Integrated stress response
مربوط تناؤ کا ردعمل ایک سیلولر تناؤ کا ردعمل ہے جو یوکرائیوٹک خلیوں میں محفوظ ہے جو پروٹین کی ترکیب کو کم کرتا ہے اور اندرونی یا ماحولیاتی تناؤ کے جواب میں مخصوص جینوں کو بہتر بناتا ہے۔ پس منظر مربوط تناؤ کا ردعمل خلیے کے اندر بیرونی یا اندرونی حالات کی وجہ سے متحرک کیا جا سکتا ہے۔ بیرونی عوامل میں ہائپوکسیا، امینو ایسڈ کی کمی، گلوکوز کی کمی، وائرل انفیکشن اور آکسیڈینٹس کی موجودگی شامل ہیں۔ بنیادی اندرونی عنصر بے نقاب پروٹین کے جمع ہونے کی وجہ سے اینڈوپلاسمک ریٹیکولم کا دباؤ ہے۔ یہ بھی مشاہدہ کیا گیا ہے کہ آنکوجین ایکٹیویشن کی وجہ سے مربوط تناؤ کا ردعمل متحرک ہو سکتا ہے۔ مربوط تناؤ کا ردعمل یا تو ان جینوں کے اظہار کا سبب بنے گا جو تناؤ کے حالات کی وجہ سے خلیے میں ہونے والے نقصان کو ٹھیک کرتے ہیں، یا یہ apoptosis کی طرف لے جانے والے واقعات کا ایک سلسلہ پیدا کرے گا، جو اس وقت ہوتا ہے جب خلیے کو ہومیوسٹاسس میں واپس نہیں لایا جا سکتا۔ ای آئی ایف 2 پروٹین کمپلیکس اسٹریس سگنلز پروٹین کنیزز کا سبب بن سکتے ہیں، جنہیں ای آئی ایف-2 کنیز کے نام سے جانا جاتا ہے، ٹرانسلیشن انیشی ایشن فیکٹر 2 (ای آئی ایف 2) نامی پروٹین کمپلیکس کی α ذیلی اکائی کو فاسفوریلیٹ کرنے کا سبب بن سکتے ہیں، جس کے نتیجے میں جین اے ٹی ایف 4 آن ہو جاتا ہے، جو جین کے اظہار کو مزید متاثر کرے گا۔ ای آئی ایف 2 تین ذیلی اکائیوں پر مشتمل ہے: ای آئی ایف 2α، ای آئی ایف 2β اور ای آئی ایف 2γ۔ ای آئی ایف 2 اے میں دو بائنڈنگ سائٹس ہیں، ایک فاسفوریلیشن کے لیے اور ایک آر این اے بائنڈنگ کے لیے۔ کینیس α ذیلی اکائی پر فاسفوریلیٹ سیرین 51 پر کام کرتے ہیں، جو کہ ایک بدلنے والا عمل ہے۔ عام حالات کا سامنا کرنے والے خلیے میں، ای آئی ایف 2 ایم آر این اے ترجمہ کے آغاز اور اے یو جی اسٹارٹ کوڈن کو پہچاننے میں مدد کرتا ہے۔ تاہم، ایک بار ای آئی ایف 2 اے فاسفوریلیٹ ہونے کے بعد، کمپلیکس کی سرگرمی کم ہو جاتی ہے، جس کی وجہ سے ترجمہ کی شروعات اور پروٹین کی ترکیب میں کمی واقع ہوتی ہے، جبکہ اے ٹی ایف 4 جین کے اظہار کو فروغ ملتا ہے۔ پروٹین کنیز چار معروف ممالیہ پروٹین کینیز ہیں جو فاسفوریلیٹ ای آئی ایف 2 α ہیں، جن میں پی کے آر نما ای آر کینیز (پی ای آر کے، ای آئی ایف 2 اے کے 3)، ہیمی ریگولیٹڈ ای آئی ایف 2 α کینیز (ایچ آر آئی، ای آئی ایف 2 اے کے 1)، جنرل کنٹرول نان ڈپریسیبل 2 (جی سی این 2، ای آئی ایف 2 اے کے 4) اور ڈبل اسٹرینڈڈ آر این اے پر منحصر پروٹین کینیز (پی کے آر، ای آئی ایف 2 اے کے 2) شامل ہیں۔ PERK PERK (جین EIF2AK3 کے ذریعہ انسانوں میں انکوڈ شدہ) بنیادی طور پر اینڈوپلاسمک ریٹیکولم تناؤ کا جواب دیتا ہے اور اس میں ایکٹیویشن کے دو طریقے ہوتے ہیں۔ اس کینیز میں ایک منفرد لومینل ڈومین ہے جو ایکٹیویشن میں کردار ادا کرتا ہے۔ ایکٹیویشن کے کلاسیکی ماڈل میں کہا گیا ہے کہ لومینل ڈومین عام طور پر 78-کے ڈی اے گلوکوز ریگولیٹڈ پروٹین (جی آر پی 78) سے منسلک ہوتا ہے۔ ایک بار جب بے نقاب پروٹین کی تشکیل ہو جاتی ہے، تو جی آر پی 78 لومینل ڈومین سے الگ ہو جاتا ہے۔ یہ PERK کو ڈائمرائز کرنے کا سبب بنتا ہے، جس کی وجہ سے آٹو فاسفوریلیشن اور ایکٹیویشن ہوتا ہے۔ فعال PERK کینیز پھر فاسفوریلیٹ eIF2α کرے گا، جس سے واقعات کا ایک جھرن پیدا ہوتا ہے۔ اس طرح، اس کینیز کی سرگرمی اینڈوپلاسمک ریٹیکولم میں بے نقاب پروٹین کے جمع ہونے پر منحصر ہے۔ پروٹو-اونکوجین ایم وائی سی کی سرگرمی کے جواب میں پی ای آر کے کو فعال ہونے کے لیے بھی دیکھا گیا ہے۔ یہ ایکٹیویشن اے ٹی ایف 4 کے اظہار کا سبب بنتا ہے، جس کے نتیجے میں ٹیومرجینسیس اور سیلولر تبدیلی ہوتی ہے۔ ایچ آر آئی ایچ آر آئی (جین ای آئی ایف 2 اے کے 1 کے ذریعے انسانوں میں انکوڈ شدہ) بھی آٹو فاسفوریلیٹ اور فعال کرنے کے لیے ڈائمرائز کرتا ہے۔ یہ ایکٹیویشن ہیمی کی موجودگی پر منحصر ہے۔ ایچ آر آئی کے دو ڈومین ہیں جن سے ہیمی منسلک ہو سکتا ہے، بشمول این-ٹرمینس پر ایک اور کنیز اندراج ڈومین پر ایک۔ ہیم کی موجودگی ایچ آر آئی کے مونومرز کے درمیان ڈائیسلفائیڈ بانڈ کی تشکیل کا سبب بنتی ہے، جس کے نتیجے میں ایک غیر فعال ڈائمر کی ساخت بنتی ہے۔ تاہم، جب ہیم غیر حاضر ہوتا ہے، تو ایچ آر آئی مونومر غیر ہم آہنگ تعاملات کے ذریعے ایک فعال ڈائمر بناتے ہیں۔ لہذا، اس کینیز کی فعالیت ہیمی کی کمی پر منحصر ہے۔ ایچ آر آئی ایکٹیویشن دیگر تناؤ جیسے ہیٹ شاک، اوسموٹک تناؤ اور پروٹیسوم کی روک تھام کی وجہ سے بھی ہو سکتا ہے۔ ان تناؤ کے جواب میں ایچ آر آئی کی سرگرمی ہیمی پر منحصر نہیں ہے، بلکہ دو ہیٹ شاک پروٹین (ایچ ایس پی 90 اور ایچ ایس پی 70) کی مدد پر منحصر ہے۔ ایچ آر آئی بنیادی طور پر سرخ خون کے خلیوں کے پیشروؤں میں پایا جاتا ہے، اور اریتھروپوئسیس کے دوران اس میں اضافہ دیکھا گیا ہے۔ GCN2 GCN2 (جین EIF2AK4 کے ذریعے انسانوں میں انکوڈ شدہ) امینو ایسڈ کی کمی کے نتیجے میں فعال ہوتا ہے۔ اس ایکٹیویشن سے متعلق طریقہ کار پر اب بھی تحقیق کی جا رہی ہے ؛ تاہم خمیر میں ایک طریقہ کار کا مطالعہ کیا گیا ہے۔ یہ مشاہدہ کیا گیا کہ جی سی این 2 غیر چارج شدہ/ڈیسیلیٹڈ ٹی آر این اے سے جڑا ہوا ہے جو ایک تشخیصی تبدیلی کا سبب بنتا ہے، جس کے نتیجے میں ڈائمرائزیشن ہوتی ہے۔ ڈائمرائزیشن پھر آٹوفاسفوریلیشن اور ایکٹیویشن کا سبب بنتی ہے۔ دوسرے تناؤ والے بھی جی سی این 2 کو چالو کرنے کی اطلاع دی گئی ہے۔ گلوکوز سے محروم ٹیومر خلیوں میں جی سی این 2 ایکٹیویشن کا مشاہدہ کیا گیا، حالانکہ یہ تجویز کیا گیا تھا کہ یہ خلیوں کے امینو ایسڈ کو متبادل توانائی کے ذریعہ کے طور پر استعمال کرنے کی وجہ سے ایک بالواسطہ اثر تھا۔ ماؤس کے جنین فائبربلاسٹ خلیوں اور انسانی کیریٹنوسائٹس میں، جی سی این 2 کو یو وی روشنی کی نمائش کی وجہ سے چالو کیا گیا تھا۔ اس ایکٹیویشن کے راستوں کے لیے مزید تحقیق کی ضرورت ہے، حالانکہ متعدد ماڈل تجویز کیے گئے ہیں، بشمول جی سی این 2 اور ٹی آر این اے کے درمیان کراس لنکنگ۔ پی کے آر پی کے آر (جین ای آئی ایف 2 اے کے 2 کے ذریعے انسانوں میں انکوڈ شدہ) ایکٹیویشن بنیادی طور پر وائرل انفیکشن کے دوران ڈبل اسٹرینڈڈ آر این اے کی موجودگی پر منحصر ہے۔ ڈی ایس آر این اے پی کے آر کو ڈائمر بنانے کا سبب بنتا ہے، جس کے نتیجے میں آٹو فاسفوریلیشن اور ایکٹیویشن ہوتا ہے۔ ایک بار فعال ہونے کے بعد، پی کے آر فاسفوریلیٹ ای آئی ایف 2 اے کا سبب بنتا ہے جس کے نتیجے میں وائرل اور میزبان پروٹین کی ترکیب میں رکاوٹ پیدا ہوتی ہے۔ دیگر تناؤ جو پی کے آر کی سرگرمی کا سبب بنتے ہیں ان میں آکسیڈیٹیو تناؤ، اینڈوپلاسمک ریٹیکولم تناؤ، گروتھ فیکٹر سے محرومی اور بیکٹیریل انفیکشن شامل ہیں۔ پی کے آر کی سرگرمی کو متحرک کرنے کے لیے اپوپٹوسس میں ابتدائی طور پر کیسپیس سرگرمی بھی مشاہدہ کی گئی ہے۔ تاہم، یہ تناؤ اس لحاظ سے مختلف ہیں کہ وہ ڈی ایس آر این اے کا استعمال کیے بغیر پی کے آر کو چالو کرتے ہیں۔ اے ٹی ایف 4 جب کسی خلیے کو دباؤ والے حالات کا سامنا کرنا پڑتا ہے، تو اے ٹی ایف 4 جین کا اظہار ہوتا ہے۔ اے ٹی ایف 4 ٹرانسکرپشن فیکٹر میں بہت سے مختلف پروٹینوں کے ساتھ ڈائمر بنانے کی صلاحیت ہوتی ہے جو جین کے اظہار اور خلیوں کی قسمت کو متاثر کرتے ہیں۔ اے ٹی ایف 4 سی/ای بی پی-اے ٹی ایف رسپانس عنصر (کیئر) کے سلسلے سے منسلک ہوتا ہے جو تناؤ سے متعلق ذمہ دار جینوں کی نقل و حمل کو بڑھانے کے لیے مل کر کام کرتا ہے۔ تاہم، جب امینو ایسڈ کی فاقہ کشی سے گزرتے ہیں، تو ترتیبات اس کے بجائے امینو ایسڈ رسپانس عناصر کے طور پر کام کریں گے۔ اے ٹی ایف 4 نقل کے دیگر عوامل، جیسے سی ایچ او پی اور اے ٹی ایف 3 کے ساتھ مل کر کام کرے گا، ہوموڈائمرز یا ہیٹروڈائمرز بنا کر، جس کے نتیجے میں متعدد مشاہدہ شدہ اثرات مرتب ہوں گے۔ اے ٹی ایف 4 جس پروٹین کے ساتھ تعامل کرتا ہے وہ مربوط تناؤ کے ردعمل کے دوران خلیے کے نتائج کا تعین کرتا ہے۔ مثال کے طور پر، اے ٹی ایف 4 اور اے ٹی ایف 3 تناؤ کے حالات کے بعد خلیے کے اندر ہومیوسٹاسس قائم کرنے کے لیے کام کرتے ہیں۔ دوسری طرف، اے ٹی ایف 4 اور سی ایچ او پی خلیوں کی موت کو فروغ دینے کے ساتھ ساتھ امینو ایسڈ بائیوسنتھیس، نقل و حمل اور میٹابولک عمل کو منظم کرنے کے لیے مل کر کام کرتے ہیں۔ لیوسین زپر ڈومین (بی زیڈ آئی پی) کی موجودگی اے ٹی ایف 4 کو بہت سے دوسرے پروٹینوں کے ساتھ مل کر کام کرنے کی اجازت دیتی ہے، اس طرح مختلف قسم کے تناؤ کے لیے مخصوص ردعمل پیدا ہوتے ہیں۔ جب کوئی خلیہ ہائپوکسیا کے دباؤ سے گزر رہا ہوتا ہے، تو اے ٹی ایف 4 پی ایچ ڈی 1 اور پی ایچ ڈی 3 کے ساتھ تعامل کرے گا تاکہ اس کی نقل و حمل کی سرگرمی کو کم کیا جا سکے۔ اس کے علاوہ، جب کوئی خلیہ امینو ایسڈ کی فاقہ کشی یا اینڈوپلاسمک ریٹیکولم تناؤ سے گزر رہا ہوتا ہے، تو TRIP3 سرگرمی کو کم کرنے کے لیے ATF4 کے ساتھ بھی تعامل کرتا ہے۔ اے ٹی ایف 4 اور تناؤ کے ردعمل والے پروٹین کے اظہار کا ایک نتیجہ آٹوفیجی کی شمولیت ہے۔ اس عمل کے دوران، خلیہ آٹوفگوسومز، یا ڈبل میمبرینڈ ویسیکلز بناتا ہے، جو پورے خلیے میں مواد کی نقل و حمل کی اجازت دیتا ہے۔ یہ آٹوفگوسومز غیر ضروری آرگنیلز اور پروٹین کے ساتھ ساتھ ہومیوسٹاسس کو برقرار رکھنے کی سیل کی کوشش میں خراب یا نقصان دہ اجزاء لے سکتے ہیں۔ مربوط تناؤ کے ردعمل کا خاتمہ مربوط تناؤ کے ردعمل کو ختم کرنے کے لیے، ای آئی ایف 2 اے کا ڈیفاسفوریلیشن ضروری ہے۔ پروٹین فاسفیٹیس 1 کمپلیکس (پی پی 1) ای آئی ایف 2α کے ڈیفاسفوریلیشن میں مدد کرتا ہے۔ اس کمپلیکس میں ایک پی پی 1 اتپریرک ذیلی یونٹ کے ساتھ ساتھ دو ریگولیٹری ذیلی یونٹ بھی شامل ہیں۔ یہ کمپلیکس منفی طور پر دو پروٹینوں کے ذریعہ منظم کیا جاتا ہے: گروتھ گرفتاری اور ڈی این اے نقصان-انڈسیبل پروٹین (جی اے ڈی ڈی 34)، جسے پی پی پی 1 آر 15 اے بھی کہا جاتا ہے، یا ای آئی ایف 2 α فاسفوریلیشن (سی آر ای پی) کا آئینی دبانے والا، جسے پی پی پی 1 آر 15 بی بھی کہا جاتا ہے۔ سی آر ای پی عام حالات میں خلیوں میں ای آئی ایف 2 اے فاسفوریلیشن کی سطح کو کم رکھنے کا کام کرتا ہے۔ جی اے ڈی ڈی 34 اے ٹی ایف 4 کے جواب میں تیار کیا جاتا ہے اور ای آئی ایف 2α کے ڈیفاسفوریلیشن کو بڑھانے کے لیے کام کرتا ہے۔ ای آئی ایف 2 اے کے ڈیفاسفوریلیشن کے نتیجے میں عام پروٹین کی ترکیب اور سیلولر فنکشن کی واپسی ہوتی ہے۔ تاہم، ای آئی ایف 2 اے کا ڈیفاسفوریلیشن ان صورتوں میں موت کو جنم دینے والے پروٹین کی پیداوار میں بھی سہولت فراہم کر سکتا ہے جہاں خلیے کو اتنا شدید نقصان پہنچا ہے کہ معمول کے کام کو بحال نہیں کیا جا سکتا۔ مربوط تناؤ کے ردعمل کو متاثر کرنے والی تغیرات جو مربوط تناؤ کے ردعمل کے کام کو متاثر کرتی ہیں خلیوں پر کمزور اثرات مرتب کر سکتی ہیں۔ مثال کے طور پر، اے ٹی ایف 4 جین کی کمی والے خلیات تناؤ کے جواب میں جین کے مناسب اظہار کو ظاہر کرنے سے قاصر ہیں۔ اس کے نتیجے میں خلیات امینو ایسڈ ٹرانسپورٹ، گلوٹاتھیون بائیوسنتھیس اور آکسیڈیٹیو اسٹریس مزاحمت کے مسائل کا مظاہرہ کرتے ہیں۔ جب کوئی تغیر پی ای آر کے کے کام کو روکتا ہے، تو اینڈوجینس پیرو آکسائڈز جمع ہوتے ہیں جب سیل اینڈوپلاسمک ریٹیکولم تناؤ کا تجربہ کرتا ہے۔ پی ای آر کے کی کمی والے چوہوں اور انسانوں میں، اعلی اینڈوپلاسمک ریٹیکولم تناؤ سے گزرنے والے خفیہ خلیوں کی تباہی دیکھی گئی ہے۔ آئی ایس آر آئی بی، انٹیگریٹڈ اسٹریس رسپانس انفیکٹر حوالہ جات سیلولر عمل یوکیریوٹ حیاتیات جین اظہار پروٹین بھی دیکھیں۔