Solenoid (DNA)
کرومیٹن کی سولینائڈ ساخت 30 این ایم فائبر کی ساخت کے لیے ایک نمونہ ہے۔ یہ ایک ثانوی کرومیٹن ڈھانچہ ہے جو یوکرائیوٹک ڈی این اے کو مرکزے میں پیک کرنے میں مدد کرتا ہے۔ پس منظر کرومیٹن کو سب سے پہلے والتھر فلیمنگ نے داغ لگانے کے لیے انیلین رنگوں کا استعمال کرتے ہوئے دریافت کیا تھا۔ 1974 میں، راجر کارنبرگ نے پہلی بار یہ تجویز پیش کی تھی کہ کرومیٹن ہسٹون آکٹمر کی دہرائی جانے والی اکائی اور ڈی این اے کے تقریبا 200 بیس جوڑوں پر مبنی تھا۔ سولینائڈ ماڈل سب سے پہلے 1976 میں جان فنچ اور ایرون کلگ نے تجویز کیا تھا۔ انہوں نے ساخت کے اپنے ماڈل کا تعین کرنے کے لیے الیکٹران مائکروسکوپی امیجز اور ایکس رے ڈفریکشن پیٹرن کا استعمال کیا۔ یہ پہلا ماڈل تھا جو 30 این ایم فائبر کی ساخت کے لیے تجویز کیا گیا تھا۔ نیوکلئس میں ساخت ڈی این اے نیوکلیوسومز کے ارد گرد لپٹا ہوتا ہے، جو بنیادی ہسٹون پروٹین سے بنے ہسٹون آکٹمر ہوتے ہیں۔ دو ہسٹون ایچ 2 اے-ایچ 2 بی ڈائمر، دو ہسٹون ایچ 3 پروٹین، اور دو ہسٹون ایچ 4 پروٹین۔ بنیادی کرومیٹن ڈھانچہ، سب سے کم پیک شدہ شکل، 11 این ایم، یا "تار پر موتیوں" کی شکل ہے، جہاں ڈی این اے نسبتا باقاعدہ وقفوں پر نیوکلیوسومز کے گرد لپیٹا جاتا ہے، جیسا کہ راجر کارنبرگ نے تجویز کیا تھا۔ ہسٹون ایچ 1 پروٹین اس جگہ سے جڑا ہوتا ہے جہاں ڈی این اے نیوکلیوسوم میں داخل ہوتا ہے اور باہر نکلتا ہے، ہسٹون کور کے ارد گرد 147 بیس جوڑوں کو لپیٹتا ہے اور نیوکلیوسوم کو مستحکم کرتا ہے، یہ ساخت ایک کرومیٹوسوم ہے۔ سولینائڈ ڈھانچے میں، نیوکلیوسومز جوڑ جاتے ہیں اور اسٹیک کیے جاتے ہیں، جس سے ہیلکس بنتا ہے۔ وہ جھکے ہوئے لنکر ڈی این اے کے ذریعے جڑے ہوئے ہیں جو ہیلکس میں ایک دوسرے سے متصل ترتیب وار نیوکلیوسومز کو پوزیشن دیتے ہیں۔ نیوکلیوسومز کو ہسٹون H1 پروٹین کے ساتھ مرکز کی طرف رخ کرتے ہوئے رکھا جاتا ہے جہاں وہ پولیمر بناتے ہیں۔ فنچ اور کلگ نے طے کیا کہ ہیلیکل ڈھانچے کا صرف ایک نقطہ آغاز ہے کیونکہ انہوں نے زیادہ تر 11 این ایم کے چھوٹے پچ زاویوں کا مشاہدہ کیا، جو کہ نیوکلیوسوم کے قطر کے برابر ہے۔ ہیلکس کے ہر موڑ میں تقریبا 6 نیوکلیوسوم ہوتے ہیں۔ فنچ اور کلگ نے دراصل فی باری نیوکلیوسومز کی ایک وسیع رینج کا مشاہدہ کیا لیکن انہوں نے اسے چپٹا کرنے کے لیے رکھا۔ فنچ اور کلگ کی الیکٹران خوردبین تصاویر میں نظر آنے والی تفصیل کی کمی تھی اس لیے وہ پچ کے علاوہ ہیلیکل پیرامیٹرز کا تعین کرنے سے قاصر تھے۔ مزید حالیہ الیکٹران خوردبین تصاویر سولینائڈ ڈھانچوں کے طول و عرض کی وضاحت کرنے میں کامیاب رہی ہیں اور اسے بائیں ہاتھ کے ہیلکس کے طور پر شناخت کیا ہے۔ سولینائڈز کی ساخت لنکر ڈی این اے کی لمبائی میں ہونے والی تبدیلیوں کے لیے غیر حساس ہوتی ہے۔ فنکشن سولینائڈ ڈھانچے کا سب سے واضح کام ڈی این اے کو پیک کرنے میں مدد کرنا ہے تاکہ یہ نیوکلئس میں فٹ ہونے کے لیے کافی چھوٹا ہو۔ یہ ایک بڑا کام ہے کیونکہ ممالیہ کے خلیے کے مرکزے کا قطر تقریبا 6 مائیکرو میٹر ہوتا ہے، جبکہ ایک انسانی خلیے میں ڈی این اے صرف 2 میٹر سے زیادہ لمبا ہوتا اگر اسے کھولا جاتا۔ "تار پر موتیوں" کی ساخت ڈی این اے کو 7 گنا چھوٹا کر سکتی ہے۔ سولینائڈ ڈھانچہ اسے 40 گنا چھوٹا کر سکتا ہے۔ جب ڈی این اے کو سولینائڈ ڈھانچے میں کمپیکٹ کیا جاتا ہے تب بھی بعض علاقوں میں ٹرانسکرپشن کے طور پر فعال ہو سکتا ہے۔ یہ ثانوی کرومیٹن ڈھانچہ ہے جو اس نقل کے جبر کے لیے اہم ہے کیونکہ ویوو میں فعال جین بڑے ترتیری کرومیٹن ڈھانچوں میں جمع ہوتے ہیں۔ تشکیل بہت سے عوامل ہیں جو اس بات پر اثر انداز ہوتے ہیں کہ سولینائڈ ڈھانچہ تشکیل پائے گا یا نہیں۔ کچھ عوامل 30 این ایم فائبر کی ساخت کو تبدیل کرتے ہیں، اور کچھ اسے اس علاقے میں مکمل طور پر بننے سے روکتے ہیں۔ آئنوں کا ارتکاز، خاص طور پر ڈیویلینٹ کیٹیشن 30 این ایم فائبر کی ساخت کو متاثر کرتا ہے، یہی وجہ ہے کہ فنچ اور کلگ چیلیٹنگ ایجنٹوں کی موجودگی میں سولینائڈ ڈھانچے بنانے کے قابل نہیں تھے۔ ہسٹون H2A اور ہسٹون H2B پروٹین کی سطح پر ایک تیزابی پیچ ہوتا ہے جو ملحقہ نیوکلیوسومز میں ہسٹون H4 پروٹین کی دم کے ساتھ تعامل کرتا ہے۔ یہ تعاملات سولینائڈ کی تشکیل کے لیے اہم ہیں۔ ہسٹون متغیرات سولینائڈ کی تشکیل کو متاثر کر سکتے ہیں، مثال کے طور پر H2A.Z H2A کا ایک ہسٹون متغیر ہے، اور اس میں H2A کے مقابلے میں زیادہ تیزابی پیچ ہوتا ہے، لہذا H2A.Z کا ہسٹون H4 دموں کے ساتھ مضبوط تعامل ہوگا اور شاید سولینائڈ کی تشکیل میں معاون ہوگا۔ ہسٹون ایچ 4 دم 30 این ایم ریشوں کی تشکیل کے لیے ضروری ہے۔ تاہم، بنیادی ہسٹون دموں کی ایسیٹیلیشن ڈی این اے اور نیوکلیوسومز کے درمیان تعاملات کو غیر مستحکم کرکے کرومیٹن کے فولڈنگ کو متاثر کرتی ہے، جس سے ہسٹون ماڈیولیشن سولینائڈ ڈھانچے میں ایک اہم عنصر بن جاتا ہے۔ H4K16 کا ایسیٹیلیشن (لائسین جو ہسٹون H4 کے N-ٹرمینل سے 16 واں امینو ایسڈ ہے) 30 nm فائبر کی تشکیل کو روکتا ہے۔ 30 این ایم فائبر کو سڑنے کے لیے، مثال کے طور پر اسے نقل کرنے کے لیے، ایچ 4 کے 16 ایسیٹیلیشن اور ہسٹون ایچ 1 پروٹین کو ہٹانے دونوں کی ضرورت ہوتی ہے۔ مزید پیکیجنگ کرومیٹن ایک ترتیری کرومیٹن ڈھانچہ تشکیل دے سکتا ہے اور تقریبا 700 این ایم قطر والے سپر کوئلز بنا کر سولینائڈ ڈھانچے سے بھی آگے کمپیکٹ کیا جا سکتا ہے۔ یہ سپر کوئل ڈی این اے کے علاقوں سے تشکیل پاتا ہے جسے اسکیفولڈ/میٹرکس اٹیچمنٹ ریجنز (ایس ایم اے آر) کہا جاتا ہے جو نیوکلئس میں ایک مرکزی اسکیفولڈنگ میٹرکس سے منسلک ہوتا ہے جس سے 4.5 اور 112 کلو بیس جوڑوں کے درمیان سولینائڈ کرومیٹن کے لوپس بنتے ہیں۔ سنٹرل اسکیفولڈنگ میٹرکس خود کمپکشن کی ایک اضافی پرت کے لیے ایک سرپل شکل بناتا ہے۔ متبادل ماڈل کئی دوسرے ماڈل تجویز کیے گئے ہیں اور 30 این ایم فائبر کی ساخت کے بارے میں ابھی بھی بہت زیادہ غیر یقینی صورتحال ہے۔ یہاں تک کہ حالیہ تحقیق بھی متضاد معلومات پیدا کرتی ہے۔ 30 این ایم فائبر طول و عرض کی الیکٹران مائکروسکوپی پیمائشوں سے ڈیٹا موجود ہے جس میں جسمانی رکاوٹیں ہیں جس کا مطلب ہے کہ اسے صرف سولینائڈ ڈھانچے کی طرح ون اسٹارٹ ہیلیکل ڈھانچے کے ساتھ ماڈل کیا جا سکتا ہے۔ یہ بھی ظاہر کرتا ہے کہ لنکر ڈی این اے کی لمبائی اور طول و عرض کے درمیان کوئی لکیری تعلق نہیں ہے (اس کے بجائے دو الگ الگ کلاسیں ہیں)۔ تجربات کے اعداد و شمار بھی موجود ہیں جو کراس لنکڈ نیوکلیوسومز ہیں جو دو اسٹارٹ ڈھانچے کو ظاہر کرتے ہیں۔ ایسے شواہد موجود ہیں جن سے پتہ چلتا ہے کہ سولینائڈ اور زگ زیگ (دو اسٹارٹ) ڈھانچے دونوں 30 این ایم ریشوں میں موجود ہیں۔ یہ ممکن ہے کہ کرومیٹن کی ساخت پہلے کی طرح ترتیب نہیں دی گئی ہو، یا یہ کہ 30 این ایم فائبر سیٹو میں بھی موجود نہ ہو۔ دو اسٹارٹ ٹوسٹڈ ربن ماڈل دو اسٹارٹ ٹوسٹڈ ربن ماڈل 1981 میں ورسل، اسٹروگاٹز اور ریلی نے تجویز کیا تھا۔ اس ڈھانچے میں دو متوازی ہیلیکس بنانے کے لیے باری باری نیوکلیوسومز اسٹیکنگ شامل ہوتی ہے، جس میں لنک کرنے والا ڈی این اے ہیلیکل محور کو اوپر اور نیچے زگ زگ کرتا ہے۔ دو اسٹارٹ کراس لنکر ماڈل دو اسٹارٹ کراس لنکر ماڈل 1986 میں ولیمز اور دیگر نے تجویز کیا تھا۔ یہ ڈھانچہ، دو اسٹارٹ ٹوسٹڈ ربن ماڈل کی طرح، دو متوازی ہیلیکس بنانے کے لیے باری باری نیوکلیوسومز اسٹیکنگ میں شامل ہوتا ہے، لیکن نیوکلیوسومز ہیلیکس کے مخالف سمتوں پر ہوتے ہیں جن میں ہیلیکل محور کے مرکز میں لنکر ڈی این اے کراسنگ ہوتا ہے۔ سپر بیڈ ماڈل سپر بیڈ ماڈل کو رینز نے 1977 میں تجویز کیا تھا۔ یہ ڈھانچہ دوسرے ماڈلز کی طرح ہیلیکل نہیں ہے، اس کے بجائے یہ کرومیٹن کے ساتھ مجرد گلوبولر ڈھانچوں پر مشتمل ہوتا ہے جو سائز میں مختلف ہوتے ہیں۔ ڈی این اے پیکیجنگ کی کچھ متبادل شکلیں ممالیہ کے سپرم میں کرومیٹن یوکرائیوٹک ڈی این اے کی سب سے زیادہ گاڑھا شکل ہے، یہ نیوکلیوسومز کے بجائے پروٹیمینز کے ذریعے پیک کیا جاتا ہے، جبکہ پروکیریوٹس اپنے ڈی این اے کو سپر کوائلنگ کے ذریعے پیک کرتے ہیں۔ حوالہ جات بیرونی روابط ایرون کلگ ویب آف اسٹوریز: دی سولینائڈ ماڈل مالیکیولر جینیٹکس ڈی این اے پر اپنی زندگی کی کہانی سناتے ہیں