Homing endonuclease
ہومنگ اینڈو نیوکلیز اینڈو نیوکلیز کا ایک مجموعہ ہے جو یا تو انٹرن کے اندر فری اسٹینڈنگ جین کے طور پر، میزبان پروٹین کے ساتھ فیوژن کے طور پر، یا سیلف اسپلیسنگ انٹین کے طور پر انکوڈ کیا گیا ہے۔ وہ خلیوں کے اندر جینومک ڈی این اے کے ہائیڈرولیسس کو متحرک کرتے ہیں جو ان کی ترکیب کرتے ہیں، لیکن بہت کم، یا یہاں تک کہ واحد مقامات پر بھی ایسا کرتے ہیں۔ میزبان خلیے کے ذریعہ ہائیڈرولائزڈ ڈی این اے کی مرمت کے نتیجے میں اکثر ہومنگ اینڈو نیوکلیز کی انکوڈنگ کرنے والے جین کو کلیویج سائٹ میں کاپی کیا جاتا ہے، لہذا ان جینوں کی حرکت کو بیان کرنے کے لیے 'ہومنگ' کی اصطلاح استعمال کی جاتی ہے۔ ہومنگ اینڈو نیوکلیز اس طرح اپنے جین کو میزبان آبادی کے اندر افقی طور پر منتقل کر سکتے ہیں، جس سے ان کی ایلیل فریکوئنسی مینڈیلین کی شرح سے زیادہ بڑھ جاتی ہے۔ ابتدا اور طریقہ کار اگرچہ ہومنگ اینڈو نیوکلیز کی ابتدا اور فعل پر ابھی تحقیق کی جا رہی ہے، لیکن سب سے زیادہ قائم شدہ مفروضہ انہیں ٹرانسپوسن کی طرح خود غرض جینیاتی عناصر کے طور پر سمجھتا ہے، کیونکہ وہ جینیاتی عناصر کو برقرار رکھنے میں سہولت فراہم کرتے ہیں جو انہیں میزبان حیاتیات کو فعال خاصیت فراہم کرنے سے آزاد ہوتے ہیں۔ ہومنگ اینڈو نیوکلیز شناخت کے سلسلے اتنے لمبے ہوتے ہیں کہ صرف بہت کم امکان کے ساتھ (تقریبا ہر ایک بار) تصادفی طور پر پائے جاتے ہیں، اور عام طور پر فی جینوم ایک یا بہت کم مثالوں میں پائے جاتے ہیں۔ عام طور پر، ہومنگ میکانزم کی وجہ سے، اینڈو نیوکلیز (ایچ ای جی، "ہومنگ اینڈو نیوکلیز جین") کو انکوڈنگ کرنے والا جین شناخت کی ترتیب کے اندر واقع ہوتا ہے جسے انزائم کاٹتا ہے، اس طرح ہومنگ اینڈو نیوکلیز شناخت کی ترتیب میں خلل پڑتا ہے اور ڈی این اے کاٹنے کو صرف ان جگہوں تک محدود کرتا ہے جو (ابھی تک) ایچ ای جی نہیں لے جاتے ہیں۔ ٹرانسمیشن سے پہلے، ایک ایلیل جین (HEG +) رکھتا ہے جبکہ دوسرا (HEG−) نہیں رکھتا، اور اس وجہ سے انزائم کے ذریعے کاٹنے کا شکار ہوتا ہے۔ ایک بار جب انزائم کی ترکیب ہو جاتی ہے، تو یہ ایچ ای جی-ایلیل میں کروموسوم کو توڑ دیتا ہے، جس سے سیلولر ڈی این اے مرمت کے نظام سے ردعمل شروع ہوتا ہے۔ ریکومبینیشن کا استعمال کرتے ہوئے نقصان کی مرمت کی جاتی ہے، جس میں مخالف، غیر محفوظ ڈی این اے ایلیل، ایچ ای جی + کا نمونہ لیا جاتا ہے، جس میں اینڈو نیوکلیز کے لیے جین ہوتا ہے۔ اس طرح، جین کو ایلیل میں نقل کیا جاتا ہے جس میں ابتدائی طور پر یہ نہیں تھا اور یہ آنے والی نسلوں میں پھیلتا ہے۔ اس عمل کو "ہومنگ" کہا جاتا ہے۔ ہومنگ اینڈو نیوکلیز کو ہمیشہ ایک سابقہ کے ساتھ اشارہ کیا جاتا ہے جو ان کی جینومک اصل کی شناخت کرتا ہے، اس کے بعد ایک ہائفن ہوتا ہے: "I-" ایک انٹرن کے اندر انکوڈ شدہ ہومنگ اینڈو نیوکلیز کے لیے، "PI-" ("پروٹین داخل کرنے" کے لیے) ان لوگوں کے لیے جو انٹین کے اندر انکوڈ ہوتے ہیں۔ کچھ مصنفین نے وائرل انزائموں اور دیگر قدرتی انزائموں کے لیے سابقہ "F-" ("فری اسٹینڈنگ") استعمال کرنے کی تجویز پیش کی ہے جو انٹرن اور نہ ہی انٹین کے ذریعے انکوڈ نہیں ہیں، اور لیبارٹری میں ترکیب شدہ انزائموں کے لیے "H-" ("ہائبرڈ") استعمال کرنے کی تجویز پیش کی ہے۔ اگلا، ایک تین حرفی نام جاندار کے بائنومینل نام سے ماخوذ ہے، جس میں جینس کے نام سے ایک بڑا حرف اور مخصوص نام سے دو چھوٹے حروف ہوتے ہیں۔ (کچھ اختلاط عام طور پر ہائبرڈ انزائموں کے لیے کیا جاتا ہے۔) آخر میں، ایک رومن عدد ایک ہی جاندار میں پائے جانے والے مختلف انزائموں میں فرق کرتا ہے: PI-TliII () آرکیا تھرموکوکس لیٹورالس میں پائے جانے والے انٹین کے ذریعے انکوڈ کیا گیا دوسرا شناخت شدہ انزائم ہے۔ H-DreI () پہلا مصنوعی ہومنگ اینڈو نیوکلیز ہے، جو لیبارٹری میں انزائم I-DMOI () اور I-CreI () سے بنایا گیا ہے، جو بالترتیب ڈیسلفوروکوکس موبلس اور کلیمیڈوموناس رینہارڈی سے لیا گیا ہے۔ پابندی والے انزائموں سے موازنہ ہومنگ اینڈو نیوکلیز کئی لحاظ سے ٹائپ II پابندی والے انزائموں سے مختلف ہیں: جبکہ ٹائپ II پابندی والے انزائم 4 سے 8 بی پی کے مختصر، عام طور پر ہم آہنگ، شناخت کے سلسلے کو باندھتے ہیں، ہومنگ اینڈو نیوکلیز بہت لمبے عرصے تک باندھتے ہیں اور بہت سے معاملات میں غیر متناسب شناخت کے سلسلے 12 سے 40 بی پی تک پھیلے ہوتے ہیں۔ ہومنگ اینڈو نیوکلیز عام طور پر شناخت کی ترتیب میں متبادل کے لیے زیادہ روادار ہوتے ہیں۔ شناخت کی ترتیب میں معمولی تغیرات عام طور پر ہومنگ اینڈو نیوکلیز کی سرگرمی کو کم کرتے ہیں، لیکن اکثر اسے مکمل طور پر ختم نہیں کرتے ہیں جیسا کہ اکثر پابندی والے انزائموں کے ساتھ ہوتا ہے۔ ہومنگ اینڈو نیوکلیز ساختی نقشوں کا اشتراک کرتے ہیں جو تجویز کرتے ہیں کہ چار خاندان ہیں، جبکہ ٹائپ II پابندی انزائموں کے محض قابل شناخت اور ممتاز خاندانوں کا تعین کرنا ممکن نہیں ہے۔ ہومنگ اینڈو نیوکلیز مونومرز یا ہوموڈیمرز کے طور پر کام کرتے ہیں، اور اکثر ان کی سرگرمی کو منظم کرنے یا ربنیوکلیوپروٹین کمپلیکس بنانے کے لیے متعلقہ پروٹین کی ضرورت ہوتی ہے، جس میں آر این اے اتپریرک آلات کا ایک لازمی جزو ہوتا ہے۔ ٹائپ II پابندی والے انزائم بھی اکیلے، مونومرز یا ہوموڈیمرز کے طور پر، یا اضافی پروٹین ذیلی اکائیوں کے ساتھ کام کر سکتے ہیں، لیکن آلات ذیلی اکائیاں ہومنگ اینڈو نیوکلیسیس سے مختلف ہوتی ہیں۔ اس طرح، انہیں اپنے عمل کے لیے پابندی، ترمیم، اور مخصوص ذیلی اکائیوں کی ضرورت پڑ سکتی ہے۔ آخر میں، ہومنگ اینڈو نیوکلیز کی وسیع تر فائیلوجنیٹک تقسیم ہوتی ہے، جو تینوں حیاتیاتی ڈومینز-آرکیا، بیکٹیریا اور یوکریا میں پائی جاتی ہے۔ ٹائپ II پابندی والے انزائم صرف آرکیا، بیکٹیریا اور بعض وائرس میں پائے جاتے ہیں۔ ہومنگ اینڈو نیوکلیز کا اظہار یوکرائیوٹک سیل کے تینوں حصوں میں بھی ہوتا ہے: نیوکلیز، مائٹوکونڈریا اور کلوروپلاسٹ۔ اوپن ریڈنگ فریم انکوڈنگ ہومنگ اینڈو نیوکلیز انٹرنز، انٹینز اور جینز کے درمیان فری اسٹینڈنگ کی شکل میں پائے گئے ہیں، جبکہ جین انکوڈنگ ٹائپ II پابندی انزائم جینز صرف فری اسٹینڈنگ کی شکل میں پائے گئے ہیں، تقریبا ہمیشہ جینز انکوڈنگ کوگنیٹ ڈی این اے ترمیم کرنے والے انزائمز کے ساتھ قریبی تعلق میں۔ اس طرح، جب کہ ٹائپ II پابندی والے انزائم اور ہومنگ اینڈو نیوکلیز ڈبل اسٹرینڈڈ ڈی این اے کو الگ کرنے کے کام میں شریک ہوتے ہیں، ایسا لگتا ہے کہ وہ آزادانہ طور پر تیار ہوئے ہیں۔ ساختی خاندان اس وقت چھ معروف ساختی خاندان ہیں۔ ان کے محفوظ ساختی نقش و نگار یہ ہیں: لاگلائڈگ: ہر پولی پیپٹائڈ میں 1 یا 2 لاگلائڈگ نقش ہوتے ہیں۔ ترتیب ایل اے جی ایل آئی ڈی اے ڈی جی امینو ایسڈ کی ایک محفوظ ترتیب ہے جہاں ہر حرف ایک کوڈ ہے جو ایک مخصوص باقیات کی شناخت کرتا ہے۔ یہ ترتیب براہ راست ڈی این اے کاٹنے کے عمل میں شامل ہے۔ وہ انزائم جن کا صرف ایک موٹف ہوتا ہے وہ ہوموڈائمر کے طور پر کام کرتے ہیں، ایک سیڈل بناتے ہیں جو ہر ڈی این اے ہاف سائٹ کے بڑے نالی کے ساتھ تعامل کرتا ہے۔ ایل اے جی ایل آئی ڈی اے ڈی جی موفٹس امینو ایسڈ کے باقیات کو پروٹین ڈومینز یا ذیلی اکائیوں کے درمیان پروٹین پروٹین انٹرفیس اور انزائم کے فعال مقامات دونوں میں حصہ ڈالتے ہیں۔ انزائم جو ایک ہی پروٹین چین میں دو نقش رکھتے ہیں، مونومر کے طور پر کام کرتے ہیں، اسی طرح سیڈل بناتے ہیں۔ ہومنگ اینڈو نیوکلیز کے پہلے ڈھانچے جن کا تعین کیا گیا (پی آئی-ایس سی ای آئی اور آئی-سی آر ای آئی، دونوں کی اطلاع 1997 میں دی گئی تھی) دونوں کا تعلق ایل اے جی ایل آئی ڈی اے ڈی جی ساختی خاندان سے تھا۔، اگلے سال، ہومنگ اینڈو نیوکلیز (آئی-سی آر ای آئی) کی پہلی ساخت جو اس کے ڈی این اے ٹارگٹ سائٹ سے منسلک تھی، کی بھی اطلاع دی گئی۔ GIY-YIG: ان میں صرف ایک GIY-YIG موٹف ہوتا ہے، N-ٹرمینل خطے میں، جو کاٹنے والی جگہ میں DNA کے ساتھ تعامل کرتا ہے۔ اس خاندان کا پروٹو ٹائپک انزائم I-TevI ہے جو مونومر کے طور پر کام کرتا ہے۔ آئی-ٹی وی آئی کے ڈی این اے بائنڈنگ اور اتپریرک ڈومینز کے بارے میں علیحدہ ساختی مطالعات کی اطلاع دی گئی ہے، جن میں سے پہلا اپنے ڈی این اے ہدف سے منسلک ہے اور دوسرا ڈی این اے کی عدم موجودگی میں۔ ہس-سس باکس (): ان انزائموں میں 30 امینو ایسڈ کا ایک خطہ ہوتا ہے جس میں 5 محفوظ باقیات شامل ہوتے ہیں: دو ہسٹائڈائنز اور تین سسٹین۔ وہ اتپریرک کے لیے درکار دھاتی کیشن کو مربوط کرتے ہیں۔ آئی-پیپوآئی اس خاندان کا بہترین خصوصیت والا انزائم ہے اور ہوموڈیمر کے طور پر کام کرتا ہے۔ اس کی ساخت 1998 میں رپورٹ کی گئی تھی۔ اس کا تعلق ممکنہ طور پر ایچ-این-ایچ خاندان سے ہے، کیونکہ وہ مشترکہ خصوصیات رکھتے ہیں۔ H-N-H: (): ان میں تقریبا 30 امینو ایسڈ کی متفقہ ترتیب ہوتی ہے۔ اس میں محفوظ ہسٹائڈائنز کے دو جوڑے اور ایک اسپرگین شامل ہیں جو زنک فنگر ڈومین بناتے ہیں۔ I-HmuI () اس خاندان کا بہترین خصوصیت والا انزائم ہے، اور مونومر کے طور پر کام کرتا ہے۔ اس کی ساخت 2004 () میں رپورٹ کی گئی تھی۔ پی ڈی-(ڈی/ای) ایکس کے (): ان انزائموں میں ایک کینونکل نیوکلیز اتپریرک ڈومین ہوتا ہے جو عام طور پر ٹائپ II پابندی والے اینڈو نیوکلیز میں پایا جاتا ہے۔ اس خاندان میں سب سے بہترین خصوصیت والا انزائم، I-Ssp6803I ()، ٹیٹریمر کے طور پر کام کرتا ہے۔ اس کی ساخت کی اطلاع 2007 () میں دی گئی تھی۔ مجموعی طور پر فولڈ بہت سے اینڈو نیوکلیز خاندانوں میں محفوظ ہے، یہ سب پی ڈی-(ڈی/ای) ایکس کے سپر فیملی سے تعلق رکھتے ہیں۔ وی ایس آر نما/ای ڈی ایکس ایچ ڈی (DUF559،): یہ انزائم گلوبل اوشین سیمپلنگ میٹاجنومک ڈیٹا بیس میں دریافت کیے گئے تھے اور پہلی بار 2009 میں بیان کیے گئے تھے۔ 'وی ایس آر کی طرح' کی اصطلاح سے مراد سی-ٹرمینل نیوکلیز ڈومین کی موجودگی ہے جو بیکٹیریل بہت مختصر پیچ کی مرمت (وی ایس آر) اینڈو نیوکلیز کے لیے قابل شناخت ہومیولوجی کو ظاہر کرتی ہے۔ اس ڈھانچے کو 2011 میں حل کیا گیا ہے، جس سے وی ایس آر ہومیولوجی کی تصدیق ہوتی ہے۔ اسے پی ڈی-(ڈی/ای) ایکس کے سپر فیملی کا حصہ سمجھا جاتا ہے۔ ڈومین فن تعمیر خمیر ہومنگ اینڈو نیوکلیز پی آئی-اسکی ایک ایل اے جی ایل آئی ڈی اے ڈی جی قسم کا اینڈو نیوکلیز ہے جو ایک انٹین کے طور پر انکوڈ کیا گیا ہے جو خود کو دوسرے پروٹین () سے الگ کرتا ہے۔ ہائی ریزولوشن ڈھانچہ دو ڈومینز کو ظاہر کرتا ہے: ایک اینڈو نیوکلیولیٹک سینٹر جو ہیج ہاگ پروٹین کے سی-ٹرمینل ڈومین سے ملتا جلتا ہے، اور ایک اشارہ ڈومین (ہیج ہاگ/انٹین) جس میں پروٹین-اسپلیسنگ فعال سائٹ ہوتی ہے۔ متعلقہ ادب کے لنکس کے ساتھ نیو انگلینڈ بائیولیبس کا ایک جامع پابندی انزائم ڈیٹا بیس REBASE بھی دیکھیں۔ ہومنگ اینڈو نیوکلیز کاٹنے والی جگہوں کی فہرست I-CREI ہومنگ اینڈو نیوکلیز میگنوکلیز ریسٹریکشن انزائم انٹراون اور انٹین انٹراجینومک تنازعہ: ہومنگ اینڈو نیوکلیز جین ٹرانسپوسن حوالہ جات پروٹین ڈومینز مالیکیولر بائیولوجی بائیوٹیکنالوجی ریسٹریکشن انزائمز