے ساتھ چھاتی کے کینسر کی طرح، ٹیومر نیووسکولرائزیشن کی اہم علامات ظاہر کرتے ہیں۔ یہ ٹیومر کی ترقی کو فروغ دینے میں ایچ آئی ایف 1 اے کے ریگولیٹری کردار کو مزید تجویز کرتا ہے، ممکنہ طور پر ہائپوکسیا سے متاثر وی ای جی ایف اظہار کے راستوں کے ذریعے۔ ٹیومر میں HIF1A کا حد سے زیادہ اظہار ہائپوکسیا سے آزاد راستے میں بھی ہو سکتا ہے۔ ہیمانجیوبلاسٹوما میں، ایچ آئی ایف 1 اے کا اظہار زیادہ تر خلیوں میں پایا جاتا ہے جو اچھی طرح سے ویسکولرائزڈ ٹیومر سے نمونے لیے جاتے ہیں۔ اگرچہ گردوں کے کارسنوما اور ہیمانجیوبلاسٹوما دونوں میں، وان ہپل-لنڈاؤ جین غیر فعال ہے، HIF1A اب بھی اعلی سطح پر ظاہر ہوتا ہے۔ ردعمل میں وی ای جی ایف کے حد سے زیادہ اظہار کے علاوہ ایچ آئی ایف 1 اے کی سطح میں اضافہ ہوا، پی آئی 3 کے/اے کے ٹی کا راستہ ٹیومر کی نشوونما میں بھی شامل ہے۔ پروسٹیٹ کینسر میں، عام طور پر ہونے والی پی ٹی ای این اتپریورتن کا تعلق ٹیومر کی جارحانہ مرحلے کی طرف بڑھنے، شریانوں کی کثافت میں اضافے اور انجیوجینیسیس سے ہے۔ ہائپوکسیا کے دوران، ٹیومر دبانے والا پی 53 اوور ایکسپریشن اپوپٹوسس شروع کرنے کے لیے ایچ آئی ایف 1 اے پر منحصر راستے سے وابستہ ہو سکتا ہے۔ مزید برآں، پی 53-آزاد راستہ بھی بی سی ایل-2 راستے کے ذریعے اپوپٹوسس کو جنم دے سکتا ہے۔ تاہم، ایچ آئی ایف 1 اے کا حد سے زیادہ اظہار کینسر اور انفرادی طور پر مخصوص ہے، اور اس کا انحصار اس کے ساتھ جینیاتی تبدیلیوں اور پرو اور اینٹی اپوپٹوٹک عوامل کی سطح پر ہوتا ہے۔ ایپیٹیلیل اووری کینسر پر ایک مطالعہ سے پتہ چلتا ہے کہ ایچ آئی ایف 1 اے اور غیر فعال ٹیومر سپریسر پی 53 کا تعلق ٹیومر سیل اپوپٹوسس کی کم سطح اور ناقص تشخیص سے ہے۔ مزید برآں، ابتدائی مرحلے کے غذائی نالی کے کینسر کے مریض جن میں ایچ آئی ایف 1 کا حد سے زیادہ اظہار اور بی سی ایل 2 کے اظہار کی عدم موجودگی بھی فوٹو ڈائنامک تھراپی میں ناکام رہے۔ اگرچہ ہائپوکسیا سے وابستہ ٹیومر خلیوں کو نشانہ بنانے کے لیے علاج معالجے کی دوائیں تیار کرنے کی تحقیقی کوششیں کئی سالوں سے جاری ہیں، لیکن ابھی تک ایسی کوئی پیشرفت نہیں ہوئی ہے جس نے ٹیومر کی نشوونما اور انجیوجینیسیس کو کم کرنے کے لیے ایچ آئی ایف 1 اے کے راستوں کو نشانہ بنانے میں انتخابی اور تاثیر ظاہر کی ہو۔ مستقبل میں کامیاب علاج کے نقطہ نظر بھی مخصوص کینسر اور افراد کے لیے انتہائی کیس مخصوص ہو سکتے ہیں، اور کینسر کی بہت سی اقسام اور ذیلی اقسام کی جینیاتی طور پر متفرق نوعیت کی وجہ سے بڑے پیمانے پر لاگو ہونے کا امکان نہیں ہے۔ تعاملات ایچ آئی ایف 1 اے کو اے آر این ٹی ایل، اے آر این ٹی، سی آر ای بی بی، ای پی 300، ایچ آئی ایف 1 اے این، ایم ڈی ایم 2، این آر 4 اے، پی 53، پی ایس ایم اے 7، ایس ٹی اے ٹی 3، یو بی سی، وی ایچ اور وی ایچ ایل کے ساتھ تعامل کرتے ہوئے دکھایا گیا ہے۔ جی آر (این آر 3 سی 1)۔ ہائپوکسیا انڈسیبل عوامل بھی دیکھیں حوالہ جات مزید پڑھنا بیرونی روابط ڈی این اے پر اے آر این ٹی کے ساتھ کمپلیکس میں ایچ آئی ایف-1 الفا کی سائنسی حرکت پذیری: https://www.youtube.com/watch?v=azIEzLXXyHM ٹرانسکرپشن عوامل پی اے ایس-ڈومین پر مشتمل پروٹین