Site-specific recombination
سائٹ مخصوص ریکومبینیشن، جسے قدامت پسند سائٹ مخصوص ریکومبینیشن بھی کہا جاتا ہے، جینیاتی ریکومبینیشن کی ایک قسم ہے جس میں ڈی این اے اسٹرینڈ کا تبادلہ کم از کم ایک خاص حد تک سیکوینس ہومیولوجی رکھنے والے حصوں کے درمیان ہوتا ہے۔ انزائم جو سائٹ مخصوص ریکومبینیسز (ایس ایس آر) کے نام سے جانے جاتے ہیں، مختصر، مخصوص ڈی این اے ترتیبات (سائٹس) کو پہچان کر اور پابند کرکے ڈی این اے کے حصوں کی دوبارہ ترتیب انجام دیتے ہیں، جس پر وہ ڈی این اے کی ریڑھ کی ہڈی کو الگ کرتے ہیں، اس میں شامل دو ڈی این اے ہیلیسیس کا تبادلہ کرتے ہیں، اور ڈی این اے اسٹرینڈز میں دوبارہ شامل ہوتے ہیں۔ بعض صورتوں میں رد عمل کے آگے بڑھنے کے لیے ریکومبینیز انزائم اور ریکومبینیشن سائٹس کی موجودگی کافی ہوتی ہے ؛ دوسرے نظاموں میں متعدد آلات پروٹین اور/یا آلات سائٹس کی ضرورت ہوتی ہے۔ بہت سی مختلف جینوم ترمیم کی حکمت عملی، ان ریکومبینیز-میڈیٹڈ کیسٹ ایکسچینج (آر ایم سی ای) میں سے، جو پہلے سے طے شدہ جینومک لوکی میں ٹرانسکرپشن یونٹس کے ٹارگٹڈ تعارف کے لیے ایک جدید نقطہ نظر ہے، ایس ایس آر پر انحصار کرتی ہے۔ پیچیدہ یوکرائیوٹک جینوم کا سامنا کرنے پر بھی سائٹ کے لیے مخصوص ریکومبینیشن سسٹم انتہائی مخصوص، تیز اور موثر ہوتے ہیں۔ وہ قدرتی طور پر مختلف قسم کے سیلولر عمل میں استعمال ہوتے ہیں، جن میں بیکٹیریل جینوم کی نقل، تفریق اور پیتھوجینسیس، اور متحرک جینیاتی عناصر کی حرکت شامل ہیں۔ انہی وجوہات کی بناء پر، وہ جینیاتی انجینئرنگ ٹولز کی ترقی کے لیے ایک ممکنہ بنیاد پیش کرتے ہیں۔ ریکومبینیشن سائٹس عام طور پر لمبائی میں 30 اور 200 نیوکلیوٹائڈز کے درمیان ہوتی ہیں اور جزوی الٹا دہرانے والی ہم آہنگی کے ساتھ دو نقشوں پر مشتمل ہوتی ہیں، جس سے ریکومبنیز جڑا ہوتا ہے، اور جس میں مرکزی کراس اوور ترتیب ہوتی ہے جس پر ریکومبینیشن ہوتی ہے۔ سائٹس کے جوڑے جن کے درمیان دوبارہ ملاپ ہوتا ہے وہ عام طور پر ایک جیسے ہوتے ہیں، لیکن اس میں مستثنیات ہیں (جیسے. λ انٹیگریز کا اے ٹی پی اور اے ٹی بی)۔ درجہ بندی: ٹائروسین-بمقابلہ سیرائن-ریکومبینیسز [[تصویر: SUrot.png |thumb |right |450px |Fig۔ 2. سر-ریکومبینیسز: ٹائر-ریکومبینیسز کے لیے (بنیادی طور پر ناقابل واپسی) ذیلی یونٹ-گردش pathway.Contrary، حصہ لینے والے چار ڈی این اے اسٹرینڈز کو صرف 2 بی پی سے متزلزل پوائنٹس پر ہم آہنگی میں کاٹا جاتا ہے (پروف ریڈنگ کے لیے بہت کم گنجائش چھوڑ کر)۔ ذیلی اکائی-گردش (180°) پروٹین پارٹنر سے ہم آہنگی سے جڑے ہوئے اسٹرینڈز کے تبادلے کی اجازت دیتی ہے۔ ڈبل اسٹرینڈ بریکس کی درمیانی نمائش غیر قانونی ریکومبینیشن کو متحرک کرنے کے خطرات کو برداشت کرتی ہے اور اس طرح ثانوی reactions.Here، مطابقت پذیر کمپلیکس متعلقہ ٹارگٹ سائٹس (سی ٹی ڈی/این ٹی ڈی، سی-/ این-ٹرمینل ڈومین) کے ساتھ پہلے سے تشکیل شدہ ریکومبینیز ڈائمرز کی ایسوسی ایشن سے پیدا ہوتا ہے۔ ٹائر-ریکومبینسیس کی طرح، ہر سائٹ میں دو بازو ہوتے ہیں، جن میں سے ہر ایک میں ایک پروٹومر ہوتا ہے۔ چونکہ دونوں بازوؤں کی ساخت قدرے مختلف ہوتی ہے، اس لیے ذیلی اکائیاں تشکیلی طور پر ٹیون ہو جاتی ہیں اور اس طرح ریکومبینیشن سائیکل میں اپنے متعلقہ کردار کے لیے تیار ہو جاتی ہیں۔ ٹائر کلاس کے اراکین کے برعکس ریکومبینیشن کا راستہ دو مختلف سبسٹریٹ سائٹس (اے ٹی پی اور اے ٹی بی) کو سائٹ ہائبرڈ (اے ٹی ایل اور اے ٹی آر) میں تبدیل کرتا ہے۔ یہ اس مخصوص ریکومبینیشن راستے کی ناقابل واپسی نوعیت کی وضاحت کرتا ہے، جس پر صرف معاون "ریکومبینیشن ڈائرکشنلٹی فیکٹرز" (آر ڈی ایف) کے ذریعے قابو پایا جا سکتا ہے۔] امینو ایسڈ سیکوینس ہومیولوجیز اور میکانکی تعلق کی بنیاد پر، زیادہ تر سائٹ سے متعلق ریکومبینیسز کو دو خاندانوں میں سے کسی ایک میں گروپ کیا جاتا ہے: ٹائروسین (ٹائر) ریکومبینیز فیملی یا سیرائن (سیر) ریکومبینیز فیملی۔ یہ نام ریکومبینیز کی ہر کلاس میں موجود محفوظ نیوکلیوفیلک امینو ایسڈ کے باقیات سے نکلتے ہیں جو ڈی این اے پر حملہ کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں اور جو اسٹرینڈ کے تبادلے کے دوران اس سے باہمی طور پر جڑے ہوتے ہیں۔ سیرائن ریکومبینیز خاندان کے ابتدائی شناخت شدہ اراکین کو ریزولوسز یا ڈی این اے انورٹیسز کے نام سے جانا جاتا تھا، جبکہ ٹائروسائن ریکومبینیز کے بانی رکن، لیمبڈا فیج انٹیگریز (اے ٹی پی/بی ریکگنیشن سائٹس کا استعمال کرتے ہوئے)، اب معروف انزائمز جیسے کری (پی 1 فیج سے) اور ایف ایل پی (خمیر ساکرومیسیس سیریوسیا سے) سے مختلف ہے۔ مشہور سیرائن ریکومبینیسز میں گاما-ڈیلٹا ریزولویز (Tn1000 ٹرانسپوسن سے)، Tn3 ریزولویز (Tn3 ٹرانسپوسن سے)، اور φC31 انٹیگریز (φ "C31 فیج سے) جیسے انزائم شامل ہیں۔ اگرچہ دو ریکومبینیز خاندانوں کے انفرادی اراکین ایک ہی عملی نتائج کے ساتھ رد عمل کا مظاہرہ کر سکتے ہیں، لیکن خاندان ایک دوسرے سے غیر متعلقہ ہیں، جن میں مختلف پروٹین ڈھانچے اور رد عمل کے طریقہ کار ہوتے ہیں۔ ٹائروسین ریکومبینسیس کے برعکس، سیرائن ریکومبینسیس انتہائی ماڈیولر ہوتے ہیں، جیسا کہ پہلے بائیو کیمیکل مطالعات سے اشارہ کیا گیا تھا اور بعد میں کرسٹلگرافک ڈھانچے سے ظاہر ہوا تھا۔ جینیاتی ہیرا پھیری کے اوزار کے طور پر پروٹین کو دوبارہ جوڑنے کی کوشش کرتے وقت ان پروٹین ڈھانچوں کا علم مفید ثابت ہو سکتا ہے۔ دو ڈی این اے سائٹس کے درمیان میکانزم ریکومبینیس انزائم کے ذریعے ان سائٹس کی شناخت اور بائنڈنگ سے شروع ہوتا ہے-دو الگ الگ ڈبل اسٹرینڈڈ ڈی این اے مالیکیولز میں سے ہر ایک پر ایک سائٹ، یا ایک ہی مالیکیول کے کم از کم دو دور دراز حصے۔ اس کے بعد مطابقت پذیری، یعنی۔ سنپیٹک کمپلیکس بنانے کے لیے سائٹس کو اکٹھا کرنا۔ یہ اس سنپیٹک کمپلیکس کے اندر ہے کہ اسٹرینڈ کا تبادلہ ہوتا ہے، کیونکہ ڈی این اے کو الگ کیا جاتا ہے اور کنٹرولڈ ٹرانس ایسٹریفیکیشن رد عمل کے ذریعے دوبارہ شامل کیا جاتا ہے۔ اسٹرینڈ ایکسچینج کے دوران، ہر ڈبل اسٹرینڈڈ ڈی این اے مالیکیول کو ریکگنیشن سائٹ کے کراس اوور ریجن کے اندر ایک مقررہ مقام پر کاٹا جاتا ہے، جس سے ایک ڈی آکسی رائبوس ہائیڈروکسیل گروپ خارج ہوتا ہے، جبکہ ریکومبینیز انزائم ڈی این اے بیکبون فاسفیٹ کے ساتھ ایک عارضی کوولینٹ بانڈ بناتا ہے۔ نیوکلیوفیلک سیرائن یا ٹائروسین کے باقیات کے ہائیڈروکسیل گروپ کے درمیان یہ فاسفوڈیسٹر بانڈ ڈی این اے کو الگ کرنے میں خرچ ہونے والی توانائی کو محفوظ رکھتا ہے۔ اس بانڈ میں ذخیرہ شدہ توانائی کو بعد میں دوسرے ڈی این اے مالیکیول پر متعلقہ ڈی آکسی رائبوس ہائیڈروکسیل گروپ میں ڈی این اے کے دوبارہ شامل ہونے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ اس لیے پورا رد عمل بیرونی توانائی سے بھرپور کوفیکٹرز جیسے اے ٹی پی کی ضرورت کے بغیر آگے بڑھتا ہے۔ اگرچہ ٹائروسین اور سیرائن ریکومبینیس دونوں کے لیے بنیادی کیمیائی رد عمل ایک جیسا ہے، لیکن ان کے درمیان کچھ فرق ہیں۔ ٹائروسین ریکومبینیسز، جیسے کہ کری یا ایف ایل پی، ایک وقت میں ایک ڈی این اے اسٹرینڈ کو 6-8 بی پی سے الگ کرتے ہیں، جو اسٹرینڈ کے 3 'سرے کو ٹائروسین نیوکلیوفائل کے ہائیڈروکسیل گروپ سے جوڑتے ہیں (شکل۔ 1)۔ اس کے بعد اسٹرینڈ ایکسچینج ایک کراسڈ اسٹرینڈ انٹرمیڈیٹ کے ذریعے آگے بڑھتا ہے جو ہالیڈے جنکشن سے ملتا جلتا ہے جس میں صرف ایک جوڑی اسٹرینڈز کا تبادلہ کیا گیا ہے۔ سیرائن ریکومبینیسز کا طریقہ کار اور کنٹرول بہت کم اچھی طرح سے سمجھا جاتا ہے۔ انزائموں کا یہ گروپ صرف 1990 کی دہائی کے وسط میں دریافت ہوا تھا اور اب بھی نسبتا چھوٹا ہے۔ اب کلاسیکی اراکین گاما-ڈیلٹا اور ٹی این 3 حل کرتے ہیں، بلکہ نئے اضافے جیسے φC31 -، Bxb1 -، اور R4 انٹیگریز، چاروں ڈی این اے اسٹرینڈز کو بیک وقت ان نکات پر کاٹتے ہیں جو 2 بی پی (شکل۔ 2)۔ کلیویج کے دوران، ایک پروٹین-ڈی این اے بانڈ ایک ٹرانس ایسٹیریفکیشن رد عمل کے ذریعے تشکیل پاتا ہے، جس میں ایک فاسفوڈیسٹر بانڈ کو کلیویج سائٹ پر 5 'فاسفیٹ اور محفوظ سیرائن کے باقیات کے ہائیڈروکسیل گروپ (ریزولوس میں S10) کے درمیان فاسفوسرین بانڈ سے تبدیل کیا جاتا ہے۔ یہ ابھی تک مکمل طور پر واضح نہیں ہے کہ ڈی این اے کو الگ کرنے کے بعد اسٹرینڈ کا تبادلہ کیسے ہوتا ہے۔ تاہم، یہ دکھایا گیا ہے کہ پروٹین سے ہم آہنگی سے منسلک ہوتے ہوئے تاروں کا تبادلہ ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں 180° کی خالص گردش ہوتی ہے۔ ان حقائق کا سب سے زیادہ حوالہ دیا گیا (لیکن واحد نہیں) ماڈل "سب یونٹ گردش ماڈل" (شکل۔ 2)۔ ماڈل سے آزاد، ڈی این اے ڈوپلیکس پروٹین کمپلیکس کے باہر واقع ہوتے ہیں، اور اسٹرینڈ ایکسچینج کو حاصل کرنے کے لیے پروٹین کی بڑی حرکت کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس صورت میں ریکومبینیشن سائٹس قدرے غیر متناسب ہوتی ہیں، جو انزائم کو سائٹ کے بائیں اور دائیں سروں کو الگ کرنے کی اجازت دیتی ہے۔ مصنوعات تیار کرتے وقت، بائیں سرے ہمیشہ ان کے پارٹنر سائٹس کے دائیں سرے پر جڑے ہوتے ہیں، اور اس کے برعکس۔ اس کی وجہ سے ریکومبینیشن مصنوعات میں مختلف ریکومبینیشن ہائبرڈ سائٹس کو دوبارہ تشکیل دیا جاتا ہے۔ اوپر اور نیچے کے اسٹرینڈ ایکسچینج کے متزلزل پوائنٹس کے درمیان غیر متناسب "اوورلیپ" ترتیب کی وجہ سے بائیں سروں کو بائیں یا دائیں سے دائیں جوڑنے سے گریز کیا جاتا ہے، جو ٹائروسین ریکومبینیسز کے ذریعہ استعمال ہونے والے طریقہ کار کے بالکل برعکس ہے۔ مثال کے طور پر، کری-ریکومبنیز کے ذریعہ اتپریرک ہونے والا رد عمل، دونوں سائٹوں سے متصل ڈی این اے کے حصے کو نکالنے کا باعث بن سکتا ہے (شکل۔ 3 اے)، لیکن یہ فلیکڈ ڈی این اے سیگمنٹ کی واقفیت کے انضمام یا الٹ کا باعث بھی بن سکتا ہے (شکل۔ 3 بی)۔ رد عمل کا نتیجہ کیا ہوگا اس کا تعین بنیادی طور پر متعلقہ مقامات اور سائٹوں کی سمتوں سے ہوتا ہے جنہیں دوبارہ جوڑنا ہے، بلکہ زیر بحث سائٹ کے مخصوص نظام کی فطری خاصیت سے بھی ہوتا ہے۔ اخراج اور الٹ تب ہوتے ہیں جب ایک ہی مالیکیول (انٹرا مالیکیولر ریکومبینیشن) پر پائے جانے والے دو مقامات کے درمیان ریکومبینیشن ہوتی ہے، اور اگر سائٹس بالترتیب ایک ہی (براہ راست دہرانے) یا مخالف سمت (الٹا دہرانے) میں ہوں۔ دوسری طرف، اگر دوبارہ ملاپ ان جگہوں پر ہوتا ہے جو دو مختلف ڈی این اے مالیکیولز (انٹر مالیکیولر ریکومبینیشن) پر واقع ہیں، بشرطیکہ ان میں سے کم از کم ایک مالیکیول سرکلر ہو۔ زیادہ تر سائٹ کے لیے مخصوص نظام انتہائی مخصوص ہوتے ہیں، جو ان مختلف قسم کے رد عمل میں سے صرف ایک کو متحرک کرتے ہیں، اور ان سائٹس کو نظر انداز کرنے کے لیے تیار ہوئے ہیں جو "غلط" سمت میں ہیں۔ یہ بھی دیکھیں کہ کری ریکومبنیز کری-لوکس ریکومبنیشن ایف ایل پی-ایف آر ٹی ریکومبنیشن جینیاتی ریکومبنیشن ہومیولوگس ریکومبنیشن ریکومبنیز-میڈیٹڈ کیسٹ ایکسچینج سائٹ مخصوص ریکومبنیز ٹیکنالوجی حوالہ جات بائیوٹیکنالوجی سیلولر عمل جینیات تکنیک سالماتی حیاتیات سالماتی جینیات