Nucleic acid quaternary structure
نیوکلک ایسڈ کواٹرنیری ڈھانچہ سے مراد الگ الگ نیوکلک ایسڈ مالیکیولز، یا نیوکلک ایسڈ مالیکیولز اور پروٹینز کے درمیان تعاملات ہیں۔ یہ تصور پروٹین کواٹرنیری ڈھانچے سے مشابہت رکھتا ہے، لیکن چونکہ مشابہت کامل نہیں ہے، اس لیے یہ اصطلاح نیوکلک ایسڈ میں متعدد مختلف تصورات کا حوالہ دینے کے لیے استعمال ہوتی ہے اور عام طور پر اس کا سامنا کم ہوتا ہے۔ اسی طرح دیگر حیاتیاتی سالمات جیسے پروٹین، نیوکلک ایسڈ میں ساختی ترتیب کی چار سطحیں ہوتی ہیں: بنیادی، ثانوی، ترتیری اور چوتھائی ساخت۔ بنیادی ساخت نیوکلیوٹائڈز کی لکیری ترتیب ہے، ثانوی ساخت میں چھوٹے مقامی فولڈنگ موفٹس شامل ہوتے ہیں، اور ترتیری ساخت نیوکلک ایسڈ مالیکیول کی 3D فولڈ شکل ہے۔ عام طور پر، کواٹرنیری ڈھانچہ سے مراد متعدد ذیلی اکائیوں کے درمیان 3D تعاملات ہیں۔ نیوکلک ایسڈ کے معاملے میں، چوتھائی ساخت سے مراد متعدد نیوکلک ایسڈ مالیکیولز کے درمیان یا نیوکلک ایسڈ اور پروٹین کے درمیان تعامل ہے۔ ڈی این اے، آر این اے، اور جین کے اظہار کو سمجھنے کے لیے نیوکلک ایسڈ کواٹرنیری ڈھانچہ اہم ہے کیونکہ کواٹرنیری ڈھانچہ فنکشن کو متاثر کر سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، جب ڈی این اے کو ہیٹروکرومیٹن میں پیک کیا جاتا ہے، اس لیے ایک قسم کی چوتھائی ساخت کی نمائش کی جاتی ہے، تو جین ٹرانسکرپشن کو روکا جائے گا۔ ڈی این اے کواٹرنیری ڈھانچہ نیوکلیوسومز بنانے کے لیے ڈی این اے کو ہسٹونز کے ساتھ جوڑنے اور پھر ان کی تنظیم کو اعلی درجے کے کرومیٹن ریشوں میں جوڑنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ ڈی این اے کی چوتھائی ساخت اس بات پر سختی سے اثر انداز ہوتی ہے کہ جینوں کے اظہار کے لیے ٹرانسکرپشن مشینری کے لیے ڈی این اے کی ترتیب کتنی قابل رسائی ہے۔ ڈی این اے کواٹرنیری ڈھانچہ وقت کے ساتھ مختلف ہوتا ہے، کیونکہ ڈی این اے کے علاقوں کو گاڑھا کیا جاتا ہے یا نقل کے لیے بے نقاب کیا جاتا ہے۔ یہ اصطلاح ڈی این اے نینو ٹیکنالوجی میں استعمال ہونے والے مصنوعی نیوکلک ایسڈ بلڈنگ بلاکس کی درجہ بندی اسمبلی کو بیان کرنے کے لیے بھی استعمال کی گئی ہے۔ ڈی این اے کی چوتھائی ساخت کرومیٹن کی تشکیل سے مراد ہے۔ چونکہ انسانی جینوم بہت بڑا ہے، اس لیے ڈی این اے کو کرومیٹن میں گاڑھا ہونا ضروری ہے، جو کہ نیوکلیوسومز کے نام سے مشہور دہرائی جانے والی اکائیوں پر مشتمل ہوتا ہے۔ نیوکلیوسومز میں ڈی این اے اور پروٹین ہوتے ہیں جنہیں ہسٹون کہتے ہیں۔ نیوکلیوسوم کور میں عام طور پر تقریبا 146 ڈی این اے بیس جوڑے ہوتے ہیں جو ہسٹون آکٹمر کے گرد لپٹے ہوتے ہیں۔ ہسٹون آکٹمر کل آٹھ ہسٹون پروٹینوں سے بنا ہے، جو مندرجہ ذیل پروٹینوں میں سے ہر ایک میں سے دو ہیں: H2A، H2B، H3، اور H4۔ ہسٹون بنیادی طور پر نیوکلیوسومز کی تشکیل کے لیے ذمہ دار ہوتے ہیں، اس لیے کرومیٹن کی ساخت میں زبردست حصہ ڈالتے ہیں۔ ہسٹون پروٹین مثبت طور پر چارج ہوتے ہیں اور اس لیے ڈی این اے کی منفی طور پر چارج شدہ فاسفیٹ ریڑھ کی ہڈی کے ساتھ تعامل کر سکتے ہیں۔ کور ہسٹون پروٹین کا ایک حصہ، جسے ہسٹون ٹیل ڈومینز کہا جاتا ہے، نیوکلیوسوم کو مضبوطی سے لپیٹ کر رکھنے اور نیوکلیوسوم کو ثانوی اور ترتیری ڈھانچہ دینے کے لیے انتہائی اہم ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ ہسٹون ٹیل ڈومینز نیوکلیوسومز کے درمیان تعاملات میں شامل ہوتے ہیں۔ لنکر ہسٹون، یا ایچ 1 پروٹین، نیوکلیوسوم کی ساخت کو برقرار رکھنے میں بھی شامل ہے۔ ایچ 1 پروٹین کا اس بات کو یقینی بنانے میں خاص کردار ہے کہ ڈی این اے مضبوطی سے زخم رہتا ہے۔ ہسٹون پروٹین اور ان کے ڈی این اے میں تبدیلیوں کو چوتھائی ساخت کے طور پر درجہ بند کیا جاتا ہے۔ گاڑھا کرومیٹن، ہیٹروکرومیٹن، جین کی نقل کو روکتا ہے۔ دوسرے لفظوں میں، نقل کے عوامل زخم کے ڈی این اے تک رسائی حاصل نہیں کر سکتے-یہ یوکرومیٹن کے برعکس ہے، جو کہ ڈی کنڈینسڈ ہے، اور اس وجہ سے، نقل کرنے والی مشینری کے لیے آسانی سے قابل رسائی ہے۔ نیوکلیوٹائڈز میں ڈی این اے میتھیلیشن کرومیٹن کواٹرنیری ڈھانچے کو متاثر کرتا ہے۔ انتہائی میتھیلیٹیڈ ڈی این اے نیوکلیوٹائڈز زیادہ امکان ہیٹروکرومیٹن کے اندر پائے جاتے ہیں جبکہ غیر میتھیلیٹیڈ ڈی این اے نیوکلیوٹائڈز یوکرومیٹن میں عام ہیں۔ مزید برآں، بنیادی ہسٹون ٹیل ڈومینز میں ترجمے کے بعد کی تبدیلیاں کی جا سکتی ہیں، جو ڈی این اے کواٹرنیری ڈھانچے اور اس وجہ سے جین کے اظہار میں تبدیلیوں کا باعث بنتی ہیں۔ انزائم، جنہیں ایپیجینیٹک رائٹرز اور ایپیجینیٹک ایراسرز کے نام سے جانا جاتا ہے، ہسٹون ٹیل ڈومینز میں کئی ترامیم کے اضافے یا ہٹانے کو متحرک کرتے ہیں۔ مثال کے طور پر، ایک انزائم رائٹر H3 کور پروٹین کے لائسین-9 کو میتھیلیٹ کر سکتا ہے، جو H3 ہسٹون ٹیل ڈومین میں پایا جاتا ہے۔ یہ جین کے جبر کا باعث بن سکتا ہے کیونکہ کرومیٹن دوبارہ تیار ہو جاتا ہے اور ہیٹروکرومیٹن سے مشابہت رکھتا ہے۔ تاہم، ہسٹون ٹیل ڈومینز میں درجنوں تبدیلیاں کی جا سکتی ہیں۔ لہذا، یہ ان تمام ترامیم کا مجموعہ ہے جو اس بات کا تعین کرتا ہے کہ آیا کرومیٹن ہیٹروکرومیٹن یا یوکرومیٹن سے ملتا جلتا ہوگا۔ آر این اے آر این اے کو کئی زمروں میں تقسیم کیا گیا ہے، جن میں میسنجر آر این اے (ایم آر این اے)، رائبوسومل آر این اے (آر آر این اے)، ٹرانسفر آر این اے (ٹی آر این اے)، لانگ نان کوڈنگ آر این اے (ایل این سی آر این اے)، اور کئی دیگر چھوٹے فعال آر این اے شامل ہیں۔ اگرچہ بہت سے پروٹینوں میں چوتھائی ساخت ہوتی ہے، لیکن آر این اے مالیکیولز کی اکثریت صرف بنیادی طور پر ترتیری ساخت کے ذریعے ہوتی ہے اور کثیر ذیلی ڈھانچے کے بجائے انفرادی مالیکیولز کے طور پر کام کرتی ہے۔ آر این اے کی کچھ اقسام واضح چوتھائی ڈھانچہ دکھاتی ہیں جو فنکشن کے لیے ضروری ہے، جبکہ دیگر اقسام کے آر این اے واحد مالیکیول کے طور پر کام کرتے ہیں اور چوتھائی ڈھانچے بنانے کے لیے دوسرے مالیکیولز کے ساتھ وابستہ نہیں ہوتے ہیں۔ پروٹین اولیگومرز کے مقابلے میں آر این اے مالیکیولز کے سمیٹریکل کمپلیکس انتہائی غیر معمولی ہیں۔ آر این اے ہوموڈائمر کی ایک مثال نیوروسپورا کا وی ایس رائبوزیم ہے، جس کے دو فعال مقامات دونوں مونومرز کے نیوکلیوٹائڈز پر مشتمل ہیں۔ پروٹین کے ساتھ چوتھائی ڈھانچے بنانے والے آر این اے کی سب سے مشہور مثال رائبوسوم ہے، جو متعدد آر آر این اے پر مشتمل ہوتا ہے، جسے آر پروٹین کی مدد حاصل ہوتی ہے۔ اسی طرح کے آر این اے-پروٹین کمپلیکس بھی اسپلیسوسوم میں پائے جاتے ہیں۔ ربوسوچز ربوسوچز ایک قسم کی ایم آر این اے ساخت ہیں جو جین کے اظہار کو منظم کرنے میں مدد کرتی ہیں اور اکثر لگینڈز کے متنوع سیٹ کو باندھتی ہیں۔ ربوسوچز اس بات کا تعین کرتے ہیں کہ خلیے میں چھوٹے مالیکیولز کے مختلف ارتکاز پر جین کا اظہار کس طرح رد عمل ظاہر کرتا ہے۔ یہ موٹفف فلاوین مونو نیوکلیوٹائڈ (ایف ایم این)، سائیکلک ڈی-اے ایم پی (سی-ڈی-اے ایم پی)، اور گلائسین میں مشاہدہ کیا گیا ہے۔ کہا جاتا ہے کہ ربوسوچز فرضی بول چال کی ساخت کو ظاہر کرتے ہیں۔ ایک واحد آر این اے مالیکیول کے ساختی طور پر ایک جیسے کئی علاقے متوازی طور پر ایک دوسرے کو جوڑتے ہیں۔ چونکہ یہ ساخت ایک واحد مالیکیول سے پیدا ہوتی ہے نہ کہ متعدد الگ الگ مالیکیول سے، اس لیے اسے حقیقی چوتھائی ساخت نہیں کہا جا سکتا۔ اس بات پر منحصر ہے کہ رائبوسوچ کہاں باندھتا ہے اور اسے کس طرح ترتیب دیا جاتا ہے، یہ کسی جین کو دبا سکتا ہے یا اس کا اظہار کرنے کی اجازت دے سکتا ہے۔ ہم آہنگی حیاتیاتی سالماتی تین جہتی ترتیبات کا ایک اہم حصہ ہے۔ بہت سے پروٹین چوتھائی ساخت کی سطح پر sy.mmetrical ہوتے ہیں، لیکن RNAs میں شاذ و نادر ہی ہم آہنگ چوتھائی ڈھانچے ہوتے ہیں۔ اگرچہ ترتیری ڈھانچہ ہر قسم کے آر این اے کے لیے متغیر اور ضروری ہے، لیکن آر این اے اولیگیمیرائزیشن نسبتا کم ہی ہوتی ہے۔ آر آر این اے رائبوسومز، پروٹین کے ترجمہ کے لیے آرگنیل، آر آر این اے اور پروٹین سے بنے ہوتے ہیں۔ رائبوسومز نیوکلک ایسڈ کواٹرنیری ڈھانچے کی بہترین اور سب سے زیادہ پرچر مثال ہو سکتے ہیں۔ رائبوسوم کی ساخت کی خصوصیات مختلف ریاستوں اور انواع کے درمیان مختلف ہوتی ہیں، لیکن تمام رائبوسوم ایک بڑی ذیلی اکائی اور ایک چھوٹی اکائی سے بنے ہوتے ہیں۔ حیاتیات کی مختلف کلاسوں میں مختلف خصوصیت کے سائز کی رائبوسومل ذیلی اکائیاں ہوتی ہیں۔ رائبوسومل ذیلی اکائیوں کی تین جہتی ایسوسی ایشن رائبوسومل فنکشن کے لیے ضروری ہے۔ چھوٹی ذیلی اکائی پہلے ایم آر این اے سے جڑی ہوتی ہے اور پھر بڑی ذیلی اکائی کو بھرتی کیا جاتا ہے۔ پولی پیپٹائڈ کی تشکیل کے لیے، ایم آر این اے اور دونوں رائبوسوم ذیلی اکائیوں کی مناسب ایسوسی ایشن ہونی چاہیے۔ بائیں طرف، خمیر میں رائبوسوم کے پیپٹائڈیل ٹرانسفرس مرکز میں آر آر این اے کی ثانوی ساخت۔ پیپٹائڈیل ٹرانسفرس سینٹر وہ جگہ ہے جہاں ترجمہ کے دوران پیپٹائڈ بانڈ کی تشکیل کو متحرک کیا جاتا ہے۔ دائیں طرف، پیپٹائڈیل ٹرانسفرس سینٹر کی تین جہتی ساخت۔ ہیلیکل آر آر این اے گلوبولر رائبوسومل پروٹین سے وابستہ ہے۔ آنے والے کوڈن اے سائٹ پر پہنچتے ہیں اور پی سائٹ پر چلے جاتے ہیں، جہاں پیپٹائڈ بانڈ کی تشکیل اتپریرک ہوتی ہے۔ ایک مخصوص تین جہتی ڈھانچہ جو عام طور پر آر آر این اے میں مشاہدہ کیا جاتا ہے وہ اے-مائنر موٹف ہے۔ اے-مائنر موفٹس کی چار قسمیں ہیں، ان سب میں بہت سے غیر جوڑے والے اڈینوسین شامل ہیں۔ یہ تنہا اڈینوسینس باہر سے پھیلتے ہیں اور آر این اے کے مالیکیولز کو معمولی نالی میں دوسرے نیوکلک ایسڈ کو باندھنے کی اجازت دیتے ہیں۔ اگرچہ ٹی آر این اے میں متفقہ ثانوی اور ترتیری ڈھانچے کا مشاہدہ کیا گیا ہے، لیکن اب تک ٹی آر این اے کے چوتھائی ڈھانچہ بنانے کا کوئی ثبوت نہیں ملا ہے۔ قابل ذکر بات یہ ہے کہ ہائی ریزولوشن امیجنگ کے ذریعے یہ مشاہدہ کیا گیا ہے کہ ٹی آر این اے بیکٹیریل 70 ایس رائبوسوم اور دیگر پروٹین کے چوتھائی ڈھانچے کے ساتھ تعامل کرتا ہے۔ دیگر چھوٹے آر این اے پی آر این اے بیکٹیریوفیج φ29 پروہیڈ آر این اے (پی آر این اے) میں چوتھائی ساخت بنانے کی صلاحیت ہوتی ہے۔ پی آر این اے بیکٹیریوفیج کے جینومک ڈی این اے کو گھیرے ہوئے کیپسڈ بنانے کے لیے اولیگیمیرائزنگ کے ذریعے ایک چوتھائی ڈھانچے میں تشکیل پانے کے قابل ہے۔ پی آر این اے کے کئی مالیکیول جینوم کو گھیرے ہوئے ہیں، اور اسٹیکنگ انٹرایکشنز اور بیس جوڑی کے ذریعے پی آر این اے ڈی این اے کو گھیرے ہوئے ہیں اور اس کی حفاظت کرتے ہیں۔ کرسٹلگرافی کے مطالعے سے پتہ چلتا ہے کہ پی آر این اے ٹیٹرامیرک حلقے بناتا ہے، حالانکہ کریو-ای ایم ڈھانچے سے پتہ چلتا ہے کہ پی آر این اے پینٹامیرک حلقے بھی بنا سکتا ہے۔ بوسہ لوپ موٹف ڈینگی وائرس میتھائل ٹرانسفرس پر مبنی اس ماڈل میں میتھائل ٹرانسفرس کے چار مونومرز آر این اے کے دو آکٹمرز کو گھیرے ہوئے ہیں۔ نیوکلک ایسڈ ایسوسی ایشنز بوسہ لوپ موٹف کا مظاہرہ کرتی ہیں۔ تین جہتی فولڈنگ موٹف جسے بوسہ لوپ کہا جاتا ہے۔ اس خاکہ میں، ساختی مماثلتوں کو ظاہر کرنے کے لیے بوسہ لوپ کے دو ماڈلز کو اوورلیڈ کیا گیا ہے۔ سفید ریڑھ کی ہڈی اور گلابی بیس بی سبٹیلس سے ہیں، اور سرمئی ریڑھ کی ہڈی اور نیلے بیس وی ولنفیکس سے ہیں۔ بوسہ لوپ موٹف کا مشاہدہ ریٹو وائرس اور آر این اے میں کیا گیا ہے جو پلازمیڈز کے ذریعے انکوڈ کیے جاتے ہیں۔ کیپسڈ بنانے کے لیے بوسہ لوپس کی تعداد کا تعین 5 اور 6 کے درمیان ہوتا ہے۔ 5 بوسہ لوپ ڈھانچہ فراہم کرنے والی مخصوص ہم آہنگی کی وجہ سے پانچ بوسہ لوپس میں مضبوط استحکام دکھایا گیا ہے۔ چھوٹے نیوکلیئر آر این اے چھوٹے نیوکلیئر آر این اے (ایس این آر این اے) پروٹین کے ساتھ مل کر نیوکلئس میں اسپلیسوسوم بناتے ہیں۔ اسپلیسیوسوم پری-ایم آر این اے سے انٹرن کو سینس کرنے اور کاٹنے کے لیے ذمہ دار ہے، جو ایم آر این اے پروسیسنگ کے پہلے مراحل میں سے ایک ہے۔ اسپلیسوسوم ایک بڑا میکرو مالیکیولر کمپلیکس ہے۔ کواٹرنیری ڈھانچہ ایس این آر این اے کو ایم آر این اے کے ترتیبات کا پتہ لگانے کی اجازت دیتا ہے جن کو ختم کرنے کی ضرورت ہے۔ حوالہ جات نیوکلک ایسڈ