Proteorhodopsin
پروٹیورہوڈوپسن (جسے پی آرہوڈوپسن بھی کہا جاتا ہے) ٹرانس میمبرین پروٹین کا ایک خاندان ہے جو ریٹنا کو روشنی کی ثالثی فعالیت کے لیے کروموفور کے طور پر استعمال کرتا ہے، اس صورت میں، ایک پروٹون پمپ۔ pRhodopsin سمندری پلینکٹونک بیکٹیریا، آرکیا اور یوکیریوٹس (پروٹی) میں پایا جاتا ہے، لیکن یہ سب سے پہلے بیکٹیریا میں دریافت ہوا تھا۔ اس کا نام پروٹوبیکٹیریا (جسے اب سیوڈوموناڈوٹا کہا جاتا ہے) سے ماخوذ ہے جس کا نام قدیم یونانی Πρωτεύς (پروٹیئس) کے نام پر رکھا گیا تھا، ایک ابتدائی سمندری دیوتا جس کا ذکر ہومر نے "سمندر کا بوڑھا آدمی" کے طور پر کیا ہے، اس کے گلابی رنگ کی وجہ سے "گلاب" کے لیے χοδος (rhódon)، اور "نظر" کے لیے τχιις (اوپسس)۔ خاندان کے کچھ افراد، ہومولوگس روڈوپسین جیسے روغن، یعنی۔ بیکٹیریا ہڈوپسن (جن میں سے 800 سے زیادہ اقسام ہیں) میں اوپسن جیسے حسی افعال ہوتے ہیں، جو بصری فوٹو ٹرانسڈکشن کے لیے لازمی ہیں۔ ان میں سے بہت سے حسی افعال نامعلوم ہیں-مثال کے طور پر، انسانی ریٹنا میں نیوروپسن کا فنکشن۔ اراکین کو سبز اور نیلے رنگ کی مرئی روشنی سمیت مختلف جذب سپیکٹرم کے لیے جانا جاتا ہے۔ پروٹیورہوڈوپسن (پی آر یا پی آرہوڈوپسن) پہلی بار 2000 میں بیکٹیریل مصنوعی کروموسوم کے اندر پہلے سے غیر کاشت شدہ سمندری گاماپروٹوبیکٹیریا سے دریافت کیا گیا تھا، جو اب بھی صرف ان کے رائبوٹائپ میٹاجینومک ڈیٹا، ایس اے آر 86 کے ذریعے حوالہ دیا جاتا ہے۔ گاماپروٹوبیکٹیریا کی مزید اقسام، گرام مثبت اور گرام منفی دونوں، پروٹین کو ظاہر کرنے کے لیے پائی گئیں۔ مشرقی بحر الکاہل، وسطی شمالی بحر الکاہل اور جنوبی سمندر، انٹارکٹیکا سے بیکٹیریا کا اظہار کرنے والے پروٹورہوڈوپسن کے تقسیم کے نمونے حاصل کیے گئے ہیں۔ اس کے بعد بحیرہ روم، بحیرہ احمر، بحیرہ سارگاسو، اور بحیرہ جاپان اور شمالی سمندر کے نمونوں میں پروٹیورہوڈوپسن کی مختلف اقسام کے جینوں کی نشاندہی کی گئی ہے۔ پروٹیورہوڈوپسین کی مختلف قسمیں تصادفی طور پر نہیں پھیلتی ہیں، لیکن مخصوص ہولوپروٹین کی ترتیب کے زیادہ سے زیادہ جذب-ٹیوننگ کی بنیاد پر گہرائی کے میلان کے ساتھ منتشر ہوتی ہیں۔ یہ بنیادی طور پر پانی کے ذریعے برقی مقناطیسی جذب کی وجہ سے ہوتا ہے جو گہرائی سے متعلق طول موج کے میلان پیدا کرتا ہے۔ آکسیریس مرینا سبز جذب کرنے والے پروٹورہوڈوپسن (L109 گروپ کا نتیجہ) کے ساتھ ایک ڈینوفلیجلیٹ پروٹسٹ ہے جو زیادہ تر اتلی لہر کے تالابوں اور ساحلوں میں موجود ہے، جہاں سبز روشنی اب بھی دستیاب ہے۔ کارلوڈینیم مائکرم، ایک اور ڈائنولاجیلیٹ، نیلے رنگ کے ٹیونڈ پروٹیورہوڈوپسن (E109) کا اظہار کرتا ہے جس کا تعلق اس کے گہرے پانی کی عمودی نقل مکانی سے ہو سکتا ہے۔ او مرینا کو اصل میں ایک ہیٹروٹروف سمجھا جاتا تھا، تاہم پروٹورہوڈوپسن فعال طور پر اہم انداز میں حصہ لے سکتا ہے، کیونکہ یہ سب سے زیادہ کثرت سے ظاہر ہونے والا جوہری جین تھا اور اس کے علاوہ، حیاتیات میں غیر مساوی طور پر منتشر ہوتا ہے، جس سے کچھ آرگنیل جھلی کی تقریب کا پتہ چلتا ہے۔ اس سے پہلے واحد معروف یوکرائیوٹک شمسی توانائی منتقل کرنے والے پروٹین فوٹو سسٹم I اور فوٹو سسٹم II تھے۔ یہ قیاس کیا گیا ہے کہ لیٹرل جین کی منتقلی وہ طریقہ ہے جس کے ذریعے پروٹیورہوڈوپسن نے متعدد فائیلا میں اپنا راستہ بنایا ہے۔ بیکٹیریا، آرکیا اور یوکریا سبھی فوٹک زون کو آباد کرتے ہیں جہاں وہ روشنی میں آتے ہیں۔ پروٹیورہوڈوپسن اس زون کے ذریعے پھیلنے میں کامیاب رہا ہے، لیکن پانی کے کالم کے دوسرے حصوں میں نہیں۔ ٹیکسونومی پروٹیورہوڈوپسن کا تعلق اسی طرح کے ریٹینیلڈین پروٹین کے خاندان سے ہے، جو اس کے آرکیئل ہومولوگس ہیلورہوڈوپسن اور بیکٹیریئرہوڈوپسن سے ملتا جلتا ہے۔ حسی روڈوپسن کو فرانز کرسچن بول نے 1876 میں دریافت کیا تھا۔ بیکٹیریئر ہوڈوپسن 1971 میں دریافت کیا گیا تھا اور اس کا نام 1973 میں رکھا گیا تھا اور فی الحال یہ صرف آرکیا میں موجود ہے، بیکٹیریا میں نہیں۔ ہیلورہوڈوپسن کو پہلی بار 1977 میں دریافت کیا گیا اور اس کا نام رکھا گیا۔ بیکٹیریئر ہوڈوپسن اور ہیلور ہوڈوپسن دونوں صرف آرکیا میں موجود ہیں جبکہ پروٹیور ہوڈوپسن بیکٹیریا، آرکیا اور یوکیریوٹس میں پھیلا ہوا ہے۔ پروٹیورہوڈوپسن سات ٹرانس میمبرین α-ہیلسیس ریٹینل کا اشتراک کرتا ہے جو ساتویں ہیلکس (ہیلکس جی) میں ایک شیف بیس میکانزم کے ذریعہ لائسین کے باقیات سے جڑا ہوا ہے۔ بیکٹیریئر ہوڈوپسن، پروٹیور ہوڈوپسن کی طرح، روشنی سے چلنے والا پروٹون پمپ ہے۔ حسی روڈوپسن ایک جی جوڑا ہوا پروٹین ہے جو نظر میں شامل ہوتا ہے۔ فعال سائٹ اس کے بہتر معروف آرکیئل ہومولوگ بیکٹیریئرہوڈوپسن کے مقابلے میں، بیکٹیریئرہوڈوپسن میکانزم کے لیے معروف اہمیت کے زیادہ تر فعال سائٹ کے باقیات پروٹیورہوڈوپسن میں محفوظ ہیں۔ ترتیب کی مماثلت نمایاں طور پر محفوظ نہیں ہے، تاہم، ہیلو-یا بیکٹیریو-روڈوپسن سے۔ فعال سائٹ کے باقیات آرگ 82، ایس پی 85 (بنیادی پروٹون قبول کنندہ)، ایس پی 212 اور لائس 216 (ریٹینل شیف بیس بائنڈنگ سائٹ) کے ہومولوگس کو پروٹورہوڈوپسن میں آرگ 94، ایس پی 97، ایس پی 227 اور لائس 131 کے طور پر محفوظ کیا جاتا ہے۔ تاہم، پروٹیورہوڈوپسن میں، کوئی کاربوکسلک ایسڈ کے باقیات نہیں ہوتے ہیں جو براہ راست گلو 194 یا گلو 204 بیکٹیریاورہوڈوپسن (یا گلو 108 اور 204 بیکروڈوپسن قسم پر منحصر ہوتے ہیں) کے لیے یکساں ہوتے ہیں، جن کے بارے میں خیال کیا جاتا ہے کہ وہ ماورائے خلیے کی سطح پر پروٹون کی رہائی کے راستے میں شامل ہوتے ہیں۔ تاہم، ایس پی 97 اور آرگ 94 اس فعالیت کو قریبی باقیات کی قربت کے بغیر تبدیل کر سکتے ہیں جیسا کہ بیکٹیریورہوڈوپسن میں ہوتا ہے۔ سیراکیوز یونیورسٹی کے شعبہ کیمسٹری نے فیصلہ کن طور پر دکھایا کہ ایسپ 97 پروٹون ریلیز گروپ نہیں ہو سکتا کیونکہ ریلیز مجبور کرنے والے حالات میں ہوئی جس کے تحت ایسپرٹک ایسڈ گروپ پروٹونٹڈ رہا۔ لگینڈ روڈوپسین ہیلوپروٹین خاندان لگینڈ ریٹینل کا اشتراک کرتا ہے، جو وٹامن اے کی بہت سی اقسام میں سے ایک ہے۔ ریٹینل ایک مربوط پولی غیر سیر شدہ کروموفور (پولین) ہے، جو گوشت خور غذا سے یا کیروٹین کے راستے (β-کیروٹین 15,15 '-مونوکسیجنیز) سے حاصل ہوتا ہے۔ فنکشن پروٹیورہوڈوپسن بیکٹیریئرہوڈوپسن سے ملتے جلتے میکانزم کے ذریعے روشنی سے چلنے والے H + پمپ کے طور پر زمین کے سمندروں میں کام کرتا ہے۔ جیسا کہ بیکٹیریورہوڈوپسن میں ہوتا ہے، پروٹورہوڈوپسن کا ریٹنا کروموفور لائس231 پر پروٹونٹڈ شیف بیس کے ذریعے اپوپروٹین سے ہم آہنگی سے جڑا ہوتا ہے۔ غیر فوٹولائزڈ پروٹورہوڈوپسن میں ریٹنا کروموفور کی ترتیب بنیادی طور پر آل ٹرانس ہوتی ہے، اور روشنی کے ساتھ روشنی پر 13-سی آئی ایس پر آئسومیرائز ہوتی ہے۔ ایف ٹی آئی آر اور یو وی وزیبل سپیکٹروسکوپی پر مبنی مکمل پروٹیورہوڈوپسن فوٹو سائیکل کے کئی ماڈل تجویز کیے گئے ہیں۔ وہ بیکٹیریئرہوڈوپسن کے لیے قائم شدہ فوٹو سائیکل ماڈل سے ملتے جلتے ہیں۔ ای کولی میں مکمل پروٹیورہوڈوپسن پر مبنی فوٹو سسٹمز دریافت اور ظاہر کیے گئے ہیں، جو انہیں ریٹنا یا پریکسرز کی بیرونی ضرورت کے بغیر اے ٹی پی نسل کے لیے اضافی ہلکی ثالثی توانائی میلان کی صلاحیت فراہم کرتے ہیں۔ پی آر کے ساتھ، فوٹوپیگمنٹ بائیوسینتھیٹک راستے کے لیے جین پانچ دیگر پروٹین کوڈ۔ جینیاتی انجینئرنگ اگر پروٹیورہوڈوپسن کے لیے جین ای کولی میں ڈالا جاتا ہے اور ان ترمیم شدہ بیکٹیریا کو ریٹنا دیا جاتا ہے، تو وہ روغن کو اپنی خلیے کی جھلی میں شامل کر لیں گے اور روشنی کی موجودگی میں H + پمپ کریں گے۔ ایک گہرا جامنی رنگ روشنی کے جذب ہونے کی وجہ سے واضح طور پر تبدیل شدہ کالونیوں کا نمائندہ ہے۔ پروٹون گریڈینٹس کو دیگر جھلی پروٹین ڈھانچوں کو طاقت دینے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے یا پھپھوندی کی قسم کے آرگنیل کو تیزابیت دینے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ یہ مزید ظاہر کیا گیا کہ پروٹورہوڈوپسن سے پیدا ہونے والے پروٹون میلان کو اے ٹی پی پیدا کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ گیلری حوالہ جات بیکٹیریل پروٹین انٹیگرل جھلی پروٹین فوٹو سنتھیسز