Bacterial transcription
بیکٹیریل ٹرانسکرپشن وہ عمل ہے جس میں بیکٹیریل ڈی این اے کے ایک حصے کو آر این اے پولیمریز انزائم کے استعمال سے میسنجر آر این اے (ایم آر این اے) کے نئے سنتھسائزڈ اسٹرینڈ میں کاپی کیا جاتا ہے۔ یہ عمل تین اہم مراحل میں ہوتا ہے: آغاز، لمبائی، اور خاتمہ ؛ اور حتمی نتیجہ ایم آر این اے کا ایک اسٹرینڈ ہے جو ڈی این اے کے ایک اسٹرینڈ کی تکمیل کرتا ہے۔ عام طور پر، نقل شدہ علاقہ ایک سے زیادہ جین کا حامل ہوتا ہے۔ در حقیقت، بہت سے پروکیریوٹک جین اوپرن میں پائے جاتے ہیں، جو جینوں کا ایک سلسلہ ہے جو ایک ہی پروٹین یا جین پروڈکٹ کے کوڈ کے لیے مل کر کام کرتا ہے اور ایک ہی پروموٹر کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے۔ بیکٹیریل آر این اے پولیمرس چار ذیلی اکائیوں سے بنا ہوتا ہے اور جب پانچواں ذیلی اکائی منسلک ہوتا ہے، جسے σ-فیکٹر کہا جاتا ہے، تو پولیمرس ڈی این اے میں مخصوص بائنڈنگ سیکوینس کو پہچان سکتا ہے، جسے پروموٹر کہتے ہیں۔ پروموٹر کے لیے σ-فیکٹر کا پابند ہونا آغاز کا پہلا قدم ہے۔ ایک بار جب σ-عنصر پولیمریز سے خارج ہوتا ہے، تو لمبائی آگے بڑھتی ہے۔ پولیمرس ڈبل اسٹرینڈڈ ڈی این اے کے نیچے جاری رہتا ہے، اسے کھولتا ہے اور نئے ایم آر این اے اسٹرینڈ کی ترکیب کرتا ہے جب تک کہ یہ اختتامی جگہ تک نہ پہنچ جائے۔ ختم کرنے کے دو طریقہ کار ہیں جن پر ذیل میں مزید تفصیل سے تبادلہ خیال کیا گیا ہے۔ جین کے مناسب اظہار کے لیے مخصوص مقامات پر ختم کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ جین کا اظہار اس بات کا تعین کرتا ہے کہ جین کی طرف سے کتنی جین پروڈکٹ، جیسے پروٹین بنائی جاتی ہے۔ ٹرانسکرپشن آر این اے پولیمریز کے ذریعے کی جاتی ہے لیکن اس کی خاصیت کو ترتیب سے متعلق ڈی این اے بائنڈنگ پروٹین کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے جسے ٹرانسکرپشن فیکٹر کہتے ہیں۔ نقل کے عوامل مخصوص ڈی این اے ترتیب کو پہچاننے کے لیے کام کرتے ہیں اور خلیوں کی ضروریات کی بنیاد پر، اضافی نقل کو فروغ دیتے ہیں یا روکتے ہیں۔ دوسرے ٹیکسوں کی طرح، بیکٹیریا نقل کے پھٹنے کا تجربہ کرتے ہیں۔ جونز ایٹ ال 2014 میں جونز ٹیم کا کام پھٹنے اور دیگر تغیرات کی کچھ بنیادی وجوہات کی وضاحت کرتا ہے، جس میں نتیجے میں ایم آر این اے کا استحکام، متعلقہ پروموٹر میں انکوڈ کردہ پروموشن کی طاقت اور ٹی ایف بائنڈنگ سائٹ کی طاقت کی وجہ سے نقل کی مدت شامل ہے۔ انہوں نے یہ بھی پایا کہ بیکٹیریل TFs پھٹنے کی مستقل نقل کی وضاحت کرنے کے لیے TFs بائنڈنگ خصوصیات کے لیے بہت مختصر وقت تک رہتے ہیں۔ بیکٹیریل ٹرانسکرپشن کئی طریقوں سے یوکرائیوٹک ٹرانسکرپشن سے مختلف ہے۔ بیکٹیریا میں، ٹرانسکرپشن اور ٹرانسلیشن سیل کے سائٹوپلازم میں بیک وقت ہو سکتا ہے، جبکہ یوکیریوٹس میں ٹرانسکرپشن نیوکلئس میں ہوتا ہے اور ٹرانسلیشن سائٹوپلازم میں ہوتا ہے۔ بیکٹیریل آر این اے پولیمریز کی صرف ایک قسم ہے جبکہ یوکیریوٹس کی 3 قسمیں ہیں۔ بیکٹیریا میں ایک σ عنصر ہوتا ہے جو پروموٹر سائٹس کا پتہ لگاتا ہے اور ان سے جڑا رہتا ہے لیکن یوکرائٹس کو σ عنصر کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔ اس کے بجائے، یوکرائٹس میں نقل کے عوامل ہوتے ہیں جو پروموٹر سائٹس کی شناخت اور پابند ہونے کی اجازت دیتے ہیں۔ مجموعی طور پر، بیکٹیریا کے اندر نقل ایک انتہائی منظم عمل ہے جو ایک مقررہ وقت میں بہت سے اشاروں کے انضمام کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے۔ بیکٹیریا پروٹین پیدا کرنے کے لیے نقل اور ترجمہ پر بہت زیادہ انحصار کرتے ہیں جو انہیں خاص طور پر اپنے ماحول کا جواب دینے میں مدد کرتے ہیں۔ آر این اے پولیمیرس آر این اے پولیمیرس ایک کور اور ہولوینزیم ڈھانچے پر مشتمل ہوتا ہے۔ بنیادی انزائم آر این اے پولیمریز کی اتپریرک خصوصیات پر مشتمل ہوتے ہیں اور یہ ββ′α2ω ذیلی اکائیوں سے بنے ہوتے ہیں۔ یہ ترتیب تمام بیکٹیریل پرجاتیوں میں محفوظ ہے۔ ہولوینزیم ایک مخصوص جزو پر مشتمل ہوتا ہے جسے سگما عنصر کہا جاتا ہے۔ سگما فیکٹر پروموٹر کی شناخت، آر این اے پولیمریز کی درست جگہ کا تعین، اور شروع کی جگہ پر کھولنا شروع کرنے میں مدد کرنے میں کام کرتا ہے۔ سگما عنصر کے اپنے مطلوبہ کام کو انجام دینے کے بعد، یہ الگ ہو جاتا ہے، جبکہ اتپریرک حصہ ڈی این اے پر رہتا ہے اور نقل جاری رکھتا ہے۔ مزید برآں، آر این اے پولیمریز میں ایک بنیادی ایم جی + آئن ہوتا ہے جو انزائم کو اس کی اتپریرک خصوصیات کے ساتھ مدد کرتا ہے۔ آر این اے پولیمریز ڈی این اے کے ٹیمپلیٹ اسٹرینڈ سے آر این اے کا بڑھتا ہوا اسٹرینڈ بنانے کے لیے ایک تکمیلی این ٹی پی مالیکیول کے الفا فاسفیٹ پر آر این اے کے 3 'او ایچ کے نیوکلیوفیلک حملے کو متحرک کرکے کام کرتا ہے۔ مزید برآں، آر این اے پولیمرس ایکسونکیولیز سرگرمیوں کو بھی ظاہر کرتا ہے، جس کا مطلب ہے کہ اگر غلط بیس جوڑی کا پتہ چلا ہے، تو یہ غلط بیس کو کاٹ سکتا ہے اور ان کی جگہ مناسب، درست بیس لے سکتا ہے۔ نقل کے آغاز کے لیے پروموٹر علاقوں کی ضرورت ہوتی ہے، جو کہ مخصوص نیوکلیوٹائڈ اتفاق رائے کے سلسلے ہیں جو آر این اے پولیمریز پر σ-عنصر کو بتاتے ہیں کہ ڈی این اے سے کہاں جڑا ہونا ہے۔ پروموٹر عام طور پر 15 سے 19 اڈوں کے فاصلے پر واقع ہوتے ہیں اور عام طور پر ان جینوں کے اوپر کی طرف پائے جاتے ہیں جن پر وہ قابو رکھتے ہیں۔ آر این اے پولیمریز 4 ذیلی اکائیوں پر مشتمل ہے، جس میں دو الفا، ایک بیٹا، اور ایک بیٹا پرائم (α، α، β، اور β ') شامل ہیں۔ پانچواں ذیلی یونٹ، سگما (جسے σ-فیکٹر کہا جاتا ہے)، صرف آغاز کے دوران موجود ہوتا ہے اور توسیع سے پہلے الگ ہو جاتا ہے۔ ہر ذیلی اکائی نقل کے آغاز میں ایک کردار ادا کرتی ہے، اور آغاز ہونے کے لیے σ-عنصر موجود ہونا چاہیے۔ جب تمام σ-عنصر موجود ہوتا ہے، تو RNA پولیمریز اپنی فعال شکل میں ہوتا ہے اور اسے ہولوینزیم کہا جاتا ہے۔ جب σ-عنصر الگ ہوجاتا ہے، تو یہ بنیادی پولیمریز کی شکل میں ہوتا ہے۔ σ-عنصر-35 اور-10 خطوں پر پروموٹر کی ترتیب کو پہچانتا ہے اور نقل ابتداء کی جگہ (+ 1) سے شروع ہوتی ہے۔ - 10 خطے کی ترتیب ٹاٹاٹ ہے اور-35 خطے کی ترتیب ٹی ٹی جی اے سی اے ہے۔ σ-عنصر-35 پروموٹر ریجن سے منسلک ہوتا ہے۔ اس مقام پر، ہولینزیم کو بند کمپلیکس کہا جاتا ہے کیونکہ ڈی این اے اب بھی ڈبل اسٹرینڈڈ (ہائیڈروجن بانڈز کے ذریعے جڑا ہوا) ہوتا ہے۔ ایک بار جب σ-عنصر جڑا ہوتا ہے، تو پولیمیرس کی باقی ذیلی اکائیاں سائٹ سے منسلک ہو جاتی ہیں۔ - 10 خطے میں اڈینائن-تھامین بانڈز کا زیادہ ارتکاز ڈی این اے کو کھولنے میں سہولت فراہم کرتا ہے۔ اس مقام پر، ہولینزیم کو اوپن کمپلیکس کہا جاتا ہے۔ اس کھلے کمپلیکس کو ٹرانسکرپشن بلبلا بھی کہا جاتا ہے۔ ڈی این اے کا صرف ایک اسٹرینڈ، جسے ٹیمپلیٹ اسٹرینڈ کہا جاتا ہے (جسے نان کوڈنگ اسٹرینڈ یا نونسینس/اینٹی سینس اسٹرینڈ بھی کہا جاتا ہے)، نقل کیا جاتا ہے۔ نقل شروع ہوتی ہے اور تقریبا 10 بیس جوڑے لمبے مختصر "غیر فعال" نیوکلیوٹائڈ کے سلسلے تیار ہوتے ہیں۔ یہ مختصر ترتیب آر این اے کے غیر فعال ٹکڑے ہوتے ہیں جو پیدا ہوتے ہیں اور پھر جاری کیے جاتے ہیں۔ عام طور پر، یہ نیوکلیوٹائڈ تسلسل تقریبا بارہ بیس جوڑوں پر مشتمل ہوتا ہے اور آر این اے پولیمریز کے استحکام میں معاون ہوتا ہے تاکہ یہ ڈی این اے کے اسٹرینڈ کے ساتھ جاری رہ سکے۔ نقل شروع کرنے کے لیے σ-عنصر کی ضرورت ہوتی ہے لیکن ڈی این اے کی نقل جاری رکھنے کے لیے اس کی ضرورت نہیں ہے۔ σ-عنصر بنیادی انزائم سے الگ ہو جاتا ہے اور لمبائی جاری رہتی ہے۔ یہ ابتدائی مرحلے کے اختتام کا اشارہ کرتا ہے اور ہولوینزیم اب بنیادی پولیمریز کی شکل میں ہے۔ پروموٹر ریجن ٹرانسکرپشن کا ایک اہم ریگولیٹر ہے۔ فروغ دینے والے علاقے بیکٹیریا کے اندر تمام جینوں کی نقل و حمل کو منظم کرتے ہیں۔ ان کی شمولیت کے نتیجے میں، پروموٹر کے علاقے کے اندر بیس جوڑوں کی ترتیب اہم ہے ؛ پروموٹر کا علاقہ اتفاق رائے کے سلسلے سے جتنا زیادہ ملتا جلتا ہوگا، سخت آر این اے پولیمرس باندھ سکے گا۔ یہ بائنڈنگ نقل کے طول و عرض کے مرحلے کے استحکام میں معاون ہے اور مجموعی طور پر زیادہ موثر کام کرنے میں نتیجہ خیز ہے۔ مزید برآں، کسی بھی بیکٹیریل سیل کے اندر آر این اے پولیمریز اور σ-فیکٹر محدود سپلائی میں ہوتے ہیں۔ نتیجتا، پروموٹر کے لیے پابند σ-عنصر ان حدود سے متاثر ہوتا ہے۔ تمام پروموٹر علاقوں میں ایسے سلسلے ہوتے ہیں جنہیں غیر اتفاق سمجھا جاتا ہے اور اس سے پورے جینوم میں σ-عوامل کو تقسیم کرنے میں مدد ملتی ہے۔ طول و عرض کے دوران، آر این اے پولیمرس ڈبل اسٹرینڈڈ ڈی این اے کو نیچے کی طرف پھسلتا ہے، اسے کھولتا ہے اور اس کے نیوکلیوٹائڈ کی ترتیب کو نئے سنتھسائزڈ آر این اے میں نقل (کاپی) کرتا ہے۔ آر این اے پولیمریز کے اتپریرک طریقہ کار کے لیے آر این اے-ڈی این اے کمپلیکس کی نقل و حرکت ضروری ہے۔ مزید برآں، آر این اے پولیمریز آر این اے اور ڈی این اے اسٹرینڈز کے درمیان ایک ربط کے طور پر کام کرکے اس عمل کے مجموعی استحکام کو بڑھاتا ہے۔ نئے نیوکلیوٹائڈز جو ڈی این اے ٹیمپلیٹ اسٹرینڈ کی تکمیل کرتے ہیں انہیں آر این اے اسٹرینڈ کے 3 'سرے پر شامل کیا جاتا ہے۔ نو تشکیل شدہ آر این اے اسٹرینڈ عملی طور پر ڈی این اے کوڈنگ اسٹرینڈ (سینس اسٹرینڈ یا نان ٹیمپلیٹ اسٹرینڈ) سے ملتا جلتا ہے، سوائے اس کے کہ اس میں تھامین کی جگہ یوراسل ہوتا ہے، اور ڈی آکسی رائبوس شوگر ریڑھ کی ہڈی کے بجائے رائبوس شوگر ریڑھ کی ہڈی ہوتی ہے۔ چونکہ نیوکلیوسائڈ ٹرائی فاسفیٹس (این ٹی پیز) کو آر این اے کے 3 'سرے پر او ایچ-مالیکیول سے منسلک ہونے کی ضرورت ہوتی ہے، اس لیے نقل ہمیشہ 5' سے 3 'سمت میں ہوتی ہے۔ چار این ٹی پیز اڈینوسین-5 '-ٹرائی فاسفیٹ (اے ٹی پی)، گوانوسائیڈ-5'-ٹرائی فاسفیٹ (جی ٹی پی)، یوریڈین-5 '-ٹرائی فاسفیٹ (یو ٹی پی)، اور سائٹیڈائن-5'-ٹرائی فاسفیٹ (سی ٹی پی) ہیں۔ آر این اے نقل کے 3 'سرے پر این ٹی پیز کا لگاؤ اس ترکیب کے لیے درکار توانائی فراہم کرتا ہے۔ این ٹی پیز توانائی پیدا کرنے والے مالیکیول بھی ہوتے ہیں جو سیل میں کیمیائی رد عمل کو چلانے والا ایندھن فراہم کرتے ہیں۔ ایک سے زیادہ آر این اے پولیمریز ایک ہی وقت میں فعال ہو سکتے ہیں، یعنی ایم آر این اے کے بہت سے اسٹرینڈز بہت تیزی سے تیار کیے جا سکتے ہیں۔ آر این اے پولیمریز تقریبا 40 بیس فی سیکنڈ کی رفتار سے ڈی این اے کو تیزی سے نیچے لے جاتا ہے۔ اس عمل کی تیز نوعیت کی وجہ سے، ڈی این اے مسلسل آر این اے پولیمریز سے پہلے غیر مستحکم ہوتا ہے اور پھر آر این اے پولیمریز کے آگے بڑھنے کے بعد دوبارہ مضبوط ہوتا ہے۔ پولیمریز میں ایک پروف ریڈنگ میکانزم ہوتا ہے جو غلطیوں کو نقل شدہ 10,000 نیوکلیوٹائڈز میں سے تقریبا 1 تک محدود کرتا ہے۔ آر این اے پولیمریز میں ڈی این اے پولیمریز کے مقابلے میں وفاداری (درستگی) اور رفتار کم ہوتی ہے۔ ڈی این اے پولیمیرس میں ایک بہت ہی مختلف پروف ریڈنگ میکانزم ہوتا ہے جس میں ایکسونوکلیز سرگرمی شامل ہوتی ہے، جو اعلی وفاداری میں معاون ہوتی ہے۔ آر این اے کی ترکیب کے دوران غلطی کا نتیجہ عام طور پر بے ضرر ہوتا ہے، جہاں ڈی این اے کی ترکیب میں غلطی نقصان دہ ہو سکتی ہے۔ پروموٹر کی ترتیب اس کے متعلقہ جین کی نقل کی تعدد کا تعین کرتی ہے۔ ختم ہونا جین کے مناسب اظہار کے لیے، نقل کو مخصوص مقامات پر روکنا چاہیے۔ دو اختتامی میکانزم معروف ہیں: اندرونی اختتامی (جسے رو-آزاد اختتامی بھی کہا جاتا ہے): مخصوص ڈی این اے نیوکلیوٹائڈ ترتیب آر این اے پولیمرس کو رکنے کا اشارہ دیتی ہے۔ ترتیب عام طور پر ایک پیلینڈرومک ترتیب ہے جو اسٹرینڈ کو لوپ کرنے کا سبب بنتی ہے جو آر این اے پولیمرس کو روکتی ہے۔ عام طور پر، اس قسم کا خاتمہ اسی معیاری طریقہ کار پر عمل کرتا ہے۔ ایک وقفہ ایک پولی یوریڈائن ترتیب کی وجہ سے ہوگا جو ہیئر پن لوپ کی تشکیل کی اجازت دیتا ہے۔ یہ ہیئر پن لوپ ایک پھنسے ہوئے کمپلیکس کی تشکیل میں مدد کرے گا، جو بالآخر ٹیمپلیٹ ڈی این اے اسٹرینڈ سے آر این اے پولیمریز کی علیحدگی کا سبب بنے گا اور نقل و حمل کو روک دے گا۔ رو پر منحصر خاتمہ: ρ عنصر (رو عنصر) ایک ٹرمینیٹر پروٹین ہے جو آر این اے اسٹرینڈ سے منسلک ہوتا ہے اور طول و عرض کے دوران پولیمریز کے پیچھے چلتا ہے۔ ایک بار جب پولیمرس اس جین کے اختتام کے قریب پہنچ جاتا ہے جسے وہ نقل کر رہا ہوتا ہے، تو اس کا سامنا جی نیوکلیوٹائڈز کی ایک سیریز سے ہوتا ہے جس کی وجہ سے یہ رک جاتا ہے۔ یہ رکنا rho عنصر کو RNA پولیمریز تک پہنچنے کی اجازت دیتا ہے۔ رو پروٹین پھر ڈی این اے ٹیمپلیٹ سے آر این اے ٹرانسکرپٹ کھینچتا ہے اور نیا ترکیب شدہ ایم آر این اے جاری کیا جاتا ہے، جس سے ٹرانسکرپشن ختم ہوتی ہے۔ رو فیکٹر ایک پروٹین کمپلیکس ہے جو ہیلیکیس سرگرمیوں کو بھی ظاہر کرتا ہے (نیوکلک ایسڈ اسٹرینڈز کو کھولنے کے قابل ہے)۔ یہ سائٹوسین سے بھرپور علاقوں میں ڈی این اے سے جڑا رہے گا اور جب آر این اے پولیمریز اس کا سامنا کرے گا، تو ایک پھنسا ہوا کمپلیکس تشکیل پائے گا جس میں شامل تمام مالیکیولز کی علیحدگی کا سبب بنے گا اور ٹرانسکرپشن ختم ہو جائے گی۔ بیکٹیریا میں ڈی این اے ٹرانسکرپشن کے خاتمے کو کچھ میکانزم کے ذریعے روکا جا سکتا ہے جس میں آر این اے پولیمرس ٹرمینیٹر کی ترتیب کو نظر انداز کر دے گا جب تک کہ اگلے تک نہ پہنچ جائے۔ اس رجحان کو اینٹی ٹیرمینیشن کے نام سے جانا جاتا ہے اور اسے بعض بیکٹیریوفیجز استعمال کرتے ہیں۔ حوالہ جات بیرونی روابط بیکٹیریل ٹرانسکرپشن-حرکت پذیری ویڈیو حرکت پذیری عمل کا خلاصہ جین اظہار بیکٹیریا