16S ribosomal RNA
16 ایس رائبوسومل آر این اے (یا 16 ایس آر آر این اے) ایک پروکیریوٹک رائبوسوم (ایس ایس یو آر آر این اے) کے 30 ایس ذیلی یونٹ کا آر این اے جزو ہے۔ یہ شائن-ڈلگرنو ترتیب سے جڑا ہوا ہے اور زیادہ تر ایس ایس یو ڈھانچہ فراہم کرتا ہے۔ اس کے لیے کوڈنگ کرنے والے جینوں کو 16 ایس آر آر این اے جین کہا جاتا ہے اور جین کے اس خطے کے ارتقاء کی سست شرحوں کی وجہ سے انہیں فائیلوجینیز کی تعمیر نو میں استعمال کیا جاتا ہے۔ کارل ویز اور جارج ای فاکس ان دو لوگوں میں سے تھے جنہوں نے 1977 میں فائیلوجینیٹکس میں 16 ایس آر آر این اے کے استعمال کا آغاز کیا۔ 16S rRNA جین کے متعدد سلسلے ایک بیکٹیریا کے اندر موجود ہو سکتے ہیں۔ افعال بڑے (23S) رائبوسومل آر این اے کی طرح، اس کا ساختی کردار ہوتا ہے، جو رائبوسومل پروٹین کی پوزیشنوں کی وضاحت کرنے والے سکافولڈ کے طور پر کام کرتا ہے۔ 3-اینڈ میں اینٹی شائن-ڈالگارنو سیکوینس ہوتا ہے، جو ایم آر این اے پر اے یو جی اسٹارٹ کوڈن سے اوپر کی طرف جڑا ہوتا ہے۔ 16 ایس آر این اے کا 3-اختتام پروٹین ایس 1 اور ایس 21 سے جڑا ہوا ہے جو پروٹین کی ترکیب کے آغاز میں شامل ہونے کے لیے جانا جاتا ہے۔ 23 ایس کے ساتھ تعامل، دو رائبوسومل ذیلی اکائیوں (50 ایس اور 30 ایس) کے بائنڈنگ میں مدد کرتا ہے۔ 1492 اور 1493 میں ایڈینائن کے باقیات کے این 1 ایٹم اور ایم آر این اے ریڑھ کی ہڈی کے 2 او ایچ گروپ کے درمیان ہائیڈروجن بانڈ بنا کر اے سائٹ میں درست کوڈن-اینٹیکوڈن جوڑی کو مستحکم کرتا ہے۔ ڈھانچہ یونیورسل پرائمرز 16 ایس آر آر این اے جین کو فائیلوجنیٹک مطالعات کے لیے استعمال کیا جاتا ہے کیونکہ یہ بیکٹیریا اور آرکیا کی مختلف انواع کے درمیان انتہائی محفوظ ہے۔ کارل ویز نے 1977 میں 16 ایس آر آر این اے کے اس استعمال کا آغاز کیا۔ یہ تجویز کیا جاتا ہے کہ 16S rRNA جین کو ایک قابل اعتماد سالماتی گھڑی کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے کیونکہ دور سے متعلق بیکٹیریل نسبوں سے 16S rRNA ترتیبات میں اسی طرح کی فعالیت دکھائی گئی ہے۔ کچھ تھرموفیلک آرکیا (مثال کے طور پر۔ آرڈر تھرموپروٹیلز) میں 16 ایس آر آر این اے جین انٹرن ہوتے ہیں جو انتہائی محفوظ علاقوں میں واقع ہوتے ہیں اور "یونیورسل" پرائمرز کی اینیلنگ کو متاثر کر سکتے ہیں۔ مائٹوکونڈریل اور کلوروپلاسٹک آر آر این اے کو بھی بڑھایا جاتا ہے۔ سب سے عام پرائمر جوڑی ویسبرگ اور دیگر نے وضع کی تھی۔ (1991) اور فی الحال 27F اور 1492R کے طور پر حوالہ دیا جاتا ہے ؛ تاہم، کچھ ایپلی کیشنز کے لیے چھوٹے ایمپلیکنز ضروری ہو سکتے ہیں، مثال کے طور پر ٹائٹینیم کیمسٹری کے ساتھ 454 سیکوینسنگ کے لیے پرائمر جوڑی 27F-534R جو V1 سے V3 کا احاطہ کرتی ہے۔ اکثر 27F کے بجائے 8F استعمال کیا جاتا ہے۔ دونوں پرائمر تقریبا ایک جیسے ہیں، لیکن 27 ایف میں سی کے بجائے ایم ہے۔ 8 ایف کے مقابلے میں اے جی اے جی ٹی ٹی جی اے ٹی سی ایم ٹی جی سی ٹی سی اے جی۔ پی سی آر اور این جی ایس ایپلی کیشنز انتہائی محفوظ پرائمر بائنڈنگ سائٹس کے علاوہ، 16 ایس آر آر این اے جین کے سلسلے میں ہائپر ویری ایبل ریجنز ہوتے ہیں جو بیکٹیریا کی شناخت کے لیے مفید پرجاتیوں کے مخصوص دستخطی سلسلے فراہم کر سکتے ہیں۔ نتیجے کے طور پر، 16S rRNA جین کی ترتیب طبی مائکروبیولوجی میں بیکٹیریل شناخت کے فینوٹائپک طریقوں کے تیز رفتار اور سستے متبادل کے طور پر رائج ہو گئی ہے۔ اگرچہ یہ اصل میں بیکٹیریا کی شناخت کے لیے استعمال کیا گیا تھا، 16S ترتیب بعد میں بیکٹیریا کو مکمل طور پر نئی نوع، یا یہاں تک کہ نسل میں دوبارہ درجہ بندی کرنے کے قابل پایا گیا۔ اسے نئی انواع کو بیان کرنے کے لیے بھی استعمال کیا گیا ہے جن کی کبھی کامیابی سے پرورش نہیں ہوئی۔ بہت سی لیبز میں تیسری نسل کی ترتیب آنے کے ساتھ، گھنٹوں کے اندر اندر ہزاروں 16 ایس آر آر این اے ترتیبات کی بیک وقت شناخت ممکن ہے، جس سے میٹاجینومک مطالعات کی اجازت ملتی ہے، مثال کے طور پر گٹ فلورا کی۔ ہائپر ویری ایبل ریجنز بیکٹیریل 16S جین میں نو ہائپر ویری ایبل ریجنز (V1-V9) ہوتے ہیں، جو تقریبا 30 سے 100 بیس جوڑوں تک لمبے ہوتے ہیں، جو چھوٹے رائبوسومل ذیلی یونٹ کی ثانوی ساخت میں شامل ہوتے ہیں۔ تحفظ کی ڈگری ہائپر ویری ایبل علاقوں کے درمیان وسیع پیمانے پر مختلف ہوتی ہے، زیادہ محفوظ علاقوں کے ساتھ اعلی سطح کی درجہ بندی اور کم محفوظ علاقوں سے نچلی سطحوں، جیسے جینس اور پرجاتیوں سے متعلق ہے۔ اگرچہ پوری 16S ترتیب تمام ہائپر ویری ایبل علاقوں کا موازنہ کرنے کی اجازت دیتی ہے، لیکن تقریبا 1,500 بیس جوڑوں پر یہ متنوع بیکٹیریل کمیونٹیز کی شناخت یا خصوصیت کے مطالعے کے لیے ممنوع طور پر مہنگا ہو سکتا ہے۔ یہ مطالعات عام طور پر الومینا پلیٹ فارم کا استعمال کرتے ہیں، جو 454 پائروسیکوینسنگ اور سینگر سیکوینسنگ سے بالترتیب 50 گنا اور 12,000 گنا کم مہنگے نرخوں پر ریڈز تیار کرتا ہے۔ اگرچہ سستی اور گہری کمیونٹی کوریج کی اجازت دیتی ہے، الومینا سیکوینسنگ صرف ریڈز 75-250 بیس جوڑے لمبے (الومینا میسیک کے ساتھ 300 بیس جوڑے تک) پیدا کرتی ہے، اور کمیونٹی کے نمونوں میں مکمل جین کو قابل اعتماد طریقے سے جمع کرنے کے لیے کوئی قائم شدہ پروٹوکول نہیں ہے۔ مکمل ہائپر ویری ایبل علاقوں کو ایک واحد الومینا رن سے جمع کیا جا سکتا ہے، تاہم، انہیں پلیٹ فارم کے لیے مثالی ہدف بناتا ہے۔ اگرچہ 16S ہائپر ویری ایبل علاقے بیکٹیریا کے درمیان ڈرامائی طور پر مختلف ہو سکتے ہیں، لیکن مجموعی طور پر 16S جین اپنے یوکرائیوٹک ہم منصب (18S رائبوسومل RNA) کے مقابلے میں زیادہ لمبائی کی یکسانیت کو برقرار رکھتا ہے، جو صف بندی کو آسان بنا سکتا ہے۔ مزید برآں، 16S جین میں ہائپر ویری ایبل علاقوں کے درمیان انتہائی محفوظ ترتیبات ہوتے ہیں، جو یونیورسل پرائمرز کے ڈیزائن کو فعال کرتے ہیں جو قابل اعتماد طریقے سے مختلف ٹیکسوں میں 16S ترتیب کے ایک ہی حصے تیار کر سکتے ہیں۔ اگرچہ کوئی ہائپر ویری ایبل خطہ ڈومین سے لے کر انواع تک تمام بیکٹیریا کی درست درجہ بندی نہیں کر سکتا، لیکن کچھ قابل اعتماد طریقے سے مخصوص درجہ بندی کی سطحوں کی پیش گوئی کر سکتے ہیں۔ بہت سے کمیونٹی مطالعات اس وجہ سے V4 جیسے نیم محفوظ ہائپر ویری ایبل علاقوں کا انتخاب کرتے ہیں، کیونکہ یہ فایلم کی سطح پر حل فراہم کر سکتا ہے جیسا کہ مکمل 16S جین۔ جب کہ کم محفوظ علاقے نئی انواع کی درجہ بندی کرنے کے لیے جدوجہد کرتے ہیں جب کہ اعلی درجے کی درجہ بندی نامعلوم ہوتی ہے، وہ اکثر مخصوص پیتھوجینز کی موجودگی کا پتہ لگانے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ چکرورتی اور دیگر کے ایک مطالعے میں۔ 2007 میں، مصنفین نے مختلف قسم کے پیتھوجینز کے V1-V8 علاقوں کی خصوصیت کی تاکہ اس بات کا تعین کیا جا سکے کہ بیماری سے متعلق مخصوص اور وسیع تشخیص کے لیے کون سے ہائپر ویری ایبل علاقے شامل کرنے کے لیے سب سے زیادہ مفید ہوں گے۔ دیگر نتائج کے علاوہ، انہوں نے نوٹ کیا کہ وی 3 خطہ جانچ شدہ تمام پیتھوجینز کے لیے جینس کی شناخت کرنے میں بہترین تھا، اور یہ کہ وی 6 سی ڈی سی کے ذریعے دیکھے جانے والے تمام پیتھوجینز کے درمیان انواع میں فرق کرنے میں سب سے زیادہ درست تھا، بشمول اینتھراکس۔ اگرچہ 16S ہائپر ویری ایبل ریجن تجزیہ بیکٹیریل ٹیکسونومک مطالعات کے لیے ایک طاقتور ذریعہ ہے، لیکن یہ قریب سے متعلق انواع کے درمیان فرق کرنے کے لیے جدوجہد کرتا ہے۔ خاندانوں میں اینٹروبیکٹیریاسی، کلوسٹریڈیاسی، اور پیپٹوسٹریپٹوکوکیسی، انواع مکمل 16S جین میں 99 ٪ ترتیب کی مماثلت کا اشتراک کر سکتی ہیں۔ نتیجے کے طور پر، V4 ترتیبات صرف چند نیوکلیوٹائڈز سے مختلف ہو سکتے ہیں، جس سے حوالہ ڈیٹا بیس کم درجہ بندی کی سطح پر ان بیکٹیریا کی قابل اعتماد درجہ بندی کرنے سے قاصر ہیں۔ ہائپر ویری ایبل علاقوں کو منتخب کرنے کے لیے 16S تجزیہ کو محدود کرنے سے، یہ مطالعات قریب سے متعلق ٹیکسوں میں فرق کا مشاہدہ کرنے اور انہیں واحد درجہ بندی اکائیوں میں گروپ کرنے میں ناکام ہو سکتے ہیں، اس لیے نمونے کے کل تنوع کو کم سمجھتے ہیں۔ مزید برآں، بیکٹیریل جینوم متعدد 16S جینوں کو رکھ سکتے ہیں، جن میں V1، V2، اور V6 خطے سب سے بڑے انٹرا اسپیسیس تنوع پر مشتمل ہیں۔ اگرچہ بیکٹیریل پرجاتیوں کی درجہ بندی کا سب سے درست طریقہ نہیں ہے، لیکن ہائپر ویری ایبل علاقوں کا تجزیہ بیکٹیریل کمیونٹی اسٹڈیز کے لیے دستیاب سب سے مفید ٹولز میں سے ایک ہے۔ اس مفروضے کے تحت کہ ارتقاء عمودی ترسیل سے چلتا ہے، 16 ایس آر آر این اے جینوں کے بارے میں طویل عرصے سے خیال کیا جاتا رہا ہے کہ وہ انواع کے لحاظ سے مخصوص ہیں، اور جینیاتی مارکر کے طور پر بے عیب ہیں جو پروکیریوٹس کے درمیان فائیلوجنیٹک تعلقات کا اندازہ لگاتے ہیں۔ تاہم، مشاہدات کی بڑھتی ہوئی تعداد ان جینوں کی افقی منتقلی کے واقع ہونے کی نشاندہی کرتی ہے۔ قدرتی واقعات کے مشاہدات کے علاوہ، ان جینوں کی منتقلی کو تجرباتی طور پر ایک خصوصی ایسچریچیا کولی جینیاتی نظام کا استعمال کرتے ہوئے سپورٹ کیا جاتا ہے۔ میزبان کے طور پر ای کولی کے نیل میوٹینٹ کا استعمال کرتے ہوئے، میوٹینٹ تناؤ کی نشوونما کو غیر ملکی 16 ایس آر آر این اے جینوں کے ذریعہ مکمل کیا گیا جو فایلم کی سطح پر ای کولی سے فائیلوجنیٹک طور پر الگ تھے۔ اس طرح کی فعال مطابقت تھرمس تھرموفیلس میں بھی دیکھی گئی۔ مزید برآں، ٹی تھرموفیلس میں، مکمل اور جزوی جین کی منتقلی دونوں کا مشاہدہ کیا گیا۔ جزوی منتقلی کے نتیجے میں میزبان اور غیر ملکی بیکٹیریل جینوں کے درمیان بظاہر بے ترتیب چیمرا کی بے ساختہ نسل پیدا ہوئی۔ اس طرح، 16S rRNA جین متعدد میکانزم کے ذریعے تیار ہو سکتے ہیں، بشمول عمودی وراثت اور افقی جین کی منتقلی ؛ مؤخر الذکر کی تعدد پہلے کے خیال سے کہیں زیادہ ہو سکتی ہے۔ 16S ربوسومل ڈیٹا بیس 16S rRNA جین کو جرثوموں کی درجہ بندی اور شناخت کے معیار کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، کیونکہ یہ زیادہ تر جرثوموں میں موجود ہوتا ہے اور مناسب تبدیلیاں ظاہر کرتا ہے۔ زیادہ تر بیکٹیریا اور آرکیا کے لیے 16S rRNA جین کے سلسلے کی قسم کے تناؤ عوامی ڈیٹا بیس پر دستیاب ہیں، جیسے کہ NCBI۔ تاہم، ان ڈیٹا بیس پر پائے جانے والے ترتیبات کے معیار کی اکثر توثیق نہیں کی جاتی ہے۔ لہذا، ثانوی ڈیٹا بیس جو صرف 16S rRNA ترتیبات جمع کرتے ہیں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں۔ سب سے زیادہ استعمال ہونے والے ڈیٹا بیس ذیل میں درج ہیں: ایز بائیو کلاؤڈ ایز بائیو کلاؤڈ ڈیٹا بیس، جسے پہلے ایز ٹیکسن کے نام سے جانا جاتا تھا، ایک مکمل درجہ بندی کے درجہ بندی کے نظام پر مشتمل ہے جس میں 62,988 بیکٹیریا اور آرکیا پرجاتیوں/فائیلوٹائپز شامل ہیں جن میں ستمبر 2018 تک 15,290 درست شائع شدہ نام شامل ہیں۔ زیادہ سے زیادہ خطرہ اور آرتھوانی جیسے فائیلوجنیٹک تعلقات کی بنیاد پر، تمام انواع/ذیلی اقسام کی نمائندگی کم از کم ایک 16S rRNA جین کی ترتیب سے کی جاتی ہے۔ EzBioCloud ڈیٹا بیس کو منظم طریقے سے ترتیب دیا جاتا ہے اور باقاعدگی سے اپ ڈیٹ کیا جاتا ہے جس میں نئے امیدواروں کی انواع بھی شامل ہیں۔ مزید برآں، ویب سائٹ کیو آئی آئی ایم ای اور موتھور پائپ لائن کے لیے بائیو انفارمیٹکس ٹولز جیسے اے این آئی کیلکولیٹر، کونٹ ایسٹ 16 ایس اور 16 ایس آر آر این اے ڈی بی فراہم کرتی ہے۔ رائبوسومل ڈیٹا بیس پروجیکٹ رائبوسومل ڈیٹا بیس پروجیکٹ (آر ڈی پی) ایک کیوریٹڈ ڈیٹا بیس ہے جو متعلقہ پروگراموں اور خدمات کے ساتھ رائبوسوم ڈیٹا پیش کرتا ہے۔ پیشکشوں میں ربوسومل آر این اے (آر آر این اے) ترتیبات کی فائیلوجنیٹک طور پر ترتیب شدہ صف بندی، اخذ شدہ فائیلوجنیٹک درخت، آر آر این اے ثانوی ساخت کے خاکے اور صف بندی اور درختوں کو سنبھالنے، تجزیہ کرنے اور ظاہر کرنے کے لیے مختلف سافٹ ویئر پیکیجز شامل ہیں۔ ڈیٹا ایف ٹی پی اور الیکٹرانک میل کے ذریعے دستیاب ہے۔ کچھ تجزیاتی خدمات الیکٹرانک میل سرور کے ذریعے بھی فراہم کی جاتی ہیں۔ اس کے بڑے سائز کی وجہ سے آر ڈی پی ڈیٹا بیس کو اکثر بائیو انفارمیٹک ٹول ڈویلپمنٹ اور دستی طور پر تیار کردہ ڈیٹا بیس بنانے کی بنیاد کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ سلوا سلوا زندگی کے تینوں ڈومینز کے لیے سیدھے ہوئے چھوٹے (16S/18S، SSU) اور بڑے ذیلی یونٹ (23S/28S، LSU) رائبوسومل RNA (rRNA) کے سلسلے کے ساتھ ساتھ تلاش، پرائمر ڈیزائن اور صف بندی کے اوزار (بیکٹیریا، آرکیا اور یوکریا) کے جامع، معیار کی جانچ شدہ اور باقاعدگی سے تازہ ترین ڈیٹا سیٹ فراہم کرتا ہے۔ گرین جینز ایک معیار پر قابو پانے والا، جامع 16 ایس آر آر این اے جین حوالہ ڈیٹا بیس اور ٹیکسونومی ہے جو ڈی نووو فائیلوجینی پر مبنی ہے جو معیاری آپریشنل ٹیکسونومک یونٹ سیٹ فراہم کرتا ہے۔ خبردار رہیں کہ یہ 2012 اور 2013 کے درمیان برسوں پہلے لاگو کیے گئے فائیلوجنیٹک طریقوں سے تجویز کردہ ٹیکسونومک اصطلاحات کا استعمال کرتا ہے۔ تب سے آرکیا اور بیکٹیریا کے لیے مختلف قسم کے نئے فائیلوجنیٹک طریقے تجویز کیے گئے ہیں۔ حوالہ جات بیرونی روابط یونیورسٹی آف واشنگٹن لیبارٹری میڈیسن: سالماتی تشخیص۔ بیکٹیریل ترتیب ربوسومل ڈیٹا بیس پروجیکٹ ربوسومز اور ربوسومل آر این اے: (آر آر این اے) سلوا آر آر این اے ڈیٹا بیس گرینجینز: 16 ایس آر ڈی این اے ڈیٹا اور ٹولز ایز بائیو کلاؤڈ ربوسومل آر این اے میٹاجینومکس