Bacteriophage P2
بیکٹیریوفیج پی 2، سائنسی نام ایسچریچیا وائرس پی 2، ایک معتدل فیج ہے جو ای کولی کو متاثر کرتا ہے۔ یہ ایک دم والا وائرس ہے جس میں ایک سکڑنے والی مٹھی ہے اور اس طرح اس کی درجہ بندی پیڈووائرس (سابقہ پی 2 لائک وائرس)، ذیلی خاندان پیڈووویرینے، خاندان میوویریڈی میں کی گئی ہے۔ وائرس کی اس نسل میں بہت سے پی 2 جیسے فیجز کے ساتھ ساتھ سیٹلائٹ فیج پی 4 بھی شامل ہیں۔ ڈسکوری بیکٹیریوفیج پی 2 کو سب سے پہلے جی برٹانی نے 1951 میں ای کولی کے لزبن اور کیریر تناؤ سے الگ کیا تھا۔ اس وقت سے، پی 2 جیسے پروفیجز کی ایک بڑی تعداد (مثال کے طور پر۔ 186، ایچ پی 1، ایچ کے 239، اور ڈبلیو ایف آئی) کو الگ تھلگ کیا گیا ہے کہ مشترکہ حروف جیسے میزبان رینج، سیرولوجیکل تعلق اور فیج λ کے ساتھ دوبارہ جوڑنے میں ناکامی، اور وہ ای کولی آبادی میں کافی عام معلوم ہوتے ہیں کیونکہ ای کولی ریفرنس کلیکشن (ایس اے بی سی) میں تقریبا 30 فیصد تناؤ پی 2 جیسے پروفیجز پر مشتمل ہوتے ہیں۔ ان میں سے پی 2 جیسے پیشے پی 2 کی بہترین خصوصیت رکھتے ہیں۔ پی 2 فیج کو ای کولی کے بہت سے تناؤ کے ساتھ ساتھ سیرٹیا، کلیبیلا نمونیا، اور یرسینیہ ایس پی سمیت بہت سی دیگر انواع کے تناؤ میں ضرب دینے کے قابل پایا گیا، جس سے پتہ چلتا ہے کہ اس نے بیکٹیریل ارتقاء میں افقی جین کی منتقلی میں اہم کردار ادا کیا۔ جینوم اور مورفولوجی فیج پی 2 میں ایک ڈبل اسٹرینڈڈ ڈی این اے جینوم ہے جو ایک آئکوساہڈرل کیپسیڈ میں پیک کیا گیا ہے جس کا قطر 60 نینو میٹر ہے جو 135 نینو میٹر لمبی دم سے جڑا ہوا ہے۔ فیج پی 4 کی موجودگی پی 2 کو چھوٹے کیپسڈ بنانے کا سبب بن سکتی ہے۔ دم ایک بیس پلیٹ میں ختم ہوتی ہے جو فیج انفیکشن کا کنٹرول ہب ہے۔ بیس پلیٹ میں 6 دم کے ریشے شامل ہوتے ہیں جو ابتدائی طور پر بیکٹیریل سیل وال پر ریسیپٹرز سے جڑے ہوتے ہیں اور ایک دم کا سپائیک پروٹین جو بعد میں سیل وال پر موجود دوسرے ریسیپٹرز سے ناقابل واپسی طور پر جڑا ہوتا ہے۔ بیکٹیریوفیج پی 2 کا جینوم 33,592 بی پی کا ڈبل اسٹرینڈڈ، لکیری ڈی این اے ہے جس کے مربوط سرے ہیں (الحاق نمبر اے ایف 063097)۔ جینوم کے 42 جینوں کو تین اہم زمروں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: (1) لائٹک نشوونما کے لیے درکار جین، (2) لائسوجینی کے قیام اور اسے برقرار رکھنے میں شامل جین (جیسے کہ انٹ اور سی)، اور (3) غیر ضروری جین (بشمول پرانے، ٹن اور زیڈ/فن)۔ مزید برآں، پی 2 جینوم میں متعدد اوپن ریڈنگ فریم (او آر ایف) پائے جاتے ہیں، جو فنکشنل پروٹین کو انکوڈ کر سکتے ہیں۔ زندگی کا چکر بیکٹیریوفیج پی 2 ایک معتدل فیج ہے، جس کا مطلب ہے کہ یہ لائٹک طور پر پھیل سکتا ہے (یعنی۔ میزبان خلیے کو فیج پروجینیز پیدا کرنے کی ہدایت کرنا اور آخر میں جب فیج پروجینیز باہر نکلتی ہیں تو میزبان کو لائس کرنا)، نیز لائسوجینی قائم کرنا (یعنی۔ اپنے جینیاتی مواد کو خلیے کو بند کیے بغیر میزبان کے جینوم میں انجیکشن لگانا اور فیوز کرنا) اور میزبان جینوم میں ایک پیشے کے طور پر برقرار رکھنا۔ میزبان خلیے میں وائرین کا انفیکشن جذب فیج انفیکشن کا کلیدی مرحلہ ہے، جو فیج ڈی این اے کے مندرجہ ذیل فیج بائنڈنگ اور انجیکشن کے لیے ضروری ہے۔ جذب کے عمل کے دوران، فیج پی 2 کا دم فائبر ای کولی کے لیپوپولیسیکرائڈ کے بنیادی علاقے کو پہچانتا ہے اور اس سے جڑا رہتا ہے، اور پھر فیج اپنے ڈی این اے کو سائٹوپلازم میں داخل کرے گا۔ لائٹک سائیکل ابتدائی نقل پی 2 کے جین کے اظہار کو لائٹک سائیکل کے دوران وقت کے ساتھ منظم کیا جاتا ہے۔ ابتدائی نقل، جو مندرجہ ذیل ڈی این اے نقل کے لیے درکار جینوں کے اظہار کے لیے ذمہ دار ہے، انفیکشن کے فورا بعد شروع کی جاتی ہے۔ ابتدائی اوپیرون 9 جینوں پر مشتمل ہوتا ہے اور لائٹک پروموٹر پی سے نقل کرتا ہے۔ اوپیرون میں پہلا جین، نامزد کاکس، لائسوجینک پروموٹر پی سی کے ریپریسر کو انکوڈ کرتا ہے اور لائسوجین کو قائم کرنے کے لیے درکار جینوں کے اظہار کو روکتا ہے۔ پھر فیج لائٹک لائف سائیکل میں داخل ہوتا ہے اور ابتدائی نقل شروع ہوتی ہے۔ ابتدائی نقل کے عمل میں صرف میزبان σ70 آر این اے پولیمریز کی ضرورت ہوتی ہے۔ کاکس کے علاوہ، ابتدائی اوپیرون میں دو دیگر جین ہوتے ہیں جو پی 2 ڈی این اے کی نقل کے لیے ضروری ہیں، جین اے اور بی۔ پی 2 جینوم کی نقل اے پروٹین کے ذریعے شروع کی جاتی ہے اور ایک مقررہ اصل (اوری) سے ایک ترمیم شدہ رولنگ سرکل میکانزم کے ذریعے ہوتی ہے جو ڈبل اسٹرینڈڈ مونومیرک حلقے پیدا کرتا ہے۔ لیجنگ-اسٹرینڈ ترکیب کے لیے بی پروٹین کی ضرورت پڑ سکتی ہے، کیونکہ یہ ای کولی ڈی این اے بی کے ساتھ تعامل کر سکتا ہے اور ہیلیکیس لوڈر کے طور پر کام کر سکتا ہے۔ ڈی این اے ریپلیکیشن شروع ہونے اور ٹرانسکرپشنل ایکٹیویٹر او جی آر کا اظہار ہونے کے بعد دیر سے ٹرانسکرپشن لیٹ جین ٹرانسکرپشن کا ایکٹیویشن چار دیر سے فروغ دینے والوں سے شروع کیا جاتا ہے۔ دیر سے فروغ دینے والے، پی پی، پی او، پی وی اور پی ایف، او جی آر کے ذریعے چالو کیے جاتے ہیں اور لائٹک افعال کے لیے ذمہ دار جینوں کی نقل کے ساتھ ساتھ فیج نسل کے لیے بلڈنگ بلاکس کو انکوڈنگ کرنے کی ہدایت کرتے ہیں۔ چاروں پروموٹروں کا ایک ایسا خطہ ہے جس میں جزوی ڈائڈ سمیٹری ہے جو ٹرانسکرپشنل انیشی ایشن سائٹ سے بہاو میں تقریبا 55 بی پی پر مرکوز ہے۔ حذف کرنے کے تجزیے اور بنیادی متبادلات سے ظاہر ہوتا ہے کہ یہ ڈائیڈ سمیٹری پروموٹر سرگرمی کے لیے ضروری ثابت ہوئی ہے۔ مزید برآں، P2 کے دیر سے جینوں کو براہ راست سیٹلائٹ فیجز P4 اور φR73 کے δ پروٹین کے ذریعے بھی چالو کیا جا سکتا ہے۔ لائٹک سائیکل کے دوران، دوسرے ڈبل اسٹرینڈڈ فیجز کی طرح، بیکٹیریوفیج پی 2 میزبان خلیے کو ختم کرنے کے لیے ہولن-اینڈولیسن سسٹم کا اطلاق کرتا ہے۔ پی 2 میں دو ضروری لائسیس جین (جین کے اور جین وائی) اور دو ذیلی لائسیس جین (لائسا اور لائس بی) ہوتے ہیں۔ K جین کی پیداوار میں امینو ایسڈ کی ترتیب کی وسیع تر مماثلت λ فیج میں جین R سے ہوتی ہے، جو اینڈولیسن فنکشن کو ظاہر کرتی ہے اور گلائکوسیڈک بانڈ پر حملہ کرتی ہے۔ جین Y ایک پولی پیپٹائڈ کو انکوڈ کرتا ہے جو ہولن پروٹین خاندان سے زیادہ مماثلت رکھتا ہے، جو خلیے کی جھلی میں 'سوراخ' بناتا ہے اور خلیے کی دیوار تک اینڈولیسن کے فرار کا راستہ فراہم کرتا ہے۔ ایسا لگتا ہے کہ غیر ضروری جین، لائسا اور لائس بی، لائسس کے صحیح وقت کو کنٹرول کرنے میں کردار ادا کرتے ہیں۔ لائسوجینک سائیکل پروفیج انضمام لائسوجینک سائیکل کے دوران، پی 2 جینوم کو میزبان کروموسوم میں داخل کیا جاتا ہے اور اسے ایک پروفیج کے طور پر برقرار رکھا جاتا ہے۔ انضمام میں بیکٹیریل اٹیچمنٹ سائٹ (اے ٹی بی) اور فیج اٹیچمنٹ سائٹ (اے ٹی پی) کے درمیان سائٹ کے لحاظ سے مخصوص ریکومبینیشن شامل ہے، جو میزبان مرحلے کے جنکشن، اے ٹی ایل اور اے ٹی آر پیدا کرتا ہے۔ یہ رد عمل فیج-انکوڈڈ انٹیگریز کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے، اور اس سے نیوکلیوٹائڈز کا کوئی فائدہ یا نقصان نہیں ہوتا ہے۔ ایک اور انضمام میزبان عنصر، آئی ایچ ایف، انضمام کے عمل میں بھی ضروری ہے اور ایک آرکیٹیکچرل پروٹین کے طور پر کام کرتا ہے جو ڈی این اے کو باندھتا اور موڑتا ہے۔ اس طرح، فیج پی 2 کا انضمام میکانزم اچھی طرح سے مطالعہ شدہ λ سائٹ کے مخصوص ریکومبینیشن سسٹم سے ملتا جلتا ہے، لیکن فیج پروٹین اور ان کے ڈی این اے بائنڈنگ سائٹس مختلف ہیں۔ لائسوجین کی دیکھ بھال پی 2 کی لائسوجینک حالت کو سی ریپریسر کے ذریعے فروغ اور برقرار رکھا جاتا ہے۔ یہ ایک 99 امینو ایسڈ پولی پیپٹائڈ ہے اور صرف ایک آپریٹر خطے سے جڑا ہوا ہے جو ابتدائی جینوں کے اظہار کو منظم کرتا ہے: کاکس، بی اور ممکنہ طور پر اے۔ تحقیق سے پتہ چلا ہے کہ سی ریپریسر اپنے پی سی پروموٹر کو مثبت اور منفی دونوں طرح سے ریگولیٹ کر سکتا ہے کیونکہ پی سی کو کم سی سطح پر ریگولیٹ کیا جاتا ہے اور اعلی سطح پر ڈاؤن ریگولیٹ کیا جاتا ہے۔ چونکہ سی ریپریسر ای کولی کے ایس او ایس/ریکا سسٹم کے ذریعے غیر فعال نہیں ہے، اس لیے پی 2 پروفیج بالائے بنفشی تابکاری کے ذریعے ناقابل عمل ہے۔ مزید برآں، یہاں تک کہ اگر سی ریپریسر غیر فعال ہے، تو پی 2 پروفائل انٹی اظہار کی کمی کی وجہ سے ایکسائز کرنے سے قاصر ہے۔ لہذا، پی 2 کو معتدل فیجز کی غیر انڈکیوبل کلاس کے لیے پروٹو ٹائپ سمجھا جاتا ہے۔ پی 2 انڈکشن-ایکسژن پیراڈوکس کو کس طرح حل کرتا ہے اس کے بارے میں طریقہ کار ابھی تک نامعلوم ہے۔ لائٹک بمقابلہ لائسوجینک نمو کا کنٹرول جیسا کہ پہلے بتایا گیا ہے، انفیکشن کے بعد، فیج پی 2 یا تو لائٹک یا لائسوجینک سائیکل میں داخل ہو سکتا ہے۔ انفیکشن پر لائٹک/لائسوجینک فیصلہ اس بات پر منحصر ہوتا ہے کہ کون سا پروموٹر کمانڈ لیتا ہے، لائسوجینک پروموٹر پی سی یا پروموٹر پی جو لائٹک سائیکل کے لیے ذمہ دار جینوں کو کنٹرول کرتا ہے۔ پی سی اور پی ای آمنے سامنے واقع ہیں، اور وہ باہمی طور پر خصوصی ہیں۔ پی پروموٹر کاکس پروٹین کی نقل کی ہدایت کرتا ہے جو پی سی پروموٹر کو دباتا ہے اور اس طرح لائسوجینائزیشن کو روکتا ہے، اور پی سی پروموٹر سی ریپریسر ٹرانسکرپشن کی ہدایت کرتا ہے جو پی کو نیچے سے منظم کرتا ہے۔ اس طرح، کون سا پروموٹر کمانڈ لیتا ہے یہ کاکس پروٹین اور سی ریپریسر کے متعلقہ ارتکاز کا نتیجہ سمجھا جاتا ہے۔ اگر سی ریپریسر اور کاکس پروٹین کے درمیان توازن کو انفیکشن کے بعد سی ریپریسر کی طرف منتقل کیا جاتا ہے، تو فیج لائسوجینک لائف سائیکل میں داخل ہو جائے گا کیونکہ پی پروموٹر کو بند کر دیا جائے گا اور اس کے برعکس۔ بیکٹیریوفیج پی 2 اور دیگر پی 2 جیسے فیجز کا ارتقاء بہت سی تحقیقات سے پتہ چلا ہے کہ فیج جینوم میزبان جینز یا دیگر فیج جینز سے ملتے جلتے جینز اور نئے جینز پر مشتمل ہوتے ہیں جو کسی بھی معروف جین سے بہت کم مماثلت ظاہر کرتے ہیں۔ پی 2 نما فیج خاندان اس سے مستثنی نہیں ہے۔ ان کے جینوم بہت زیادہ مماثلت رکھتے ہیں لیکن ان میں سے ہر ایک میں منفرد جین ہوتے ہیں، جن میں کچھ ایسے بھی ہوتے ہیں جن کے افعال نامعلوم رہتے ہیں۔ ایکرمن کے تجویز کردہ معیار کی بنیاد پر، بہت سے فیجز کو درجہ بندی کے لحاظ سے پی 2 کی طرح درجہ بند کیا جا سکتا ہے کیونکہ وہ فیج پی 2 کے ساتھ کچھ حروف کا اشتراک کرتے ہیں، لیکن اب تک، صرف 6 مکمل جینوم دستیاب ہیں (پی 2، 186، φCTX، HP1، HP2 اور K139)۔ 6 سیکوینسڈ پی 2 جیسے فیجز کا فائیلوجنیٹک تعلق پورے جینوم کے موازنہ سے ظاہر ہوا، صرف نو دیر سے جین (فیج پی 2 میں جین ایچ، ایل، ایم، این، او، پی، کیو، ایس، ٹی سے مطابقت رکھتے ہیں) اور ایک انٹیگریز جین جینیاتی طور پر ایک جیسے پائے گئے اور تمام 6 مکمل سیکوینسڈ جینومز میں موجود تھے۔ 9 دیر سے جین کی مصنوعات کے امینو ایسڈ کے سلسلے پر مبنی فائیلوجنیٹک درخت الگ الگ بنائے جاتے ہیں، اور وہ سب ایک جیسی ٹوپولوجی دکھاتے ہیں، جس سے پتہ چلتا ہے کہ ان کی ایک ہی ارتقائی تاریخ ہو سکتی ہے۔ مزید برآں، یہ 9 دیر سے جین کلونلی طور پر وراثت میں ملنے کا امکان ہے کیونکہ فیجز کے کسی بھی جوڑے کے لیے ان کے درمیان بڑے ریکومبینیشن کے واقعات کا کوئی اشارہ نہیں ہے۔ تاہم، ان نو کے علاوہ باقی جینوں کے لیے، ان کا فائیلوجنیٹک تعلق اکثر مبہم ہوتا ہے اور ان کی ارتقائی تاریخ کو حل کرنا مشکل ہوتا ہے۔ ہومیولوگس اور غیر ہومیولوگس ریکومبینیشن ہومیولوگس ریکومبینیشن میوٹیشن کے مقابلے فیج پی 2 کی نیوکلیوٹائڈ تبدیلیوں میں زیادہ اہم کردار ادا کرتا ہے، جو حیرت کی بات نہیں ہے کیونکہ ای کولی کی آبادی میں پی 2 جیسے پروفیجز رائج ہیں اور میزبان جینومز کے درمیان جینیاتی تبادلہ پایا جاتا ہے۔ پی 2 جیسے فیجز کے 18 الگ تھلگ جینوں سے پانچ دیر سے جینوں کی ترتیب سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ ہومولوگس ریکومبینیشن وسیع ہے اور بے ترتیب طور پر متعدد بریک پوائنٹس پر ہوتی ہے۔ 18 قریبی رشتہ داروں کے آخری جینوں میں جینیاتی تغیرات چھوٹے ہیں، کیونکہ کسی بھی جین میں سب سے بڑا فرق صرف 3.7 فیصد تھا۔ کیونکہ غیر متزلزل تیسرے کوڈن پوزیشنوں کے بجائے مترادفات میں بہت زیادہ تغیرات تھے، یہ دیر سے جین ممکنہ طور پر مضبوط استحکام کے انتخاب کے تابع ہیں۔ متعلقہ فیجز کے درمیان ہومولوگس ریکومبینیشن کے علاوہ، غیر ہومولوگس ریکومبینیشن بھی فیج ارتقاء کے لیے ایک کلیدی طریقہ کار ہے۔ فیج P2، P1، Mu، λ، K3 اور T2 کے دم فائبر جینوں میں اعلی سطح کی مماثلت، جو مختلف خاندانوں سے تعلق رکھتی ہیں، غیر متعلقہ فیجز کے درمیان غیر ہم جنس پرست دوبارہ ملاپ کی پہلے سے غیر قابل تعریف سطح کی نشاندہی کرتی ہے۔ چونکہ فیج کی میزبان رینج کا تعین بڑی حد تک دم کے ریشے سے ہوتا ہے، اس نتیجے سے پتہ چلتا ہے کہ منتخب دباؤ کے تحت، فیجز ان کے لیے دستیاب جین پول کا استعمال کرکے اپنی میزبان رینج کو تبدیل کرنے کا امکان رکھتے ہیں۔ لائٹک اور لائسوجینک لائف سائیکل کے درمیان تبدیل کرنے کے قابل اس کے میزبان کے ارتقاء میں شراکت فیج کی بقا کے لیے بہت فائدہ مند ہے۔ آئزوجینک میزبانوں کی ایک بڑی گھنے آبادی میں، لائٹک حکمت عملی کو ترجیح دی جاتی ہے، اور فیج وائرولنس کے ساتھ ساتھ میزبان دفاعی میکانزم ہتھیاروں کی دوڑ کے انداز میں تیار ہوں گے۔ اس کے برعکس، لائسوجینی کو اس وقت ترجیح دی جاتی ہے جب میزبان خلیے کی کثافت لائٹک انفیکشن کے بار بار چکروں کے ذریعے فیج کی کثافت کو برقرار رکھنے کے لیے کافی زیادہ نہ ہو۔ یہ اچھی طرح سے جانا جاتا ہے کہ فیج پی 2 میں مختلف بیکٹیریا کے انفیکشن پر افقی جین کی منتقلی میں ثالثی کرنے کی صلاحیت ہے۔ اس عمل کے دوران، فیج پی 2 میزبانوں کے لیے نئے جین کے ذریعہ کے طور پر کام کر سکتا ہے، جو ارتقاء اور انتخاب کے لیے مواد فراہم کرتا ہے۔ تغیر اور انتخاب کے ذریعے ارتقاء کے مقابلے میں، فیج کی ثالثی میں ہونے والی جینیاتی تبدیلیاں مختصر وقت کے اندر بیکٹیریل میٹابولزم اور فزیولوجی میں زبردست تبدیلیوں کو متاثر کر سکتی ہیں، اور وہ اپنے میزبانوں کو فٹنس فراہم کر سکتی ہیں۔ مثال کے طور پر، ایڈلن اور دیگر۔ پتہ چلا کہ لائسوجینک ای کولی جس میں λ، P1، P2، یا Mu پروفیج ہوتا ہے، غذائیت سے محدود حالت میں غیر لائسوجینک ہم منصب کے مقابلے میں زیادہ تیزی سے بڑھ سکتا ہے۔ مزید برآں، یہ دکھایا گیا کہ پی 2 پروفیج ای کولی او 157 تناؤ کے درمیان سائٹولیتھل پھیلانے والے زہریلے مادوں کے پھیلاؤ میں معاون ثابت ہو سکتا ہے اور مختلف جانوروں کے میزبانوں کے درمیان ان کی طاق توسیع میں سہولت فراہم کر سکتا ہے، جو ای کولی او 157 کے پیتھوجینسیس کے بارے میں نئی بصیرت فراہم کرتا ہے۔ حوالہ جات 2. برٹانی، جی۔ اسٹڈیز آن لائسوجینسیس I: دی موڈ آف فیج لبریشن از لائسوجینک ایسچریچیا کولی 1۔ جرنل آف بیکٹیریاولوجی، 1951۔ 62 (3): صفحہ 293۔ میوویریڈی