LIG3
ڈی این اے لیگیز 3 ایک انزائم ہے جسے انسانوں میں ایل آئی جی 3 جین کے ذریعے انکوڈ کیا جاتا ہے۔ انسانی ایل آئی جی 3 جین اے ٹی پی پر منحصر ڈی این اے لیگسز کو انکوڈ کرتا ہے جو ڈوپلیکس ڈی این اے کے فاسفوڈیسٹر ریڑھ کی ہڈی میں رکاوٹوں کو سیل کرتا ہے۔ یوکرائٹس میں اے ٹی پی پر منحصر ڈی این اے لیگسز کے تین خاندان ہیں۔ یہ انزائم وہی تین مراحل کے رد عمل کے طریقہ کار کا استعمال کرتے ہیں ؛ (i) ایک کوولینٹ انزائم-اڈینائیلیٹ انٹرمیڈیٹ کی تشکیل ؛ (ii) ڈی این اے نک کے 5 'فاسفیٹ ٹرمینس میں اڈینائیلیٹ گروپ کی منتقلی ؛ (iii) فاسفوڈیسٹر بانڈ کی تشکیل۔ ایل آئی جی 1 اور ایل آئی جی 4 خاندان کے اراکین کے برعکس جو تقریبا تمام یوکرائٹس میں پائے جاتے ہیں، ایل آئی جی 3 خاندان کے اراکین کم وسیع پیمانے پر تقسیم ہوتے ہیں۔ ایل آئی جی 3 جین کئی الگ الگ ڈی این اے لیگیز پرجاتیوں کو متبادل ترجمہ کی شروعات اور متبادل اسپلیسنگ میکانزم کے ذریعے انکوڈ کرتا ہے جو ذیل میں بیان کیے گئے ہیں۔ ساخت، ڈی این اے بائنڈنگ اور اتپریرک سرگرمیاں یوکرائیوٹک اے ٹی پی پر منحصر ڈی این اے لیگسز میں متعلقہ اتپریرک خطہ ہوتا ہے جس میں تین ڈومین ہوتے ہیں، ایک ڈی این اے بائنڈنگ ڈومین، ایک اڈینایلیشن ڈومین اور ایک اولیگونیوکلیوٹائڈ/اولیگوساکرائڈ بائنڈنگ فولڈ ڈومین۔ جب یہ انزائم ڈوپلیکس ڈی این اے میں نکل ڈالتے ہیں، تو یہ ڈومین ڈی این اے ڈوپلیکس کو گھیر لیتے ہیں اور ہر ایک ڈی این اے سے رابطہ کرتا ہے۔ نکڈ ڈی این اے کے ساتھ پیچیدہ ڈی این اے لیگز III کے اتپریرک خطے کی ساخت کا تعین ایکس رے کرسٹلگرافی کے ذریعے کیا گیا ہے اور یہ نمایاں طور پر انسانی ڈی این اے لیگز I کے اتپریرک علاقے کے نکڈ ڈی این اے سے جڑے ہونے سے ملتا جلتا ہے۔ ایل آئی جی 3 جین کے ذریعے انکوڈ شدہ ڈی این اے لیگسز کی ایک منفرد خصوصیت ایک این-ٹرمینل زنک فنگر ہے جو پولی (اے ڈی پی-رائبوس) پولیمریز 1 (پی اے آر پی 1) کے این-ٹرمینس پر دو زنک انگلیوں سے ملتی جلتی ہے۔ جیسا کہ پی اے آر پی 1 زنک انگلیوں کے ساتھ ہوتا ہے، ڈی این اے لیگیز III زنک انگلی ڈی این اے اسٹرینڈ بریکس کے پابند ہونے میں شامل ہوتی ہے۔ ڈی این اے لیگیز III پولی پیپٹائڈ کے اندر، زنک فنگر ڈی این اے بائنڈنگ ڈومین کے ساتھ مل کر ڈی این اے بائنڈنگ ماڈیول بناتا ہے۔ اس کے علاوہ، اڈینایلیشن ڈومین اور ایک اولیگونیوکلیوٹائڈ/اولیگوساکرائڈ بائنڈنگ-فولڈ ڈومین ایک دوسرا ڈی این اے بائنڈنگ ماڈیول تشکیل دیتے ہیں۔ ایلنبرگر لیبارٹری کے تجویز کردہ جیک نائف ماڈل میں، زنک فنگر-ڈی این اے بائنڈنگ ڈومین ماڈیول ایک اسٹرینڈ بریک سینسر کے طور پر کام کرتا ہے جو اسٹرینڈ بریک ٹرمینی کی نوعیت سے قطع نظر ڈی این اے سنگل اسٹرینڈ رکاوٹوں سے منسلک ہوتا ہے۔ اگر یہ وقفے لگایبل ہیں، تو انہیں اڈینایلیشن ڈومین-اولیگونیوکلیوٹائڈ/اولیگوساکرائڈ بائنڈنگ-فولڈ ڈومین ماڈیول میں منتقل کیا جاتا ہے جو خاص طور پر لگایبل نک سے جڑا ہوتا ہے۔ ڈی این اے لیگز I اور IV کے مقابلے میں، ڈی این اے لیگز III ڈی این اے ڈوپلیکس کے انٹرمولیکیولر جوائننگ میں سب سے زیادہ فعال انزائم ہے۔ یہ سرگرمی بنیادی طور پر ڈی این اے لیگز III زنک فنگر پر منحصر ہے جس سے پتہ چلتا ہے کہ ڈی این اے لیگز III کے دو ڈی این اے بائنڈنگ ماڈیول بیک وقت ڈوپلیکس ڈی این اے سروں کو شامل کرنے کے قابل ہو سکتے ہیں۔ متبادل تقسیم ترجمہ کی شروعات اور تقسیم کے طریقہ کار امینو اور کاربوکسی-ٹرمینل ترتیبات کو تبدیل کرتے ہیں جو ڈی این اے لیگس III اتپریرک خطے کو پھیلاتے ہیں۔ متبادل اسپلیسنگ میکانزم میں، ڈی این اے لیگیز III-الفا کے سی-ٹرمینس پر سی-ٹرمینل چھاتی کے کینسر کی حساسیت پروٹین 1 سی-ٹرمینل (بی آر سی ٹی) ڈومین کو انکوڈنگ کرنے والے ایکسن کو ایک مختصر مثبت چارج شدہ ترتیب سے تبدیل کیا جاتا ہے جو نیوکلیئر لوکلائزیشن سگنل کے طور پر کام کرتا ہے، جس سے ڈی این اے لیگیز III-بیٹا پیدا ہوتا ہے۔ یہ متبادل طور پر اسپلیسڈ قسم، آج تک، صرف مرد جراثیم کے خلیوں میں پائی گئی ہے۔ سپرمیٹوجینیسیس کے دوران اس کے اظہار کے نمونے کی بنیاد پر، یہ امکان ظاہر ہوتا ہے کہ ڈی این اے لیگیز IIIbeta مییوٹک ریکومبینیشن اور/یا ہیپلوئڈ سپرم میں ڈی این اے کی مرمت میں شامل ہے لیکن اس کا قطعی طور پر مظاہرہ نہیں کیا گیا ہے۔ اگرچہ ڈی این اے لیگیز III اوپن ریڈنگ فریم کے اندر ترجمہ کی شروعات کے لیے ایک اندرونی اے ٹی جی ترجیحی سائٹ ہے، ترجمہ کی شروعات اوپن ریڈنگ فریم کے اندر پہلے اے ٹی جی پر بھی ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں این-ٹرمینل مائٹوکونڈریل ٹارگیٹنگ سیکوینس کے ساتھ پولی پیپٹائڈ کی ترکیب ہوتی ہے۔ سیلولر فنکشن جیسا کہ اوپر ذکر کیا گیا ہے، ڈی این اے لیگیز III-الفا ایم آر این اے ڈی این اے لیگیز III-الفا کے نیوکلیئر اور مائٹوکونڈریل ورژن کو انکوڈ کرتا ہے۔ نیوکلیئر ڈی این اے لیگیز III-الفا موجود ہے اور ڈی این اے مرمت پروٹین ایکس آر سی سی 1 کے ساتھ ایک مستحکم کمپلیکس میں کام کرتا ہے۔ یہ پروٹین اپنے سی-ٹرمینل بی آر سی ٹی ڈومینز کے ذریعے تعامل کرتے ہیں۔ ایکس آر سی سی 1 میں کوئی انزیمیٹک سرگرمی نہیں ہے لیکن اس کے بجائے بیس ایکسیژن اور سنگل اسٹرینڈ بریک مرمت میں شامل پروٹین کی ایک بڑی تعداد کے ساتھ تعامل کرکے اسکیفولڈ پروٹین کے طور پر کام کرتا دکھائی دیتا ہے۔ ان راستوں میں ایکس آر سی سی 1 کی شرکت ایکس آر سی سی 1 خلیوں کے فینوٹائپ کے مطابق ہے۔ نیوکلیئر ڈی این اے لیگز III-الفا کے برعکس، مائٹوکونڈریل ڈی این اے لیگز III-الفا ایکس آر سی سی 1 سے آزادانہ طور پر کام کرتا ہے، جو مائٹوکونڈریا میں نہیں پایا جاتا ہے۔ ایسا معلوم ہوتا ہے کہ نیوکلیئر ڈی این اے لیگیز III-الفا سائٹوپلازم میں ایکس آر سی سی 1 کے ساتھ ایک کمپلیکس بناتا ہے اور اس کے نتیجے میں کمپلیکس کا نیوکلیئر ٹارگیٹ ایکس آر سی سی 1 نیوکلیئر لوکلائزیشن سگنل کے ذریعے کیا جاتا ہے۔ جبکہ مائٹوکونڈریل ڈی این اے لیگز III-الفا بھی ایکس آر سی سی 1 کے ساتھ تعامل کرتا ہے، یہ امکان ہے کہ ڈی این اے لیگز III-الفا کی مائٹوکونڈریل ٹارگیٹنگ سیکوینس کی سرگرمی ایکس آر سی سی 1 نیوکلیئر لوکلائزیشن سگنل کی سرگرمی سے زیادہ ہے اور یہ کہ ڈی این اے لیگز III-الفا/ایکس آر سی سی 1 کمپلیکس اس وقت متاثر ہوتا ہے جب مائٹوکونڈریل ڈی این اے لیگز III-الفا مائٹوکونڈریل جھلی سے گزرتا ہے۔ چونکہ ایل آئی جی 3 جین مائٹوکونڈریا میں واحد ڈی این اے لیگیز کو انکوڈ کرتا ہے، اس لیے ایل آئی جی 3 جین کو غیر فعال کرنے کے نتیجے میں مائٹوکونڈریل ڈی این اے کا نقصان ہوتا ہے جس کے نتیجے میں مائٹوکونڈریل فنکشن کا نقصان ہوتا ہے۔ غیر فعال لیگ 3 جین والے فائبربلاسٹ کو یوریڈین اور پائروویٹ کے ساتھ میڈیا میں پھیلایا جا سکتا ہے۔ تاہم، ان خلیوں میں ایم ٹی ڈی این اے کی کمی ہوتی ہے۔ مائٹوکونڈریل ڈی این اے لیگیز III کی جسمانی سطح زیادہ دکھائی دیتی ہے، اور مائٹوکونڈریل ڈی این اے لیگیز III-الفا کے 100 گنا کم مائٹوکونڈریل مواد والے خلیات عام ایم ٹی ڈی این اے کاپی نمبر برقرار رکھتے ہیں۔ مائٹوکونڈریل ڈی این اے میٹابولزم میں ڈی این اے لیگیز III-الفا کا لازمی کردار دیگر ڈی این اے لیگیز کے ذریعے پورا کیا جا سکتا ہے، بشمول ای کولی کے این اے ڈی پر منحصر ڈی این اے لیگیز، اگر وہ مائٹوکونڈریا کو نشانہ بناتے ہیں۔ اس طرح، قابل عمل خلیات جن میں نیوکلیئر ڈی این اے لیگیز III-الفا کی کمی ہوتی ہے، پیدا کیے جا سکتے ہیں۔ اگرچہ ڈی این اے لیگز I ایک اہم انزائم ہے جو ڈی این اے نقل کے دوران اوکازاکی کے ٹکڑوں میں شامل ہوتا ہے، لیکن اب یہ واضح ہے کہ ڈی این اے لیگز III-الفا/ایکس آر سی سی 1 کمپلیکس ان خلیوں کو قابل بناتا ہے جن میں ڈی این اے نقل کو مکمل کرنے کے لیے ڈی این اے لیگز I کی سرگرمی کی کمی ہوتی ہے یا کم ہوتی ہے۔ ڈی این اے لیگیز III-الفا/ایکس آر سی سی 1 کمپلیکس کو اخراج کی مرمت اور ڈی این اے سنگل اسٹرینڈ بریکس کی مرمت سے جوڑنے والے بائیو کیمیکل اور سیل بائیولوجی کے مطالعات کو دیکھتے ہوئے، یہ حیرت کی بات تھی کہ نیوکلیئر ڈی این اے لیگیز III-الفا کی کمی والے خلیات ڈی این اے کو نقصان پہنچانے والے ایجنٹ کے لیے نمایاں طور پر حساسیت کا مظاہرہ نہیں کرتے تھے۔ ان مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ ان جوہری ڈی این اے مرمت کے راستوں میں ڈی این اے لیگیز I اور ڈی این اے لیگیز III-الفا کے درمیان نمایاں فعال بے کار پن ہے۔ ممالیہ خلیوں میں، زیادہ تر ڈی این اے ڈبل اسٹرینڈ بریکس کی مرمت ڈی این اے لیگیز IV-انحصار غیر ہم جنس پرست اینڈ جوائننگ (این ایچ ای جے) کے ذریعے کی جاتی ہے۔ ڈی این اے لیگیز III-الفا ایک معمولی متبادل این ایچ ای جے راستے میں حصہ لیتا ہے جو کروموسومل ٹرانسلوکیشن پیدا کرتا ہے۔ جوہری ڈی این اے کی مرمت کے دیگر افعال کے برعکس، ایسا معلوم ہوتا ہے کہ متبادل این ایچ ای جے میں ڈی این اے لیگیز III-الفا کا کردار ایکس آر سی سی 1 سے آزاد ہے۔ طبی اہمیت ایل آئی جی 1 اور ایل آئی جی 4 جینوں کے برعکس، انسانی آبادی میں ایل آئی جی 3 جین میں وراثت میں ملنے والی تغیرات کی نشاندہی نہیں کی گئی ہے۔ تاہم، ڈی این اے لیگیز III-الفا بالواسطہ طور پر کینسر اور نیوروڈیجینریٹیو بیماریوں میں ملوث رہا ہے۔ کینسر میں، ڈی این اے لیگیز III-الفا اکثر حد سے زیادہ ظاہر ہوتا ہے اور یہ ان خلیوں کی شناخت کے لیے بائیو مارکر کے طور پر کام کرتا ہے جو ڈی این اے ڈبل اسٹرینڈ بریکس کی مرمت کے لیے متبادل این ایچ ای جے راستے پر زیادہ انحصار کرتے ہیں۔ اگرچہ متبادل این ایچ ای جے راستے کی بڑھتی ہوئی سرگرمی جینومک عدم استحکام کا سبب بنتی ہے جو بیماری کی ترقی کو چلاتی ہے، لیکن یہ کینسر کے خلیوں سے متعلق مخصوص علاج کی حکمت عملیوں کی ترقی کے لیے ایک نیا ہدف بھی تشکیل دیتی ہے۔ کئی جین انکوڈنگ پروٹین جو ڈی این اے لیگیز III-الفا کے ساتھ براہ راست یا بالواسطہ طور پر ایکس آر سی سی 1 کے ساتھ تعامل کے ذریعے تعامل کرتے ہیں ان کی شناخت وراثت میں ملنے والی نیوروڈیجینریٹو بیماریوں میں تغیر پذیر ہونے کے طور پر کی گئی ہے۔ اس طرح، یہ ظاہر ہوتا ہے کہ ڈی این اے لیگز III-الفا پر مشتمل ڈی این اے لین دین نیورونل خلیوں کی عملداری کو برقرار رکھنے میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ ایل آئی جی 3 کا مائیکرو ہومولوجی-میڈیٹڈ اینڈ جوائننگ (ایم ایم ای جے) ڈبل اسٹرینڈ بریکس کی مرمت میں کردار ہے۔ یہ اس غلطی کے شکار ڈی این اے کی مرمت کے راستے کے لیے درکار 6 انزائموں میں سے ایک ہے۔ ایل آئی جی 3 دائمی مائیلوئڈ لیوکیمیا، ایک سے زیادہ مائیلوما، اور چھاتی کے کینسر میں ریگولیٹ کیا جاتا ہے۔ کینسر میں اکثر ایک یا زیادہ ڈی این اے مرمت جینوں کے اظہار میں کمی ہوتی ہے، لیکن کینسر میں ڈی این اے مرمت جین کا زیادہ اظہار کم عام ہے۔ مثال کے طور پر، کم از کم 36 ڈی این اے مرمت کرنے والے انزائم، جب جراثیمی لائن خلیوں میں تغیراتی طور پر عیب دار ہوتے ہیں، تو کینسر (موروثی کینسر سنڈروم) کا خطرہ بڑھ جاتا ہے۔ (ڈی این اے مرمت کی کمی کی خرابی بھی دیکھیں۔) اسی طرح، کم از کم 12 ڈی این اے مرمت جین اکثر ایک یا زیادہ کینسروں میں ایپیجینٹک طور پر دبے ہوئے پائے گئے ہیں۔ (ایپیجینٹک طور پر کم شدہ ڈی این اے کی مرمت اور کینسر بھی دیکھیں۔) عام طور پر، ڈی این اے مرمت کے انزائم کی کمی کے اظہار کے نتیجے میں غیر مرمت شدہ ڈی این اے کے نقصانات میں اضافہ ہوتا ہے، جو نقل کی غلطیوں (ٹرانسلیشن کی ترکیب) کے ذریعے، تغیرات اور کینسر کا باعث بنتا ہے۔ تاہم، ایل آئی جی 3 کی ثالثی سے ایم ایم ای جے کی مرمت انتہائی غلط ہے، لہذا اس معاملے میں، کم اظہار کے بجائے زیادہ اظہار، بظاہر کینسر کا باعث بنتا ہے۔ نوٹ حوالہ جات بیرونی روابط ای سی 6.5.1