Structure and genome of HIV
ایچ آئی وی (ہیومن امیونو ڈیفیشینسی وائرس) کے جینوم اور پروٹین 1983 میں وائرس کی دریافت کے بعد سے وسیع تحقیق کا موضوع رہے ہیں۔ "کازیٹو ایجنٹ کی تلاش میں، ابتدائی طور پر یہ خیال کیا گیا تھا کہ یہ وائرس ہیومن ٹی سیل لیوکیمیا وائرس (ایچ ٹی ایل وی) کی ایک شکل ہے، جو اس وقت انسانی مدافعتی نظام کو متاثر کرنے اور بعض لیوکیمیا کا سبب بننے کے لیے جانا جاتا تھا۔ تاہم، پیرس کے پاسچر انسٹی ٹیوٹ کے محققین نے ایڈز کے مریضوں میں پہلے سے نامعلوم اور جینیاتی طور پر الگ ریٹرو وائرس کو الگ کیا جسے بعد میں ایچ آئی وی کا نام دیا گیا۔ ہر وائریون ایک وائرل لفافے اور اس سے وابستہ میٹرکس پر مشتمل ہوتا ہے جس میں ایک کیپسڈ ہوتا ہے، جو خود سنگل اسٹرینڈڈ آر این اے جینوم کی دو کاپیاں اور کئی انزائموں کو گھیرے ہوئے ہوتا ہے۔ وائرس کی دریافت خود ایڈز سے وابستہ بیماریوں کے پہلے بڑے کیسوں کی رپورٹ کے دو سال بعد ہوئی۔ ساخت ایچ آئی وی-1 جینوم کی مکمل ترتیب، جو متعدی وائرس سے نکالی گئی ہے، کو سنگل نیوکلیوٹائڈ ریزولوشن میں حل کیا گیا ہے۔ ایچ آئی وی جینوم وائرل پروٹین کی ایک چھوٹی سی تعداد کو انکوڈ کرتا ہے، میزبان خلیوں پر حملہ کرنے اور ان کی اندرونی مشینری کو ہائی جیک کرنے کے لیے ہمیشہ ایچ آئی وی پروٹین اور ایچ آئی وی اور میزبان پروٹین کے درمیان باہمی تعاون قائم کرتا ہے۔ ایچ آئی وی ساخت میں دوسرے ریٹرو وائرس سے مختلف ہے۔ ایچ آئی وی وائرین کا قطر ~ 100 این ایم ہے۔ اس کا اندرونی حصہ شنک کی شکل کے کور پر مشتمل ہوتا ہے جس میں (مثبت احساس) ایس ایس آر این اے جینوم کی دو کاپیاں، انزائم ریورس ٹرانسکرپٹیس، انٹیگریز اور پروٹیز، کچھ معمولی پروٹین، اور میجر کور پروٹین شامل ہوتے ہیں۔ ہیومن امیونو ڈیفیشینسی وائرس (ایچ آئی وی) کا جینوم ایچ آئی وی لائف سائیکل کے دوران ضروری کردار ادا کرنے والے 8 وائرل پروٹین کو انکوڈ کرتا ہے۔ ایچ آئی وی-1 غیر ہم آہنگی سے منسلک، غیر منسلک، مثبت احساس والے سنگل اسٹرینڈڈ آر این اے کی دو کاپیوں پر مشتمل ہوتا ہے جو وائرل پروٹین پی 24 پر مشتمل مخروطی کیپسڈ سے منسلک ہوتا ہے، جو عام طور پر لینٹوائرس کا ہوتا ہے۔ آر این اے اسٹرینڈز کی دو کاپیاں ایچ آئی وی-1 کے دوبارہ امتزاج میں اہم کردار ادا کرتی ہیں، جو وائرل نقل کی ریورس ٹرانسکرپشن کے دوران ہوتی ہے۔ ایک وائرین کے اندر سنگل اسٹرینڈڈ آر این اے کی دو کاپیوں کی روک تھام لیکن صرف ایک ڈی این اے پرووائرس کی پیداوار کو سیڈوڈیپلوئڈی کہا جاتا ہے۔ آر این اے جزو 9749 نیوکلیوٹائڈز لمبا ہوتا ہے اور اس میں 5 'کیپ (جی پی پی پی)، 3' پولی (اے) دم، اور بہت سے اوپن ریڈنگ فریم (او آر ایف) ہوتے ہیں۔ وائرل ساختی پروٹین طویل او آر ایف کے ذریعے انکوڈ کیے جاتے ہیں، جبکہ چھوٹے او آر ایف وائرل لائف سائیکل کے ریگولیٹرز کو انکوڈ کرتے ہیں: منسلک، جھلی فیوژن، نقل، اور اسمبلی۔ سنگل اسٹرینڈ آر این اے پی 7 نیوکلیوکیپسڈ پروٹینز، لیٹ اسمبلی پروٹین پی 6، اور وائرین کی نشوونما کے لیے ضروری انزائمز، جیسے ریورس ٹرانسکرپٹیز اور انٹیگریز سے مضبوطی سے جڑا ہوا ہے۔ لائسین ٹی آر این اے میگنیشیم پر منحصر ریورس ٹرانسکرپٹیس کا پرائمر ہے۔ نیوکلیوکیپسڈ جینومک آر این اے (ایک مالیکیول فی ہیکسامیر) کے ساتھ وابستہ ہوتا ہے اور آر این اے کو نیوکلیز کے ذریعے ہاضمے سے بچاتا ہے۔ وائیرون ذرہ کے اندر وی آئی ایف، وی پی آر، نیف، اور وائرل پروٹیز بھی بند ہوتے ہیں۔ وائیرون کا لفافہ میزبان خلیے کی اصل کے پلازما جھلی سے بنتا ہے، جسے وائرل پی 17 پروٹین پر مشتمل میٹرکس کی مدد حاصل ہوتی ہے، جو وائیرون ذرہ کی سالمیت کو یقینی بناتا ہے۔ وائرین کی سطح پر ایچ آئی وی کے لفافے گلائکوپروٹین (این وی) کی ایک محدود تعداد پائی جا سکتی ہے، جو جی پی 120 اور جی پی 41 کے ہیٹروڈائمرز کے ذریعہ تشکیل دیا گیا ٹرائمر ہے۔ این وی اپنے بنیادی میزبان رسیپٹر، سی ڈی 4، اور اس کے شریک رسیپٹر (بنیادی طور پر سی سی آر 5 یا سی ایکس سی آر 4) کے پابند ہونے کا ذمہ دار ہے، جس کی وجہ سے اس کے ٹارگٹ سیل میں وائرل داخل ہوتا ہے۔ وائرس کی سطح پر واحد پروٹین ہونے کے ناطے، لفافے والے گلائکوپروٹین (جی پی 120 اور جی پی 41) ایچ آئی وی ویکسین کی کوششوں کے بڑے اہداف ہیں۔ ٹرائمیرک لفافے کے اسپائیک کے نصف سے زیادہ بڑے پیمانے پر این سے منسلک گلائکن ہوتے ہیں۔ کثافت زیادہ ہوتی ہے کیونکہ گلائکنز وائرل پروٹین کو اینٹی باڈیز کے ذریعے بے اثر ہونے سے بچاتے ہیں۔ یہ معلوم سب سے زیادہ گھنے گلائکوسیلیٹڈ مالیکیولز میں سے ایک ہے اور اینڈوپلاسمک ریٹیکولم اور گولگی اپریٹس میں بائیوجینیسیس کے دوران گلائکنز کی معمول کی پختگی کے عمل کو روکنے کے لیے کثافت کافی زیادہ ہے۔ اس لیے زیادہ تر گلائکنز غیر پختہ 'ہائی مینوز' گلائکنز کے طور پر رک جاتے ہیں جو عام طور پر خفیہ یا خلیے کی سطح پر موجود انسانی گلائکوپروٹینز پر موجود نہیں ہوتے ہیں۔ غیر معمولی پروسیسنگ اور اعلی کثافت کا مطلب یہ ہے کہ تقریبا تمام وسیع پیمانے پر غیر جانبدار اینٹی باڈیز جن کی اب تک شناخت کی گئی ہے (مریضوں کے ذیلی سیٹ سے جو کئی مہینوں سے کئی سالوں سے متاثر ہوئے ہیں) ان لفافے والے گلائکنز سے منسلک ہوتے ہیں یا ان سے نمٹنے کے لیے ڈھال لیے جاتے ہیں۔ وائرل سپائیک کی سالماتی ساخت کا تعین اب ایکس رے کرسٹلگرافی اور کریو الیکٹران مائکروسکوپی کے ذریعے کیا گیا ہے۔ ساختی حیاتیات میں یہ پیش رفت وائرل سپائیک کی مستحکم ریکومبیننٹ شکلوں کی نشوونما کی وجہ سے ممکن ہوئی جس کی وجہ سے جی پی 41 میں پرولین میوٹیشن کے لیے ایک انٹر سبونٹ ڈائیسلفائیڈ بانڈ اور ایک آئسولیسین کا تعارف ہوا۔ نام نہاد ایس او ایس آئی پی ٹرائمر نہ صرف مقامی وائرل اسپائیک کی اینٹیجینک خصوصیات کو دوبارہ پیش کرتے ہیں بلکہ اسی حد تک نامکمل گلائکنز کو بھی ظاہر کرتے ہیں جو مقامی وائرس پر پیش کیے جاتے ہیں۔ ریکومبیننٹ ٹرائمرک وائرل اسپائکس ویکسین کے امیدواروں کے لیے امید افزا ہیں کیونکہ وہ ریکومبیننٹ مونومیرک جی پی 120 کے مقابلے میں کم غیر غیر جانبدار ایپیٹوپس ظاہر کرتے ہیں جو ہدف ایپیٹوپس کے مدافعتی ردعمل کو دبانے کا کام کرتے ہیں۔ جینوم تنظیم ایچ آئی وی میں ساختی پروٹین کے لیے کوڈنگ کرنے والے کئی بڑے جین ہوتے ہیں جو تمام ریٹرو وائرس کے ساتھ ساتھ ایچ آئی وی کے لیے منفرد کئی غیر ساختی ("آلات") جینوں میں پائے جاتے ہیں۔ ایچ آئی وی جینوم میں نو جین ہوتے ہیں جو پندرہ وائرل پروٹین کو انکوڈ کرتے ہیں۔ یہ پولی پروٹین کے طور پر ترکیب کیے جاتے ہیں جو وائرین کے اندرونی حصے کے لیے پروٹین تیار کرتے ہیں، جسے گیگ کہا جاتا ہے، گروپ مخصوص اینٹیجن ؛ وائرل انزائمز (پول، پولیمریز) یا وائرین این وی (لفافے) کے گلائکوپروٹین۔ ان کے علاوہ، ایچ آئی وی پروٹین کے لیے انکوڈ کرتا ہے جس میں کچھ ریگولیٹری اور معاون افعال بھی ہوتے ہیں۔ ایچ آئی وی-1 کے دو اہم ریگولیٹری عناصر ہیں: ٹیٹ اور ریو اور کچھ اہم آلات پروٹین جیسے نیف، وی پی آر، وی آئی ایف اور وی پی یو جو بعض بافتوں میں نقل کے لیے ضروری نہیں ہیں۔ گیگ جین وائرس کا بنیادی جسمانی بنیادی ڈھانچہ فراہم کرتا ہے، اور پول بنیادی طریقہ کار فراہم کرتا ہے جس کے ذریعے ریٹرو وائرس دوبارہ پیدا ہوتے ہیں، جبکہ دیگر ایچ آئی وی کو میزبان خلیے میں داخل ہونے اور اس کی تولید کو بڑھانے میں مدد کرتے ہیں۔ اگرچہ ان میں تغیر کے ذریعے تبدیلی کی جا سکتی ہے، ٹییو کے علاوہ یہ تمام جین ایچ آئی وی کی تمام معروف اقسام میں موجود ہیں۔ ایچ آئی وی کی جینیاتی تغیرات دیکھیں۔ ایچ آئی وی 10 کے بی سے کم جینوم سے نو مختلف جین مصنوعات حاصل کرنے کے لیے تفریق آر این اے اسپلیسنگ کا ایک نفیس نظام استعمال کرتا ہے۔ ایچ آئی وی میں ایک 9.2kb غیر اسپلیسڈ جینومک ٹرانسکرپٹ ہوتا ہے جو گیگ اور پول پرکرسرز کے لیے انکوڈ کرتا ہے۔ ایک واحد اسپلیسڈ، این وی، وی آئی ایف، وی پی آر اور وی پی یو کے لیے 4.5 کے بی انکوڈنگ اور ٹی ٹی، ریو اور نیف کے لیے ایک ملٹی پلائی اسپلیسڈ، 2 کے بی ایم آر این اے انکوڈنگ۔ وائرل ساختی پروٹین گیگ (گروپ مخصوص اینٹیجن) پیشگی گیگ پولی پروٹین کے لیے کوڈ جو وائرل پروٹیز کے ذریعے ایم اے (میٹرکس پروٹین، پی 17) کی پختگی کے دوران پروسیس کیا جاتا ہے۔ سی اے (کیپسیڈ پروٹین، پی 24) ؛ ایس پی 1 (سپیسر پیپٹائڈ 1، پی 2) ؛ این سی (نیوکلیوکیپسڈ پروٹین، پی 7) ؛ ایس پی 2 (سپیسر پیپٹائڈ 2، پی 1) اور پی 6 پروٹین۔ وائرل انزائمز ریورس ٹرانسکرپٹیز (آر ٹی) اور آر نیس ایچ، انٹیگریز (آئی این)، اور ایچ آئی وی پروٹیز (پی آر) کے لیے پول کوڈ۔ ساختی پروٹین تیار کرنے کے لیے پیش رو گیگ پولی پروٹین کو توڑنے کے لیے ایچ آئی وی پروٹیز کی ضرورت ہوتی ہے، آر این اے ٹیمپلیٹ سے ڈی این اے کو نقل کرنے کے لیے آر ٹی کی ضرورت ہوتی ہے، اور میزبان جینوم میں ڈبل اسٹرینڈڈ وائرل ڈی این اے کو ضم کرنے کے لیے آئی این ضروری ہے۔ این وی ("لفافے" کے لیے) جی پی 160 کے لیے کوڈ، جو میزبان خلیے کے اینڈوپلاسمک ریٹیکولم کے اندر میزبان پروٹیز، فورن کے ذریعے الگ کیا جاتا ہے۔ ترجمہ کے بعد کی پروسیسنگ سے ایک سطحی گلائکوپروٹین، جی پی 120 یا ایس یو پیدا ہوتا ہے، جو لمفوسائٹس پر موجود سی ڈی 4 ریسیپٹرز سے منسلک ہوتا ہے، اور جی پی 41 یا ٹی ایم، جو وائرل لفافے میں سرایت کرتا ہے تاکہ وائرس کو ہدف کے خلیوں سے منسلک اور فیوز کرنے کے قابل بنایا جا سکے۔ ضروری ریگولیٹری عناصر ٹی اے ٹی (ایچ آئی وی ٹرانس ایکٹیویٹر) وائرل جینوم آر این اے کی ریورس ٹرانسکرپشن کو منظم کرنے، وائرل ایم آر این اے کی موثر ترکیب کو یقینی بنانے اور متاثرہ خلیوں سے وائرینز کی رہائی کو منظم کرنے میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ ٹیٹ کو 72-امینو ایسڈ ون-ایکسون ٹیٹ کے ساتھ ساتھ 86-101-امینو ایسڈ ٹو-ایکسون ٹیٹ کے طور پر ظاہر کیا جاتا ہے، اور ایچ آئی وی انفیکشن میں ابتدائی طور پر اہم کردار ادا کرتا ہے۔ ٹی اے ٹی (14-15 کے ڈی اے) ٹرانس ایکٹیویشن رسپانس عنصر (ٹی اے آر) بنانے والے 5 'ایل ٹی آر خطے کے قریب بلجڈ جینومک آر این اے اسٹیم لوپ سیکنڈری ڈھانچے سے جڑا ہوتا ہے۔ ریو (وائرین پروٹین کے اظہار کا ریگولیٹر): ریو پروٹین ایک ارجنائن سے بھرپور آر این اے بائنڈنگ موٹف کے ذریعے وائرل جینوم سے جڑا رہتا ہے جو این ایل ایس (نیوکلیئر لوکلائزیشن سگنلز) کے طور پر بھی کام کرتا ہے، جو وائرل نقل کے دوران سائٹوسول سے نیوکلئس تک ریو کی نقل و حمل کے لیے ضروری ہے۔ ریو ایم آر این اے این وی کے ایک پیچیدہ اسٹیم لوپ ڈھانچے کو پہچانتا ہے جو ٹیٹ اور ریو کے الگ الگ کوڈنگ ایکسون میں واقع ہے، جسے ایچ آئی وی ریو رسپانس عنصر (آر آر ای) کہا جاتا ہے۔ ریو بڑے وائرل پروٹین کی ترکیب کے لیے اہم ہے اور اس لیے وائرل نقل کے لیے ضروری ہے۔ لوازمات ریگولیٹری پروٹین وی پی آر (لینٹیوائرس پروٹین آر): وی پی آر ایک وائرین سے وابستہ، نیوکلیوسیٹوپلاسمک شٹلنگ ریگولیٹری پروٹین ہے۔ خیال کیا جاتا ہے کہ یہ وائرس کی نقل، خاص طور پر، پری انٹیگریشن کمپلیکس کی جوہری درآمد میں اہم کردار ادا کرتا ہے۔ ایسا بھی ظاہر ہوتا ہے کہ وی پی آر اپنے میزبان خلیوں کو جی 2 مرحلے میں اپنے سیل سائیکل کو روکنے کا سبب بنتا ہے۔ یہ گرفتاری میزبان ڈی این اے کی مرمت کی مشینری کو متحرک کرتی ہے جو وائرل ڈی این اے کے انضمام کو قابل بناتی ہے۔ ایچ آئی وی-2 اور ایس آئی وی وی پی ایکس نامی ایک اضافی وی پی آر سے متعلق پروٹین کو انکوڈ کرتے ہیں جو وی پی آر کے ساتھ مل کر کام کرتا ہے۔ vif-Vif ایک انتہائی محفوظ، 23 کے ڈی اے فاسفوپروٹین ہے جو سیل کی قسم کے لحاظ سے ایچ آئی وی-1 وائرینز کی انفیکشن کے لیے اہم ہے۔ ایچ آئی وی-1 کو لمفوسائٹس، میکروفیجز، اور بعض انسانی خلیوں کی لکیروں میں متعدی وائرس کی ترکیب کے لیے وی آئی ایف کی ضرورت ہوتی ہے۔ ایسا لگتا ہے کہ ہیلا خلیوں یا سی او ایس خلیوں میں اسی عمل کے لیے وی آئی ایف کی ضرورت نہیں ہے۔ این ای ایف-نیف، منفی عنصر، ایک این-ٹرمینل میریسٹائیلیٹڈ جھلی سے وابستہ فاسفوپروٹین ہے۔ یہ وائرس کی نقل کے چکر کے دوران متعدد افعال میں شامل ہوتا ہے۔ خیال کیا جاتا ہے کہ یہ سیل اپوپٹوسس میں اہم کردار ادا کرتا ہے اور وائرس کی انفیکشن میں اضافہ کرتا ہے۔ وی پی یو (وائرس پروٹین یو)-وی پی یو ایچ آئی وی-1 کے لیے مخصوص ہے۔ یہ ایک کلاس I اولیگومیرک انٹیگرل میمبرین فاسفوپروٹین ہے جس میں متعدد حیاتیاتی افعال ہیں۔ وی پی یو سی ڈی 4 کے انحطاط میں شامل ہے جس میں یوبیکیوٹین پروٹیسوم کے راستے کے ساتھ ساتھ متاثرہ خلیوں سے وائریون کی کامیاب رہائی بھی شامل ہے۔ ٹی وی: یہ جین صرف چند ایچ آئی وی-1 آئسولیٹ میں موجود ہے۔ یہ ٹیٹ، این وی، اور ریو جین کے حصوں کا امتزاج ہے، اور پروٹین کے لیے ٹیٹ کی کچھ خصوصیات کے ساتھ کوڈ ہے، لیکن ریو کی خصوصیات میں سے بہت کم یا کوئی نہیں۔ آر این اے ثانوی ساخت ایچ آئی وی آر این اے جینوم کے اندر کئی محفوظ ثانوی ساخت عناصر کی نشاندہی کی گئی ہے۔ ایچ آئی وی وائرل آر این اے ڈھانچے ریورس ٹرانسکرپشن کی ترقی کو منظم کرتے ہیں۔ 5 'یو ٹی آر ڈھانچہ چھوٹے لنکرز کے ذریعے جڑے اسٹیم لوپ ڈھانچوں کی سیریز پر مشتمل ہے۔ ان سٹیم لوپس (5 'سے 3') میں ٹرانس ایکٹیویشن ریجن (ٹی اے آر) عنصر، 5 'پولیڈینایلیشن سگنل [پولی (اے)]، پی بی ایس، ڈی آئی ایس، میجر ایس ڈی اور جینوم کے 5' سرے کے اندر واقع ایس آئی ایل ہیئر پن ڈھانچہ اور این وی جین کے اندر ایچ آئی وی ریو رسپانس عنصر (آر آر ای) شامل ہیں۔ ایک اور آر این اے ڈھانچہ جس کی نشاندہی کی گئی ہے وہ گیگ اسٹیم لوپ 3 (جی ایس ایل 3) ہے، جس کے بارے میں خیال کیا جاتا ہے کہ وہ وائرل پیکیجنگ میں شامل ہے۔ آر این اے ثانوی ڈھانچے کو ایچ آئی وی پروٹیز اور ریورس ٹرانسکرپٹیز کے فنکشن کو تبدیل کرکے ایچ آئی وی لائف سائیکل کو متاثر کرنے کی تجویز پیش کی گئی ہے، حالانکہ شناخت شدہ تمام عناصر کو کوئی فنکشن تفویض نہیں کیا گیا ہے۔ SHAPE تجزیے کے ذریعے طے شدہ ایک RNA ثانوی ڈھانچہ تین اسٹیم لوپس پر مشتمل ہے اور ایچ آئی وی پروٹیز اور ریورس ٹرانسکرپٹیز جین کے درمیان واقع ہے۔ یہ سی آئی ایس ریگولیٹری آر این اے ایچ آئی وی کے پورے خاندان میں محفوظ دکھایا گیا ہے اور خیال کیا جاتا ہے کہ یہ وائرل لائف سائیکل کو متاثر کرتا ہے۔ وی 3 لوپ تیسرا متغیر لوپ یا وی 3 لوپ ہیومن امیونو ڈیفیشینسی وائرس کا ایک حصہ یا علاقہ ہے۔ ویرون کے لفافے گلائکوپروٹین، جی پی 120 کا وی 3 لوپ، ایچ آئی وی کے تناؤ کے لحاظ سے ہدف انسانی مدافعتی خلیے، جیسے سی سی آر 5 خلیہ یا سی ایکس سی آر 4 خلیے پر سائٹوکائن رسیپٹر سے جڑے ہوئے انسانی مدافعتی خلیوں کو متاثر کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ لفافہ گلائکوپروٹین (این وی) جی پی 120/41 خلیوں میں ایچ آئی وی-1 کے داخلے کے لیے ضروری ہے۔ این وی ایچ آئی وی-1 انفیکشن والے افراد کا علاج کرنے والی دوا کے سالماتی ہدف کے طور پر کام کرتا ہے، اور ایڈز ویکسین تیار کرنے کے لیے امیونوجین کا ایک ذریعہ ہے۔ تاہم، فعال این وی ٹرائمر کا ڈھانچہ مبہم رہا ہے۔ ایچ آئی وی/ایڈز تحقیق کے حوالہ جات بھی دیکھیں بیرونی روابط مکمل ایچ آئی وی 1 وائرین ایچ آئی وی/ایڈز کے ایچ آئی وی پول-1 اسٹیم لوپ 3 ڈی ماڈل کے لیے آرفیم انٹری