Docking theory of olfaction
ڈاکنگ تھیوری آف اولفیکشن تجویز کرتا ہے کہ بو والے مالیکیول کی بو بو والے [ایک لگینڈ] اور ایک یا زیادہ جی پروٹین سے جڑے بو والے ریسیپٹرز (ناک کے اپیتھیلیم میں پائے جانے والے) کے درمیان کمزور غیر ہم آہنگ تعاملات کی وجہ سے ہوتی ہے۔ ان میں بین سالماتی قوتیں شامل ہیں، جیسے کہ ڈائپول-ڈائپول اور وان ڈیر والس تعاملات، نیز ہائیڈروجن بانڈنگ۔ مزید مخصوص مجوزہ تعاملات میں دھاتی آئن، آئن آئن، کیشن پائی اور پائی اسٹیکنگ شامل ہیں۔ تعاملات ہائیڈروفوبک اثر سے متاثر ہو سکتے ہیں۔ کنفارمیشنل تبدیلیاں ریسیپٹرس کے ساتھ تعاملات پر بھی نمایاں اثر ڈال سکتی ہیں، کیونکہ لگینڈس کو ان کی سب سے کم توانائی کی تشکیل کے بغیر لگینڈس کے ساتھ تعامل کرتے ہوئے دکھایا گیا ہے۔ اگرچہ بو کی شناخت کے اس نظریہ کو پہلے سونگھنے کی شکل کے نظریہ کے طور پر بیان کیا گیا ہے، جو بنیادی طور پر سالماتی شکل اور سائز پر غور کرتا ہے، اس سے پہلے کے ماڈل کو زیادہ آسان بنایا گیا ہے، کیونکہ دو بو کی شکلیں اور سائز ایک جیسے ہو سکتے ہیں لیکن وہ مختلف بین سالماتی قوتوں کے تابع ہیں اور اس وجہ سے بو کے رسیپٹرز کے مختلف امتزاج کو چالو کرتے ہیں، جس سے انہیں دماغ کے ذریعہ مختلف بو کے طور پر ممتاز کیا جا سکتا ہے۔ ماڈل کے دوسرے نام، جیسے "لاک اینڈ کی" اور "ہینڈ ان گلوو" بھی غلط نام ہیں: صرف 396 منفرد الفیکٹری ریسیپٹرز ہیں اور ایک بودار اور ریسیپٹر کے درمیان ایک سے ایک ارتباط کے لیے بہت زیادہ ممتاز بو ہیں۔ نیچر میں 2023 میں شائع ہونے والے ایک بنیادی مقالے میں جو ڈاکنگ تھیوری کی مذکورہ بالا وضاحت سے مطابقت رکھتا ہے، بلسبول اور ساتھی کارکن پہلی بار کسی انسان کی ساخت کا تعین کرنے کے لیے کریو الیکٹران مائکروسکوپی کا استعمال کرتے ہیں یا کسی بدبودار کے ذریعے چالو ہوتے ہیں، یعنی OR51E2 جو پروپیونیٹ کے ذریعے چالو ہوتا ہے۔ مصنفین اس بات کی نشاندہی کرتے ہیں کہ "پروپیونیٹ OR51E2 میں ایک چھوٹی سی گہا میں جڑا ہوا ہے جو بیرونی سالوینٹ سے مکمل طور پر بند ہے۔ یہ دو قسم کے رابطوں کے ذریعے جڑا رہتا ہے-مخصوص آئنک اور ہائیڈروجن بانڈ، اور غیر مخصوص ہائیڈروفوبک رابطے۔ بائنڈنگ پاکٹ کی مخصوص شکل کی وجہ سے، OR51E2 کو پروپیونیٹ کے لیے مخصوص کہا جاتا ہے اور "طویل کاربن زنجیروں والے فیٹی ایسڈ سے پابند نہیں ہوتا ہے"۔ اولفیکشن کا ڈاکنگ تھیوری پہلے دوسرے جی پروٹین کے جوڑے والے ریسیپٹرز کی معروف خصوصیات پر انحصار کرتا تھا جنہیں کرسٹلائز کیا گیا ہے، نیز معروف بنیادی ڈھانچے کو دی گئی ساختی پیش گوئیوں کے ساتھ، ممکنہ اولفیکٹری ریسیپٹر ماڈل تیار کرنے کے لیے۔ اگرچہ الفیکٹری ریسیپٹرز دوسرے جی پروٹین کے جوڑے والے ریسیپٹرز سے ملتے جلتے ہیں، لیکن بنیادی ڈھانچے میں قابل ذکر اختلافات ہیں جو عین موازنہ کو ناقابل عمل بناتے ہیں۔ اس کی وجہ سے، پیش گوئی شدہ الفیکٹری رسیپٹر ڈھانچے کو نئے ڈھانچے کی پیش گوئی کرنے والے سافٹ ویئر کی ترقی سے مدد ملی ہے۔ اس ڈیٹا سے، آسان اودورنٹ-ریسیپٹر بائنڈنگ ماڈل کو زیادہ باریک خیالات میں تیار کیا گیا ہے جو لچکدار مالیکیولز کی مسخ پر غور کرتے ہیں تاکہ بائنڈنگ پارٹنرز کے ساتھ زیادہ سے زیادہ تعامل تشکیل پائے۔ یہ ترامیم ماڈل کو اس بات سے بہتر طور پر ہم آہنگ کرنے میں مدد کرتی ہیں جو کہ غیر الفیکٹری جی-پروٹین جوڑے ہوئے ریسیپٹرز کی مالیکیولر ڈاکنگ کے بارے میں معلوم ہے۔ تاریخ 1949 میں، آر ڈبلیو۔ مونکریف نے امریکن پرفیومر میں ایک مضمون شائع کیا جس کا عنوان تھا "بو کیا ہے: ایک نیا نظریہ"، جس میں لینس پالنگ کے شکل پر مبنی سالماتی تعاملات کے تصور کو استعمال کرتے ہوئے بو کی شکل پر مبنی نظریہ پیش کیا گیا۔ اس نے اولفیکشن کے پرانے کمپن کے نظریہ کو ختم کر دیا، اور شکل کے علاوہ غیر ہم آہنگ تعاملات کی ایک حد کو زیادہ درست طریقے سے ظاہر کرنے کے لیے اولفیکشن کے ڈاکنگ تھیوری کا نام تبدیل کر دیا، جو تجارتی خوشبو کیمسٹری اور تعلیمی سالماتی حیاتیات دونوں میں مرکزی دھارے کا نظریہ ہے۔ مونکریف نے نظریہ پیش کرنے کے تین سال بعد، جان امور نے مزید قیاس کیا کہ دس ہزار سے زیادہ بو جو انسانی سونگھ کے نظام سے ممتاز ہیں، ہر ایک کے لیے سات بنیادی بنیادی بو کے امتزاج کا نتیجہ ہے جو ہر ایک کے لیے بو کے رسیپٹرز سے متعلق ہے، جس طرح نظر آنے والی روشنی میں سمجھے جانے والے رنگوں کا سپیکٹرم تین بنیادی رنگین رسیپٹرز کی سرگرمی سے پیدا ہوتا ہے۔ امور کی سات بنیادی بووں میں پسینہ دار، سپرمس، مچھلی دار، ملٹی، پیشاب اور مسکی شامل تھیں۔ ان کا سب سے زیادہ قابل اعتماد کام کیمفورسیس بو پر کیا گیا تھا، جس کے لیے انہوں نے ایک نصف کروی ساکٹ لگایا جس میں کرور، سائکلو آکٹین اور نیفتھلین جیسے کروی مالیکیول باندھ سکتے تھے۔ جب لنڈا بک اور رچرڈ ایکسل نے 1991 میں الفیکٹری ریسیپٹرز پر اپنی نوبل انعام یافتہ تحقیق شائع کی تو انہوں نے چوہوں میں 1,000 جی-پروٹین-جوڑے والے ریسیپٹرز کی نشاندہی کی جو الفیکشن کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ چونکہ فی الحال معلوم تمام قسم کے جی-پروٹین ریسیپٹرز انتہائی مخصوص تشکیل (شکلیں) اور غیر ہم آہنگ تعاملات کے ساتھ مالیکیولز کے بائنڈنگ (ڈاکنگ) کے ذریعے چالو ہوتے ہیں، اس لیے یہ فرض کیا جاتا ہے کہ الفیکٹری ریسیپٹرز اسی انداز میں کام کرتے ہیں۔ انسانی سونگھنے کے نظام پر مزید تحقیق میں 347 سونگھنے والے ریسیپٹرز کی نشاندہی کی گئی۔ پہلے سے نامزد شکل کے نظریہ کا ایک حالیہ ورژن، جسے اوڈوٹوپ تھیوری یا کمزور شکل کے نظریہ کے نام سے بھی جانا جاتا ہے، کا خیال ہے کہ ایک رسیپٹر، ایک شکل، ایک بو کے پرانے ماڈل کے برخلاف، فعال رسیپٹرز کا مجموعہ کسی ایک بو کے لیے ذمہ دار ہے۔ اوڈوٹوپ ماڈل میں رسیپٹر ہر مالیکیول پر صرف چھوٹی سا سا ساختی خصوصیات کو پہچانتے ہیں، اور دماغ مشترکہ سگنل کو تشریح شدہ بو میں پروسیس کرنے کا ذمہ دار ہوتا ہے۔ ڈاکنگ تھیوری پر زیادہ تر موجودہ کام نیورل پروسیسنگ پر مرکوز ہے، بجائے اودورنٹ اور ریسیپٹر کے درمیان مخصوص تعامل کے جو اصل سگنل پیدا کرتا ہے۔ سپورٹ 2023 کریو الیکٹران مائکروسکوپی کا انسانی الفیکٹری ریسیپٹر OR51E2 کے ساتھ پروپیونیٹ کے پابند ہونے کا ساختی مطالعہ نیچر میں شائع ہوا ہے جو اس میں شامل مخصوص بو اور ریسیپٹر کے لیے الفیکشن کے ڈاکنگ تھیوری کے ساتھ مکمل طور پر مطابقت رکھتا ہے۔ بدبودار مالیکیول کی ڈاکنگ اور اس کی سمجھی جانے والی بو کے کردار کے درمیان پیچیدہ تعلقات کو واضح کرنے کے لیے متعدد مطالعات کیے گئے ہیں، اور خوشبو کیمسٹوں نے امبر، صندل اور کیمفر کی بو کے لیے ڈھانچے کے ماڈل تجویز کیے ہیں۔ لیسلی بی ووشال اور اینڈریاس کیلر کے 2004 میں نیچر نیورو سائنس میں شائع ہونے والے ایک مطالعے میں مسابقتی کمپن کے نظریہ کی کئی اہم پیش گوئیوں کا تجربہ کیا گیا اور اس کے لیے کوئی تجرباتی حمایت نہیں ملی۔ ووشل نے ان اعداد و شمار کو "شکل کے نظریہ سے مطابقت" کے طور پر بیان کیا تھا، حالانکہ انہوں نے مزید کہا کہ "وہ شکل کے نظریہ کو ثابت نہیں کرتے ہیں"۔ ایک اور تحقیق سے یہ بھی پتہ چلا ہے کہ گند کے سالماتی حجم ڈروسفیلا میں الفیکٹری ریسیپٹرز کے عصبی ردعمل کی اوپری حدود کا تعین کر سکتے ہیں۔ "شکل" بمقابلہ "کمپن" بحث پر 2015 کے کیمیائی اور انجینئرنگ نیوز کے مضمون میں نوٹ کیا گیا ہے کہ "شدید، تقریبا دو دہائی طویل controversy.on میں ایک طرف حسی سائنس دانوں کی اکثریت ہے جو یہ دلیل دیتے ہیں کہ ہمارے بدبودار ریسیپٹرز ان کی شکلوں اور کیمیائی خصوصیات کی بنیاد پر مخصوص خوشبو کے مالیکیولز کا پتہ لگاتے ہیں۔ دوسری طرف مٹھی بھر سائنس دان ہیں جو یہ کہتے ہیں کہ ایک اودرینٹ ریسیپٹر بو کے مالیکیول کی کمپن تعدد کا پتہ لگاتا ہے۔ " مضمون اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ بلاک اور دیگر کی سربراہی میں ہونے والے ایک نئے مطالعے کا مقصد الفیکشن کے کمپن کے نظریہ پر ہے، جس میں اس بات کا کوئی ثبوت نہیں ملتا ہے کہ الفیکٹری ریسیپٹرز مالیکیولز کی کمپن کی حالتوں میں فرق کرتے ہیں۔ خاص طور پر بلاک اور دیگر۔ رپورٹ کریں کہ انسانی مسک کو پہچاننے والا رسیپٹر، OR5AN1، جس کی شناخت ایک ہیٹرولوگس اولفیکٹری رسیپٹر ایکسپریشن سسٹم کا استعمال کرتے ہوئے کی گئی ہے اور سائکلوپینٹیڈیکنون اور مسکون کا بھرپور جواب دیتا ہے، ان مرکبات کے آئسوٹوپمرز میں وٹرو میں فرق کرنے میں ناکام رہتا ہے۔ مزید برآں، ماؤس (میتھائلتھیو) میتھانیتھیول کو پہچاننے والا رسیپٹر، ایم او آر 244-3، کے ساتھ ساتھ دیگر منتخب انسانی اور ماؤس الفیکٹری ریسیپٹرز نے اپنے متعلقہ لگینڈوں کے نارمل، ڈیوٹیریٹڈ، اور کاربن-13 آئسوٹوپومرز کے ساتھ اسی طرح کا ردعمل ظاہر کیا، جو مسک ریسیپٹر او آر 5 اے این 1 کے ساتھ پائے جانے والے نتائج کے متوازی ہیں۔ ان نتائج کی بنیاد پر، مصنفین یہ نتیجہ اخذ کرتے ہیں کہ مجوزہ کمپن کا نظریہ انسانی مسک ریسیپٹر OR5AN1، ماؤس تھیول ریسیپٹر MOR 244-3، یا جانچ شدہ دیگر الفیکٹری ریسیپٹرز پر لاگو نہیں ہوتا ہے۔ مزید برآں، مصنفین کے نظریاتی تجزیے سے پتہ چلتا ہے کہ گندوں کی کمپن تعدد کے مجوزہ الیکٹران ٹرانسفر میکانزم کو غیر آلودہ سالماتی کمپن طریقوں کے کوانٹم اثرات کے ذریعے آسانی سے دبایا جا سکتا ہے۔ مصنفین یہ نتیجہ اخذ کرتے ہیں: "یہ اور الفیکٹری ریسیپٹرز پر الیکٹران کی منتقلی کے بارے میں دیگر خدشات، ہمارے وسیع تجرباتی اعداد و شمار کے ساتھ مل کر، کمپن کے نظریہ کی امکانات کے خلاف بحث کرتے ہیں۔" اس کام پر تبصرہ کرتے ہوئے، ووشال لکھتے ہیں "پی این اے ایس میں، بلاک اور دیگر" شکل بمقابلہ کمپن "کی بحث کو الفیکٹری سائیکو فزکس سے او آر کے بائیو فزکس میں منتقل کرتے ہیں۔ مصنفین سنتھٹک نامیاتی کیمسٹری، الفیکٹری ریسیپٹرز کے ہیٹرولوگس اظہار، اور نظریاتی تحفظات کا استعمال کرتے ہوئے کمپن کے نظریہ کے مرکزی اصولوں پر ایک نفیس کثیر الضابطہ حملہ کرتے ہیں تاکہ بو کے کمپن کے نظریہ کی حمایت کرنے کے لیے کوئی ثبوت نہ مل سکے۔ جبکہ ٹورین تبصرہ کرتے ہیں کہ بلاک نے "پورے حیاتیات کے بجائے ایک ڈش میں خلیات" کا استعمال کیا اور یہ کہ "انسانی جنین کے گردے کے خلیوں میں سونگھنے والے رسیپٹر کا اظہار کرنا سونگھنے کی پیچیدہ نوعیت کو مناسب طریقے سے تشکیل نہیں دیتا ہے۔" ووشال جواب دیتا ہے کہ "جنین کے گردے کے خلیات ناک کے خلیوں سے ملتے جلتے نہیں ہیں۔ لیکن اگر آپ رسیپٹرز کو دیکھ رہے ہیں تو یہ دنیا کا بہترین نظام ہے"۔ چیلنجز متعدد مطالعات کے باوجود، ڈاکنگ تھیوری نے ابھی تک بڑی پیشین گوئی کرنے والی طاقت کے ساتھ ساخت اور بو کے تعلقات کو دریافت نہیں کیا ہے۔ اسی طرح مختلف سالماتی کمپن والے شکل والے مالیکیولز میں مختلف بو ہوتی ہے (میٹالوسین تجربہ اور سالماتی ہائیڈروجن کا ڈیوٹیریم متبادل)۔ میٹالوسین تجربے میں، ٹورین نے مشاہدہ کیا ہے کہ اگرچہ فیروسین اور نکیلوسین میں تقریبا ایک جیسے سالماتی سینڈوچ ڈھانچے ہوتے ہیں، لیکن ان میں الگ الگ بو ہوتی ہے۔ وہ تجویز کرتے ہیں کہ "سائز اور کمیت میں تبدیلی کی وجہ سے، دھات کے مختلف ایٹم ان کمپنوں کے لیے مختلف تعدد دیتے ہیں جن میں دھات کے ایٹم شامل ہوتے ہیں"، ایک مشاہدہ جو کمپن کے نظریہ کے ساتھ مطابقت رکھتا ہے۔ تاہم یہ نوٹ کیا گیا ہے کہ، فیروسین کے برعکس، نکیلوسین تیزی سے ہوا میں گل جاتا ہے اور نکیلوسین کے لیے مشاہدہ کی جانے والی سائکلوالکین کی بو، لیکن فیروسین کے لیے نہیں، صرف نکیلوسین کے سڑنے کی عکاسی کر سکتی ہے جس سے سائکلوپینٹاڈین جیسے ہائیڈرو کاربن کی مقدار کا پتہ چلتا ہے۔ ایک جیسے ڈھانچوں والے مالیکیولز کی بو سے متعلق چیلنج بورجنل اور للیئل کے سلکان اینالاگس کے ساتھ حاصل ہونے والے نتائج کے برعکس ہے، جو مالیکیولر کمپنوں میں ان کے فرق کے باوجود ایک جیسی بو رکھتے ہیں اور اسی طرح سب سے زیادہ ذمہ دار انسانی رسیپٹر، ایچ او آر 17-4 کو چالو کرتے ہیں، مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ انسانی مسک ریسیپٹر او آر 5 اے این 1 ڈیوٹیریٹڈ اور غیر ڈیوٹیریٹڈ پٹھوں کے لیے یکساں طور پر جواب دیتا ہے اور ڈیوٹیریٹڈ اور نونڈیٹریٹڈ بدبوداروں کے لیے اولفیکٹری ریسیپٹر ردعمل کے سنگل نیوران موازنہ کے ساتھ۔ اسی طرح کے مالیکیولر کمپن والے مختلف شکل کے مالیکیولز میں اسی طرح کی بو ہوتی ہے (کاربن ڈبل بانڈز کی جگہ سلفر ایٹم اور مختلف شکل کے امبر کی بو)۔ فعال گروہوں کو چھپانا گروپ کی خصوصیت کی بو کو نہیں چھپاتا ہے۔ تاہم یہ ہمیشہ ایسا نہیں ہوتا ہے، کیونکہ آرتھو-متبادل ایرلسنائٹرائلز اور تھیوفینولز میں بنیادی مرکبات کے مقابلے میں بہت کم جارحانہ بو ہوتی ہے۔ اسی طرح کی شکل کے بہت چھوٹے مالیکیول، جو شکل پر مبنی نظام سے الجھن کا شکار ہونے کا زیادہ امکان رکھتے ہیں، ان میں انتہائی مخصوص بو ہوتی ہے، جیسے ہائیڈروجن سلفایڈ۔ تاہم، یہ تجویز کیا گیا ہے کہ کیو (I) جیسی دھاتیں مضبوط بو والے اتار چڑھاؤ کے لیے الفیکشن میں میٹالو ریسیپٹر سائٹ سے وابستہ ہو سکتی ہیں جو کہ دھاتی ہم آہنگی والے اچھے لگینڈ بھی ہیں، جیسے کہ تھائولز۔ اس مفروضے کی تصدیق تھائول-رسپانسیو ماؤس اور انسانی الفیکٹری ریسیپٹرز کے مخصوص معاملات میں ہوئی۔ یہ دعوی کیا جاتا ہے کہ سونگھنے کے ادب میں بو کی وضاحتیں ان کی سالماتی شکل کے مقابلے میں ان کی کمپن تعدد کے ساتھ زیادہ مضبوطی سے متعلق ہیں۔ اوڈوٹوپ تھیوری وائبریشن تھیوری آف اولفیکشن حوالہ جات مزید پڑھنا اولفیکٹری سسٹم 1949 تعارفی نظریات