Regulation of gene expression
جین کے اظہار، یا جین کے ضابطے کے ضابطے میں میکانیزم کی ایک وسیع رینج شامل ہے جو خلیوں کے ذریعہ مخصوص جین مصنوعات (پروٹین یا آر این اے) کی پیداوار کو بڑھانے یا کم کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ جین کے اظہار کے نفیس پروگرام حیاتیات میں وسیع پیمانے پر مشاہدہ کیے جاتے ہیں، مثال کے طور پر ترقیاتی راستوں کو متحرک کرنے، ماحولیاتی محرکات کا جواب دینے، یا کھانے کے نئے ذرائع کے مطابق ڈھالنے کے لیے۔ عملی طور پر جین کے اظہار کے کسی بھی مرحلے میں ترمیم کی جا سکتی ہے، نقل کے آغاز سے لے کر آر این اے پروسیسنگ تک، اور پروٹین کے ترجمے کے بعد کی ترمیم تک۔ اکثر، ایک جین ریگولیٹر دوسرے کو کنٹرول کرتا ہے، اور اسی طرح، جین ریگولیٹری نیٹ ورک میں۔ وائرس، پروکیریوٹس اور یوکیریوٹس کے لیے جین کا ضابطہ ضروری ہے کیونکہ یہ ضرورت پڑنے پر خلیے کو پروٹین کا اظہار کرنے کی اجازت دے کر کسی جاندار کی استعداد اور موافقت کو بڑھاتا ہے۔ اگرچہ 1951 کے اوائل میں، باربرا میک کلینٹاک نے مکئی کے بیجوں کے رنگ کی تشکیل میں دو جینیاتی لوکی، ایکٹیویٹر (اے سی) اور ڈس ایسوسی ایٹر (ڈی ایس) کے درمیان تعامل ظاہر کیا، جین ریگولیشن سسٹم کی پہلی دریافت کو بڑے پیمانے پر 1961 میں لیک اوپیرون کی شناخت سمجھا جاتا ہے، جسے فرانکوئس جیکب اور جیکس مونوڈ نے دریافت کیا تھا، جس میں لییکٹوز میٹابولزم میں شامل کچھ انزائمز کا اظہار ای کولی کے ذریعے صرف لییکٹوز کی موجودگی اور گلوکوز کی عدم موجودگی میں کیا جاتا ہے۔ ملٹی سیلولر حیاتیات میں، جین ریگولیشن جنین میں سیلولر تفریق اور مورفوجینیسیس کو چلاتا ہے، جس کی وجہ سے مختلف قسم کے خلیوں کی تخلیق ہوتی ہے جو ایک ہی جینوم ترتیب سے مختلف جین کے اظہار کے پروفائلز رکھتے ہیں۔ اگرچہ یہ اس بات کی وضاحت نہیں کرتا ہے کہ جین کے ضابطے کی ابتدا کیسے ہوئی، ارتقائی ماہر حیاتیات اسے جزوی وضاحت کے طور پر شامل کرتے ہیں کہ ارتقاء سالماتی سطح پر کیسے کام کرتا ہے، اور یہ ارتقائی ترقیاتی حیاتیات ("ایوو-دیوو") کی سائنس کا مرکز ہے۔ جین کے اظہار کے منظم مراحل جین کے اظہار کے کسی بھی مرحلے کو ماڈیول کیا جا سکتا ہے، سگنلنگ سے لے کر ٹرانسکرپشن تک پروٹین کے ترجمے کے بعد کی ترمیم تک۔ درج ذیل مراحل کی فہرست ہے جہاں جین کے اظہار کو منظم کیا جاتا ہے، جہاں سب سے زیادہ وسیع پیمانے پر استعمال ہونے والا نقطہ ٹرانسکرپشن کا آغاز ہے، ٹرانسکرپشن کا پہلا مرحلہ: سگنل ٹرانسڈکشن کرومیٹن، کرومیٹن ری ماڈلنگ، کرومیٹن ڈومینز ٹرانسکرپشن پوسٹ ٹرانسکرپشنل ترمیم آر این اے ٹرانسپورٹ ایم آر این اے انحطاط ڈی این اے کی ترمیم یوکیریوٹس میں، ڈی این اے کے بڑے علاقوں کی رسائی اس کے کرومیٹن ڈھانچے پر منحصر ہو سکتی ہے، جسے ڈی این اے میتھیلیشن، این سی آر این اے، یا ڈی این اے بائنڈنگ پروٹین کے ذریعے ہدایت شدہ ہسٹون تبدیلیوں کے نتیجے میں تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ لہذا یہ تبدیلیاں جین کے اظہار کو اوپر یا نیچے منظم کر سکتی ہیں۔ ان میں سے کچھ تبدیلیاں جو جین کے اظہار کو منظم کرتی ہیں وہ وراثت میں ملتی ہیں اور انہیں ایپیجینیٹک ریگولیشن کہا جاتا ہے۔ ڈی این اے کی ساختی نقل اس کی ساخت سے طے ہوتی ہے۔ عام طور پر، اس کی پیکنگ کی کثافت نقل کی تعدد کی نشاندہی کرتی ہے۔ آکٹامیرک پروٹین کمپلیکس جسے ہسٹون کہتے ہیں، آٹھ ہسٹون پروٹین کے ارد گرد ڈی این اے کے زخم کے ایک حصے کے ساتھ مل کر (ایک ساتھ نیوکلیوسوم کہا جاتا ہے) ڈی این اے کی سپر کوائلنگ کی مقدار کے لیے ذمہ دار ہیں، اور ان کمپلیکس کو فاسفوریلیشن جیسے عمل کے ذریعے عارضی طور پر تبدیل کیا جا سکتا ہے یا میتھیلیشن جیسے عمل کے ذریعے زیادہ مستقل طور پر تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ اس طرح کی تبدیلیوں کو جین کے اظہار کی سطح میں کم و بیش مستقل تبدیلیوں کا ذمہ دار سمجھا جاتا ہے۔ ڈی این اے کی کیمیائی میتھیلیشن جین کو خاموش کرنے کا ایک عام طریقہ ہے۔ ڈی این اے کو عام طور پر سی پی جی ڈینیوکلیوٹائڈ ترتیب میں سائٹوسین نیوکلیوٹائڈز پر میتھائل ٹرانسفرس انزائموں کے ذریعے میتھیلیٹ کیا جاتا ہے (جسے گھنے کلسٹر ہونے پر "سی پی جی جزائر" بھی کہا جاتا ہے)۔ ڈی این اے کے کسی دیئے گئے علاقے میں میتھیلیشن کے نمونے کا تجزیہ (جو ایک پروموٹر ہو سکتا ہے) بیسلفائٹ میپنگ نامی طریقہ کار کے ذریعے حاصل کیا جا سکتا ہے۔ میتھیلیٹیڈ سائٹوسین کے باقیات علاج کے ذریعے تبدیل نہیں ہوتے ہیں، جبکہ غیر میتھیلیٹیڈ کو یوراسل میں تبدیل کر دیا جاتا ہے۔ اختلافات کا تجزیہ ڈی این اے ترتیب کے ذریعے یا ایس این پیز کی مقدار کے لیے تیار کردہ طریقوں کے ذریعے کیا جاتا ہے، جیسے کہ پائروسیکوینسنگ (بائیوٹیج) یا ماس آرری (سیکوینوم)، جو سی جی ڈینیوکلیوٹائڈ پر سی/ٹی کی متعلقہ مقدار کی پیمائش کرتے ہیں۔ غیر معمولی میتھیلیشن کے نمونوں کے بارے میں خیال کیا جاتا ہے کہ وہ آنکوجینیسیس میں شامل ہیں۔ ٹرانسکرپشن میں ہسٹون ایسیٹیلیشن بھی ایک اہم عمل ہے۔ ہسٹون ایسیٹیل ٹرانسفرس انزائمز (ایچ اے ٹیز) جیسے سی آر ای بی بائنڈنگ پروٹین بھی ڈی این اے کو ہسٹون کمپلیکس سے الگ کرتے ہیں، جس سے ٹرانسکرپشن کو آگے بڑھنے کی اجازت ملتی ہے۔ اکثر، ڈی این اے میتھیلیشن اور ہسٹون ڈیسیٹیلیشن جین کی خاموشی میں مل کر کام کرتے ہیں۔ ایسا لگتا ہے کہ دونوں کا امتزاج ڈی این اے کے زیادہ گھنے ہونے کا اشارہ ہے، جس سے جین کا اظہار کم ہوتا ہے۔ نقل کا ضابطہ نقل کا ضابطہ اس طرح یہ کنٹرول کرتا ہے کہ نقل کب ہوتی ہے اور کتنا آر این اے بنایا جاتا ہے۔ آر این اے پولیمریز کے ذریعے جین کی نقل کو کئی میکانزم کے ذریعے منظم کیا جا سکتا ہے۔ مخصوص عوامل کسی دیئے گئے پروموٹر یا پروموٹروں کے سیٹ کے لیے آر این اے پولیمریز کی خاصیت کو تبدیل کرتے ہیں، جس سے ان کے پابند ہونے کا امکان کم و بیش ہوتا ہے (یعنی، پروکیریوٹک ٹرانسکرپشن میں استعمال ہونے والے سگما عوامل)۔ ریپریسر آپریٹر سے جڑے ہوتے ہیں، ڈی این اے اسٹرینڈ پر کوڈنگ کے سلسلے جو پروموٹر کے علاقے کے قریب یا اوور لیپ ہوتے ہیں، اسٹرینڈ کے ساتھ آر این اے پولیمرس کی ترقی میں رکاوٹ ڈالتے ہیں، اس طرح جین کے اظہار میں رکاوٹ پیدا ہوتی ہے۔ دائیں طرف کی تصویر لاک اوپیرون میں ریپریسر کے ذریعے ضابطے کو ظاہر کرتی ہے۔ ٹرانسکرپشن کے عمومی عوامل پروٹین کوڈنگ ترتیب کے آغاز میں آر این اے پولیمریز کو پوزیشن دیتے ہیں اور پھر ایم آر این اے کو نقل کرنے کے لیے پولیمریز کو چھوڑ دیتے ہیں۔ ایکٹیویٹرز آر این اے پولیمریز اور ایک خاص پروموٹر کے درمیان تعامل کو بڑھاتے ہیں، جس سے جین کے اظہار کی حوصلہ افزائی ہوتی ہے۔ ایکٹیویٹرز یہ کام پروموٹر کے لیے آر این اے پولیمریز کی کشش میں اضافہ کر کے، آر این اے پولیمریز کی ذیلی اکائیوں کے ساتھ تعامل کے ذریعے یا بالواسطہ طور پر ڈی این اے کی ساخت کو تبدیل کر کے کرتے ہیں۔ افزودہ کرنے والے ڈی این اے ہیلکس پر سائٹس ہیں جو ایک مخصوص پروموٹر کو ابتدائی کمپلیکس میں لانے کے لیے ڈی این اے کو لوپ کرنے کے لیے ایکٹیویٹرز سے جڑے ہوتے ہیں۔ پروکیریوٹس کے مقابلے میں یوکیریوٹس میں انہانسرز بہت زیادہ عام ہیں، جہاں صرف چند مثالیں موجود ہیں (آج تک)۔ سائلنسر ڈی این اے کی ترتیب کے علاقے ہیں جو، جب ٹرانسکرپشن کے مخصوص عوامل سے جڑے ہوتے ہیں، تو جین کے اظہار کو خاموش کر سکتے ہیں۔ آر این اے آر این اے کے ذریعے ضابطہ جین کی سرگرمی کا ایک اہم ریگولیٹر ہو سکتا ہے، مثال کے طور پر۔ مائیکرو آر این اے (ایم آئی آر این اے)، اینٹی سینس-آر این اے، یا لانگ نان کوڈنگ آر این اے (ایل این سی آر این اے) کے ذریعے۔ ایل این سی آر این اے ایم آر این اے سے اس لحاظ سے مختلف ہیں کہ ان میں ذیلی خلیے کے مقامات اور افعال کی وضاحت کی گئی ہے۔ وہ سب سے پہلے نیوکلئس اور کرومیٹن میں واقع ہونے کے لیے دریافت کیے گئے تھے، اور لوکلائزیشن اور افعال اب انتہائی متنوع ہیں۔ کچھ اب بھی کرومیٹن میں رہتے ہیں جہاں وہ پروٹین کے ساتھ تعامل کرتے ہیں۔ اگرچہ یہ ایل این سی آر این اے بالآخر پارکنسن، ہنٹنگٹن، اور الزائمر کی بیماری جیسے نیورونل عوارض میں جین کے اظہار کو متاثر کرتا ہے، دوسرے، جیسے پی این سی ٹی آر (پائریمائڈائن سے بھرپور غیر کوڈنگ ٹرانسکرپٹر)، پھیپھڑوں کے کینسر میں کردار ادا کرتے ہیں۔ بیماری میں ان کے کردار کو دیکھتے ہوئے، ایل این سی آر این اے ممکنہ بائیو مارکر ہیں اور منشیات یا جین تھراپی کے لیے مفید اہداف ہو سکتے ہیں، حالانکہ ایسی کوئی منظور شدہ دوائیں موجود نہیں ہیں جو ابھی تک ایل این سی آر این اے کو نشانہ بناتی ہیں۔ انسانی جینوم میں ایل این سی آر این اے کی تعداد کی ناقص وضاحت باقی ہے، لیکن کچھ اندازوں کے مطابق 16,000 سے 100,000 ایل این سی جین ہیں۔ ایپیجینیٹک جین ریگولیشن ایپیجینیٹکس سے مراد ان جینوں کی ترمیم ہے جو ڈی این اے یا آر این اے کی ترتیب کو تبدیل نہیں کر رہے ہیں۔ جین کے اظہار کو متاثر کرنے میں ایپیجینیٹک تبدیلیاں بھی ایک اہم عنصر ہیں۔ وہ جینومک ڈی این اے اور ہسٹون پر پائے جاتے ہیں اور ان کی کیمیائی تبدیلیاں جین کے اظہار کو زیادہ موثر انداز میں منظم کرتی ہیں۔ ممالیہ خلیوں میں ڈی این اے (عام طور پر میتھیلیشن) میں کئی تبدیلیاں اور آر این اے میں 100 سے زیادہ تبدیلیاں ہوتی ہیں۔ "ان تبدیلیوں کے نتیجے میں ڈی این اے کے ساتھ منسلک پروٹین میں تبدیلی آتی ہے اور آر این اے کے استحکام اور ترجمہ کی کارکردگی میں تبدیلی آتی ہے۔ انسانی حیاتیات اور بیماری میں خصوصی معاملات کینسر میں نقل و حمل کا ضابطہ ریڑھ کی ہڈی والے جانوروں میں، جین پروموٹروں کی اکثریت متعدد سی پی جی سائٹس کے ساتھ سی پی جی جزیرے پر مشتمل ہوتی ہے۔ جب جین کے بہت سے پروموٹر سی پی جی سائٹس کو میتھیلیٹ کیا جاتا ہے تو جین خاموش ہو جاتا ہے۔ کولوریکٹل کینسر میں عام طور پر 3 سے 6 ڈرائیور میوٹیشنز اور 33 سے 66 ہچائکر یا مسافر میوٹیشنز ہوتے ہیں۔ تاہم، ٹرانسکرپشنل سائلنسنگ کینسر کی ترقی کا سبب بننے میں تغیر سے زیادہ اہمیت کا حامل ہو سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، کولوریکٹل کینسر میں تقریبا 600 سے 800 جین سی پی جی آئی لینڈ میتھیلیشن کے ذریعے نقل شدہ طور پر خاموش ہو جاتے ہیں (کینسر میں نقل کا ضابطہ دیکھیں)۔ کینسر میں ٹرانسکرپشنل جبر دیگر ایپیجینیٹک میکانزم کے ذریعے بھی ہو سکتا ہے، جیسے کہ مائیکرو آر این اے کے تبدیل شدہ اظہار۔ چھاتی کے کینسر میں، بی آر سی اے 1 کا ٹرانسکرپشنل جبر بی آر سی اے 1 پروموٹر کے ہائپر میتھیلیشن کے مقابلے میں زیادہ اظہار شدہ مائیکرو آر این اے-182 کے ذریعے زیادہ کثرت سے ہو سکتا ہے (چھاتی اور اعضاء کے کینسر میں بی آر سی اے 1 کا کم اظہار دیکھیں)۔ نشے میں نقل کا ضابطہ نشے کی بنیادی خصوصیات میں سے ایک اس کی استقامت ہے۔ مستقل طرز عمل کی تبدیلیاں طویل عرصے تک چلنے والی تبدیلیوں کی وجہ سے دکھائی دیتی ہیں، جو دماغ کے مخصوص علاقوں میں جین کے اظہار کو متاثر کرنے والی ایپیجینیٹک تبدیلیوں کے نتیجے میں ہوتی ہیں۔ غلط استعمال کی دوائیں دماغ میں تین قسم کی ایپیجینیٹک تبدیلی کا سبب بنتی ہیں۔ یہ ہیں (1) ہسٹون ایسیٹیلیشنز اور ہسٹون میتھیلیشنز، (2) سی پی جی سائٹس پر ڈی این اے میتھیلیشن، اور (3) مائکرو آر این ایز کا ایپیجینیٹک ڈاؤن ریگولیشن یا اپ ریگولیشن۔ (کچھ تفصیلات کے لیے کوکین کی لت کی ایپیجینٹکس دیکھیں۔) چوہوں میں دائمی نیکوٹین کی مقدار ہسٹونز کے ایسیٹیلیشن کے ذریعے جین کے اظہار کے دماغی سیل ایپیجینیٹک کنٹرول کو بدل دیتی ہے۔ اس سے ایف او ایس بی پروٹین کے دماغ میں اظہار میں اضافہ ہوتا ہے، جو نشے میں اہم ہے۔ سگریٹ کی لت کا مطالعہ تقریبا 16,000 انسانوں میں بھی کیا گیا، جن میں کبھی تمباکو نوشی نہ کرنے والے، موجودہ تمباکو نوشی کرنے والے، اور وہ لوگ جنہوں نے 30 سال تک تمباکو نوشی چھوڑ دی تھی۔ خون کے خلیوں میں، 18,000 سے زیادہ سی پی جی سائٹس (جینوم میں تقریبا 450,000 تجزیہ شدہ سی پی جی سائٹس میں سے) نے موجودہ تمباکو نوشی کرنے والوں میں میتھیلیشن کو اکثر تبدیل کیا تھا۔ یہ سی پی جی سائٹس 7,000 سے زیادہ جینوں، یا تقریبا ایک تہائی معروف انسانی جینوں میں پائے گئے۔ مختلف میتھیلیٹڈ سی پی جی سائٹس کی اکثریت تمباکو نوشی کے خاتمے کے پانچ سالوں کے اندر کبھی تمباکو نوشی نہ کرنے والوں کی سطح پر واپس آ گئی۔ تاہم، 942 جینوں میں سے 2,568 سی پی جی سابق بمقابلہ کبھی تمباکو نوشی نہ کرنے والوں میں مختلف طور پر میتھیلیٹڈ رہے۔ اس طرح کی بقیہ ایپیجینیٹک تبدیلیوں کو "سالماتی داغ" کے طور پر دیکھا جا سکتا ہے جو جین کے اظہار کو متاثر کر سکتے ہیں۔ چوہوں کے ماڈلز میں، کوکین، میتھامفیٹامین، الکحل اور تمباکو کے دھوئیں کی مصنوعات سمیت غلط استعمال کی دوائیں دماغ میں ڈی این اے کو نقصان پہنچاتی ہیں۔ ڈی این اے کے نقصانات کی مرمت کے دوران کچھ انفرادی مرمت کے واقعات ڈی این اے کی میتھیلیشن اور/یا نقصان کے مقامات پر ہسٹونز کی ایسیٹیلیشنز یا میتھیلیشنز کو تبدیل کر سکتے ہیں، اور اس طرح کرومیٹن پر ایپیجینیٹک داغ چھوڑنے میں معاون ثابت ہو سکتے ہیں۔ اس طرح کے ایپیجینیٹک داغ ممکنہ طور پر نشے میں پائی جانے والی مستقل ایپیجینیٹک تبدیلیوں میں معاون ہوتے ہیں۔ سیکھنے اور یادداشت میں نقل کا ضابطہ ممالیہ جانوروں میں، ڈی این اے میں سائٹوسین کی میتھیلیشن (شکل دیکھیں) ایک اہم ریگولیٹری ثالث ہے۔ میتھیلیٹیڈ سائٹوسین بنیادی طور پر ڈینیوکلیوٹائڈ کے سلسلے میں پائے جاتے ہیں جہاں سائٹوسین کے بعد ایک گوانائن، ایک سی پی جی سائٹ ہوتی ہے۔ انسانی جینوم میں سی پی جی سائٹس کی کل تعداد تقریبا 28 ملین ہے۔ اور عام طور پر تمام سی پی جی سائٹس میں سے تقریبا 70 فیصد میں میتھیلیٹیڈ سائٹوسین ہوتی ہے۔ چوہے میں، سیکھنے کا ایک تکلیف دہ تجربہ، سیاق و سباق سے متعلق خوف کنڈیشنگ، ایک ہی تربیتی تقریب کے بعد زندگی بھر کی خوفناک یادداشت کا باعث بن سکتا ہے۔ ایک چوہے کے ہپپوکیمپس نیوران ڈی این اے میں تمام جینوں کے تقریبا 9.17% کے پروموٹر علاقوں میں سائٹوسین میتھیلیشن کو تبدیل کیا جاتا ہے جسے ایک مختصر خوف کنڈیشنگ کے تجربے کا نشانہ بنایا گیا ہے۔ ہپپوکیمپس وہ جگہ ہے جہاں ابتدائی طور پر نئی یادیں محفوظ کی جاتی ہیں۔ جین کے پروموٹر علاقے میں سی پی جی کی میتھیلیشن ٹرانسکرپشن کو دباتی ہے جبکہ جین کے جسم میں سی پی جی کی میتھیلیشن اظہار میں اضافہ کرتی ہے۔ ٹی ای ٹی انزائم میتھیلیٹڈ سائٹوسینز کے ڈیمیتھیلیشن میں مرکزی کردار ادا کرتے ہیں۔ ٹی ای ٹی انزائم سرگرمی کے ذریعے جین پروموٹر میں سی پی جی کی ڈیمیتھیلیشن جین کی نقل میں اضافہ کرتی ہے۔ جب کسی چوہے پر سیاق و سباق سے متعلق خوف کنڈیشنگ کا اطلاق کیا جاتا ہے، تو ہپپوکیمپس میں کنڈیشنگ کے ایک گھنٹے اور 24 گھنٹے بعد چوہے کے ہپپوکیمپس نیورل جینوم میں 5000 سے زیادہ مختلف میتھیلیٹڈ ریجنز (ڈی ایم آر) (ہر ایک کے 500 نیوکلیوٹائڈز) پائے جاتے ہیں۔ اس کی وجہ سے تقریبا 500 جینوں کو اپ ریگولیٹ کیا جاتا ہے (اکثر پروموٹر کے علاقے میں سی پی جی سائٹس کے ڈیمیتھیلیشن کی وجہ سے) اور تقریبا 1,000 جینوں کو ڈاؤن ریگولیٹ کیا جاتا ہے (اکثر پروموٹر کے علاقے میں سی پی جی سائٹس پر نو تشکیل شدہ 5-میتھائلسیٹوسین کی وجہ سے)۔ نیوران کے اندر متاثر اور دبے ہوئے جینوں کا نمونہ چوہے کے دماغ کے ہپپوکیمپس میں اس تربیتی واقعہ کی پہلی عارضی میموری بنانے کے لیے ایک سالماتی بنیاد فراہم کرتا دکھائی دیتا ہے۔ نقل کے بعد کے ضابطے ڈی این اے کے نقل ہونے اور ایم آر این اے بننے کے بعد، اس بارے میں کسی قسم کا ضابطہ ہونا ضروری ہے کہ ایم آر این اے کا پروٹین میں کتنا ترجمہ ہوتا ہے۔ خلیے کیپنگ، اسپلیسنگ، پولی (اے) ٹیل کے اضافے، ترتیب سے متعلق جوہری برآمدی شرحوں، اور کئی سیاق و سباق میں، آر این اے ٹرانسکرپٹ کو الگ کرکے ایسا کرتے ہیں۔ یہ عمل یوکرائٹس میں ہوتے ہیں لیکن پروکیریوٹس میں نہیں۔ یہ ماڈیولیشن ایک پروٹین یا نقل کا نتیجہ ہے جو بدلے میں منظم ہوتا ہے اور بعض ترتیبات کے لیے وابستگی رکھتا ہے۔ تین اہم غیر ترجمہ شدہ علاقے اور مائیکرو آر این اے میسنجر آر این اے (ایم آر این اے) کے تین اہم غیر ترجمہ شدہ علاقے (3 '-یو ٹی آر) اکثر انضباطی ترتیبات پر مشتمل ہوتے ہیں جو نقل کے بعد جین کے اظہار کو متاثر کرتے ہیں۔ اس طرح کے 3 '-یو ٹی آر میں اکثر مائیکرو آر این اے (ایم آئی آر این اے) کے ساتھ ساتھ ریگولیٹری پروٹین کے لیے بائنڈنگ سائٹس دونوں ہوتے ہیں۔ 3 '-یو ٹی آر کے اندر مخصوص مقامات پر پابند ہونے سے، ایم آئی آر این اے ترجمہ کو روک کر یا براہ راست نقل کے انحطاط کا سبب بن کر مختلف ایم آر این اے کے جین کے اظہار کو کم کر سکتے ہیں۔ 3 '-یو ٹی آر میں سائلنسر کے علاقے بھی ہو سکتے ہیں جو ریپریسر پروٹین کو باندھتے ہیں جو ایم آر این اے کے اظہار کو روکتے ہیں۔ 3 '-یو ٹی آر میں اکثر ایم آئی آر این اے رسپانس عناصر (ایم آر ای) ہوتے ہیں۔ ایم آر ای وہ ترتیب ہیں جن سے ایم آئی آر این اے جڑے ہوتے ہیں۔ یہ 3 '-یو ٹی آر کے اندر رائج نقش ہیں۔ 3 '-یو ٹی آر کے اندر تمام ریگولیٹری نقشوں میں (مثال کے طور پر۔ سائلنسر کے علاقوں سمیت)، ایم آر ای تقریبا نصف موفٹ بناتے ہیں۔ 2014 تک، ایم آئی آر این اے ترتیبات اور تشریحات کے ایک آرکائیو، ایم آئی آر بیس ویب سائٹ نے 233 حیاتیاتی انواع میں 28,645 اندراجات درج کیے۔ ان میں سے 1,881 ایم آئی آر این اے انسانی ایم آئی آر این اے لوکی میں تھے۔ ایم آئی آر این اے میں اوسطا تقریبا چار سو ٹارگٹ ایم آر این اے (کئی سو جینوں کے اظہار کو متاثر کرنے والے) ہونے کی پیش گوئی کی گئی تھی۔ فریڈمین اور دیگر۔ اندازہ لگایا گیا ہے کہ انسانی ایم آر این اے 3 '-یو ٹی آر کے اندر> 45,000 ایم آئی آر این اے ٹارگٹ سائٹس پس منظر کی سطح سے اوپر محفوظ ہیں، اور> 60 ٪ انسانی پروٹین کوڈنگ جینز ایم آئی آر این اے کے ساتھ جوڑی برقرار رکھنے کے لیے انتخابی دباؤ میں رہے ہیں۔ براہ راست تجربات سے پتہ چلتا ہے کہ ایک واحد ایم آئی آر این اے سینکڑوں منفرد ایم آر این ایز کے استحکام کو کم کر سکتا ہے۔ دوسرے تجربات سے پتہ چلتا ہے کہ ایک واحد ایم آئی آر این اے سینکڑوں پروٹین کی پیداوار کو دبا سکتا ہے، لیکن یہ کہ یہ جبر اکثر نسبتا ہلکا (2 گنا سے کم) ہوتا ہے۔ جین کے اظہار کے ایم آئی آر این اے بے قاعدگی کے اثرات کینسر میں اہم معلوم ہوتے ہیں۔ مثال کے طور پر، معدے کے کینسر میں، 2015 کے ایک مقالے میں نو ایم آئی آر این اے کی شناخت ایپیجینٹک طور پر تبدیل شدہ اور ڈی این اے کی مرمت کے انزائموں کو کم کرنے میں موثر کے طور پر کی گئی۔ جین کے اظہار کے ایم آئی آر این اے ڈس ریگولیشن کے اثرات نیورو سائیکاٹرک عوارض میں بھی اہم معلوم ہوتے ہیں، جیسے کہ شیزوفرینیا، بائی پولر ڈس آرڈر، میجر ڈپریشن ڈس آرڈر، پارکنسنز کی بیماری، الزائمر کی بیماری اور آٹزم سپیکٹرم ڈس آرڈر۔ ترجمہ کا ضابطہ ایم آر این اے کے ترجمے کو متعدد میکانزم کے ذریعے بھی کنٹرول کیا جا سکتا ہے، زیادہ تر ابتدا کی سطح پر۔ چھوٹے رائبوسومل ذیلی یونٹ کی بھرتی کو درحقیقت ایم آر این اے ثانوی ڈھانچے، اینٹی سینس آر این اے بائنڈنگ، یا پروٹین بائنڈنگ کے ذریعے ماڈیول کیا جا سکتا ہے۔ پروکیریوٹس اور یوکیریوٹس دونوں میں، آر این اے بائنڈنگ پروٹین کی ایک بڑی تعداد موجود ہے، جو اکثر نقل کے ثانوی ڈھانچے کے ذریعے اپنے ہدف کی ترتیب کی طرف ہدایت کی جاتی ہے، جو کچھ حالات کے لحاظ سے تبدیل ہو سکتی ہے، جیسے کہ درجہ حرارت یا لگینڈ (اپٹیمر) کی موجودگی۔ کچھ نقل ربوزائم کے طور پر کام کرتے ہیں اور اپنے اظہار کو خود منظم کرتے ہیں۔ جین ریگولیشن کی مثالیں انزائم انڈکشن ایک ایسا عمل ہے جس میں ایک انو (مثال کے طور پر، ایک دوا) ایک انزائم کے اظہار کو متاثر کرتا ہے (یعنی، شروع کرتا ہے یا بڑھاتا ہے)۔ فروٹ فلائی ڈروسفیلا میلانوگاسٹر میں ہیٹ شاک پروٹین کی شمولیت۔ لیک اوپیرون اس بات کی ایک دلچسپ مثال ہے کہ جین کے اظہار کو کس طرح منظم کیا جا سکتا ہے۔ وائرس، صرف چند جین ہونے کے باوجود، اپنے جین کے اظہار کو منظم کرنے کے لیے میکانزم رکھتے ہیں، عام طور پر ابتدائی اور آخری مرحلے میں، اینٹی ٹرمینیٹرز (لیمبڈا فیج) یا اسپلیسنگ ماڈیولٹرز (ایچ آئی وی) کے ذریعے منظم کالینیئر سسٹم کا استعمال کرتے ہوئے۔ گیل 4 ایک ٹرانسکرپشنل ایکٹیویٹر ہے جو جی اے ایل 1، جی اے ایل 7، اور جی اے ایل 10 کے اظہار کو کنٹرول کرتا ہے (یہ سب خمیر میں گیلیکٹوز کے میٹابولک کے لیے کوڈ ہیں)۔ جی اے ایل 4/یو اے ایس نظام کو جین کے اظہار کا مطالعہ کرنے کے لیے مختلف فائیلا میں مختلف حیاتیات میں استعمال کیا گیا ہے۔ ترقیاتی حیاتیات مطالعہ شدہ ریگولیٹری نظاموں کی ایک بڑی تعداد ترقیاتی حیاتیات سے آتی ہے۔ مثالوں میں شامل ہیں: ہاکس جین کلسٹر کی کولینیریٹی ان کے گھونسلے والے اینٹیرو-پوسٹیر پیٹرن کے ساتھ ہاتھ کی پیٹرن جنریشن (ہندسوں-انٹر ڈیجیٹس): اعضاء میں پولرائزنگ سرگرمی کے زون سے سونک ہیج ہاگ (خفیہ انڈکسنگ فیکٹر) کا میلان، جو فعال Gli3 کا میلان پیدا کرتا ہے، جو گریملن کو چالو کرتا ہے، جو اعضاء میں خفیہ ہونے والے BMPs کو بھی روکتا ہے، اس رد عمل کے پھیلاؤ کے نظام کے نتیجے میں سرگرمی کے ایک متبادل نمونے کی تشکیل کا باعث بنتا ہے۔ سومیٹوجینیسیس ایک یکساں ٹشو (پری سومیٹک میسوڈرم) سے حصوں (سومیٹس) کی تخلیق ہے۔ وہ آگے سے پیچھے تک ترتیب وار تشکیل پاتے ہیں۔ یہ امنیٹس میں ممکنہ طور پر دو مخالف میلان کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے، پچھلے حصے میں ریٹینوک ایسڈ (ویو فرنٹ) اور پچھلے حصے میں ڈبلیو این ٹی اور ایف جی ایف، جو کہ اینٹی فیز میں ایف جی ایف + نوچ اور ڈبلیو این ٹی پر مشتمل ایک ارتعاش پیٹرن (سیگمنٹشن کلاک) کے ساتھ مل کر ہوتا ہے۔ ڈروسفیلا کے سوما میں جنس کے تعین کے لیے آٹوسومل جینز اور جنسی کروموسوم-انکوڈڈ جینز کے تناسب کو سمجھنے کی ضرورت ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں خواتین میں بے جنسی اسپلیسنگ عنصر پیدا ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں ڈبلسیکس کی خاتون آئسوفارم ہوتی ہے۔ سرکٹری اپ ریگولیشن اور ڈاؤن ریگولیشن اپ ریگولیشن ایک ایسا عمل ہے جو سیل کے اندر ہوتا ہے جو سگنل (سیل کے اندرونی یا بیرونی حصے سے شروع ہوتا ہے) کے ذریعہ متحرک ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں ایک یا زیادہ جینوں کے اظہار میں اضافہ ہوتا ہے اور اس کے نتیجے میں ان جینوں کے ذریعے انکوڈ شدہ پروٹین ہوتے ہیں۔ اس کے برعکس، ڈاؤن ریگولیشن ایک ایسا عمل ہے جس کے نتیجے میں جین اور اسی طرح کے پروٹین کے اظہار میں کمی واقع ہوتی ہے۔ اپ ریگولیشن ہوتا ہے، مثال کے طور پر، جب کسی خلیے میں کسی قسم کے رسیپٹر کی کمی ہوتی ہے۔ اس صورت میں، زیادہ رسیپٹر پروٹین کی ترکیب کی جاتی ہے اور سیل کی جھلی میں منتقل کیا جاتا ہے اور اس طرح سیل کی حساسیت کو معمول پر لایا جاتا ہے، ہومیوسٹاسس کو دوبارہ قائم کیا جاتا ہے۔ ڈاؤن ریگولیشن اس وقت ہوتا ہے، مثال کے طور پر، جب کسی خلیے کو نیورو ٹرانسمیٹر، ہارمون، یا منشیات کے ذریعے طویل عرصے تک زیادہ حوصلہ افزائی کی جاتی ہے، اور خلیے کی حفاظت کے لیے رسیپٹر پروٹین کا اظہار کم ہو جاتا ہے (ٹیچی فائیلیکسس بھی دیکھیں)۔ انڈسیبل بمقابلہ ریپریسیبل سسٹمز جین ریگولیشن کا خلاصہ متعلقہ نظام کے ردعمل سے کیا جا سکتا ہے: انڈسیبل سسٹمز-ایک انڈسیبل سسٹم اس وقت تک بند رہتا ہے جب تک کہ کسی ایسے مالیکیول (جسے انڈسر کہا جاتا ہے) کی موجودگی نہ ہو جو جین کے اظہار کی اجازت دیتا ہے۔ انو کو "اظہار کو متاثر کرنے" کے لیے کہا جاتا ہے۔ جس طریقے سے یہ ہوتا ہے اس کا انحصار کنٹرول میکانزم کے ساتھ ساتھ پروکیریوٹک اور یوکیریوٹک خلیوں کے درمیان فرق پر بھی ہوتا ہے۔ دبانے والا نظام-ایک دبانے والا نظام کچھ مالیکیول (جسے کورپریسر کہا جاتا ہے) کی موجودگی کے علاوہ چل رہا ہوتا ہے جو جین کے اظہار کو دباتا ہے۔ انو کو "اظہار کو دبانے" کے لیے کہا جاتا ہے۔ جس طریقے سے یہ ہوتا ہے اس کا انحصار کنٹرول میکانزم کے ساتھ ساتھ پروکیریوٹک اور یوکیریوٹک خلیوں کے درمیان فرق پر بھی ہوتا ہے۔ جی اے ایل 4/یو اے ایس نظام انڈسیبل اور ریپریسیبل دونوں نظاموں کی ایک مثال ہے۔ گیل 4، جی اے ایل 1/جی اے ایل 7/جی اے ایل 10 کیسٹ کی نقل کو چالو کرنے کے لیے ایک اپ اسٹریم ایکٹیویشن سیکوینس (یو اے ایس) کو باندھتا ہے۔ دوسری طرف، گلوکوز کی موجودگی پر ایک MIG1 ردعمل GAL4 کو روک سکتا ہے اور اس وجہ سے GAL1/GAL7/GAL10 کیسٹ کے اظہار کو روک سکتا ہے۔ نظریاتی سرکٹس ریپریسر/انڈیوسر: سینسر کو چالو کرنے کے نتیجے میں جین منفی فیڈ بیک کے اظہار میں تبدیلی آتی ہے: جین پروڈکٹ براہ راست یا بالواسطہ طور پر اپنی پیداوار کو کم کرتا ہے، جس کے نتیجے میں ٹرانسکرپٹ کی سطح کو مستقل/متناسب رکھا جا سکتا ہے جب ایک مثبت فیڈ بیک لوپ کے ساتھ مل کر ٹرانسکرپشن اور ترجمہ کے وقت میں تاخیر کا فائدہ اٹھاتے ہوئے ایک آسکیلیٹر بناتا ہے، یہ دیکھتے ہوئے کہ ایم آر این اے اور پروٹین کی نصف زندگی کم مثبت فیڈ بیک ہے: جین پروڈکٹ براہ راست یا بالواسطہ طور پر اپنی پیداوار کو منظم کرتا ہے، جس کے نتیجے میں سگنل ایمپلیفیکیشن بسٹ ایبل سوئچز ہو سکتے ہیں جب دو جین ایک دوسرے کو روکتے ہیں اور دونوں میں مثبت فیڈ بیک جنریشن اسٹڈی کے طریقے ہوتے ہیں۔ تاہم، یہ اس بارے میں معلوماتی نہیں ہیں کہ ریگولیشن کہاں ہوا ہے اور متضاد ریگولیٹری عمل کو نقاب کر سکتا ہے (نقل کے بعد کے ریگولیشن کو دیکھیں)، لیکن یہ اب بھی سب سے زیادہ تجزیہ شدہ ہے (مقداری پی سی آر اور ڈی این اے مائیکرو ایری)۔ جین کے اظہار کا مطالعہ کرتے وقت، مختلف مراحل کو دیکھنے کے کئی طریقے ہیں۔ یوکرائٹس میں ان میں شامل ہیں: خطے کے مقامی کرومیٹن ماحول کا تعین آر این اے پولیمیرس II، ہسٹون 3 ترمیم، ٹرائتھوریکس گروپ پروٹین، پولی کامب گروپ پروٹین، یا کسی دوسرے ڈی این اے بائنڈنگ عنصر کو نیچے کھینچ کر چپ چپ تجزیہ کے ذریعے کیا جا سکتا ہے جس کے لیے ایک اچھی اینٹی باڈی دستیاب ہے۔ نقل و حمل کے بعد کے ضابطے، نقل کی شرح اور کل آر این اے کی سطح نمایاں طور پر مختلف ہونے کی وجہ سے مصنوعی جینیاتی صف کے تجزیے کے ذریعے مہاماری تعاملات کی تحقیقات کی جا سکتی ہیں۔ نقل کی شرحوں کی پیمائش کے لیے جوہری رن آن اسیس کیے جا سکتے ہیں اور تابکاری کے بجائے تھائول لیبلنگ کا استعمال کرتے ہوئے نئے ہائی تھرو پٹ طریقے تیار کیے جا رہے ہیں۔ نیوکلئس کے باہر نکلنے میں پولیمرائزڈ آر این اے کا صرف 5 ٪، اور نہ صرف انٹرن، غیر فعال مصنوعات، اور غیر حس ٹرانسکرپٹ خراب ہوتے ہیں۔ لہذا، جوہری اور سائٹوپلاسمک سطحوں میں فرق دونوں حصوں کو ہلکے لائسس کے ذریعے الگ کرکے دیکھا جا سکتا ہے۔ متبادل اسپلیسنگ کا تجزیہ اسپلیسنگ سرنی کے ساتھ یا ٹائلنگ سرنی کے ساتھ کیا جا سکتا ہے (ڈی این اے مائیکرو آرری دیکھیں)۔ ویوو آر این اے میں موجود تمام آر این پیز کے طور پر پیچیدہ ہیں۔ مخصوص پروٹین سے منسلک نقل کی مقدار کا تجزیہ بھی آر آئی پی-چپ کے ذریعے کیا جا سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، ڈی سی پی 2 سیکویسٹرڈ پروٹین کا اشارہ دے گا ؛ رائبوسوم سے جڑا ہوا ٹرانسکرپشن میں فعال نقل کا اشارہ دیتا ہے (حالانکہ ایک زیادہ تاریخ والا طریقہ، جسے پولیسوم فریکشنشن کہا جاتا ہے، اب بھی کچھ لیبز میں مقبول ہے) پروٹین کی سطح کا تجزیہ ماس سپیکٹرومیٹری کے ذریعے کیا جا سکتا ہے، جس کا موازنہ صرف مقداری پی سی آر ڈیٹا سے کیا جا سکتا ہے، کیونکہ مائیکرو ارے ڈیٹا رشتہ دار ہے اور مطلق نہیں ہے۔ آر این اے اور پروٹین کے انحطاط کی شرحوں کی پیمائش بالترتیب ٹرانسکرپشن انفیکٹرز (ایکٹینومائسن ڈی یا α-امانیٹن) یا ٹرانسلیشن انفیکٹرز (سائکلوہیکسیمائڈ) کے ذریعے کی جاتی ہے۔ مصنوعی نقل و حمل کے عوامل (چھوٹے مالیکیول جو نقل و حمل کے عنصر پروٹین کی نقل کرتے ہیں) سیلولر ماڈل محفوظ غیر کوڈنگ ڈی این اے ترتیب کو بڑھاتا ہے (جینیات) جین ڈھانچہ اسپیٹیوٹیمپورل جین اظہار نوٹ اور حوالہ جات ببلیوگرافی بیرونی لنکس پلانٹ ٹرانسکرپشن فیکٹر ڈیٹا بیس اور پلانٹ ٹرانسکرپشن ریگولیشن ڈیٹا اور تجزیہ پلیٹ فارم CHIPBase غیر کوڈنگ RNAs اور CHIP-SEQ ڈیٹا سے پروٹین کوڈنگ جینز کے نقل و حمل کے ریگولیٹری نیٹ ورکس کو ڈی کوڈ کرنے کے لیے ایک کھلا ڈیٹا بیس۔ جین اظہار ڈی این اے آر این اے پوسٹ ٹرانسلیشنل ترمیم ارتقائی ترقیاتی حیاتیات