Casein kinase 1
پروٹین کنیز کا کیسین کینیز 1 خاندان () سیرائن/تھریونین-سلیکٹو انزائم ہیں جو زیادہ تر یوکرائیوٹک خلیوں کی اقسام میں سگنل ٹرانسڈکشن کے راستوں کے ریگولیٹرز کے طور پر کام کرتے ہیں۔ سی کے 1 آئسوفارم ڈبلیو این ٹی سگنلنگ، سرکیڈین تال، ٹرانسکرپشن عوامل کے نیوکلیو-سائٹوپلاسمک شٹلنگ، ڈی این اے کی مرمت، اور ڈی این اے ٹرانسکرپشن میں شامل ہیں۔ دریافت 1950 کی دہائی کے اوائل تک تابکار فاسفیٹ کا استعمال کرتے ہوئے میٹابولک لیبلنگ کے مطالعے سے یہ معلوم ہوا کہ خلیوں کے اندر فاسفوپروٹین سے منسلک فاسفیٹ گروپ بعض اوقات پرانے کے لیے نئے فاسفیٹ کے تیزی سے تبادلے سے گزر سکتے ہیں۔ ایسے تجربات انجام دینے کے لیے جو پروٹین سے فاسفیٹ کو جوڑنے اور ہٹانے میں شامل انزائموں کی علیحدگی اور خصوصیت کی اجازت دیں، پروٹین کینیس اور پروٹین فاسفیٹیس کے لیے آسان سبسٹریٹس کی ضرورت تھی۔ پروٹین فاسفوریلیشن پر تحقیق کے ابتدائی دنوں سے کیسین کو سبسٹریٹ کے طور پر استعمال کیا جاتا رہا ہے۔ 1960 کی دہائی کے آخر تک، چکور اے ایم پی پر منحصر پروٹین کینیز کو پاک کر دیا گیا تھا، اور زیادہ تر توجہ کینیز اور فاسفیٹیز پر مرکوز تھی جو اہم انزائموں کی سرگرمی کو منظم کر سکتے تھے۔ میمری غدود کے اینڈوپلاسمک ریٹیکولم سے وابستہ کیسین کینیز سرگرمی کی خصوصیت پہلی بار 1974 میں کی گئی تھی، اور اس کی سرگرمی سائیکلک اے ایم پی پر منحصر نہیں دکھائی گئی تھی۔ سی کے 1 خاندان مونومیرک سیرائن تھریونائن پروٹین کینیسز کا سی کے 1 خاندان خمیر سے انسانوں تک یوکرائیوٹک حیاتیات میں پایا جاتا ہے۔ ممالیہ جانوروں کے خاندان کے سات افراد ہوتے ہیں (بعض اوقات انہیں آئسوفارم کہا جاتا ہے، لیکن مختلف جینوں کے ذریعے انکوڈ کیا جاتا ہے): الفا، بیٹا 1، گاما 1، گاما 2، گاما 3، ڈیلٹا، اور ایپسلون۔ آئسوفارم 22 سے 55 کے ڈی اے تک ہوتے ہیں اور ان کی شناخت یوکرائٹس کی جھلیوں، نیوکلئس اور سائٹوپلازم میں اور اضافی طور پر ممالیہ خلیوں میں مائٹوٹک اسپنڈل میں کی گئی ہے۔ خاندان کے افراد کے کنیز ڈومینز میں سب سے زیادہ ہم آہنگی ہوتی ہے (53%-98% یکساں) اور کینیز ڈومین VIII میں A-P-E کے بجائے ترتیب S-I-N کی موجودگی سے زیادہ تر دوسرے پروٹین کینیز سے مختلف ہوتے ہیں۔ خاندان کے افراد وٹرو میں اسی طرح کے سبسٹریٹ کی خاصیت رکھتے دکھائی دیتے ہیں، اور خیال کیا جاتا ہے کہ سبسٹریٹ کے انتخاب کو ویو میں ذیلی سیلولر لوکلائزیشن اور مخصوص سبسٹریٹس میں ڈاکنگ سائٹس کے ذریعے منظم کیا جاتا ہے۔ ایک متفقہ فاسفوریلیشن سائٹ S/Tp-X-X-S/T ہے، جہاں S/Tp سے مراد فاسفو سیرین یا فاسفو تھریونین ہے، X سے مراد کسی بھی امینو ایسڈ سے ہے، اور نشان زد باقیات ہدف سائٹ کا حوالہ دیتے ہیں۔ اس طرح، اس سی کے آئی اتفاق رائے سائٹ کو ایک اور کنیز کے ذریعہ پرائمنگ کی ضرورت ہے۔ سی کے آئی ایک متعلقہ غیر بنیادی سائٹ کو بھی فاسفوریلیٹ کرتا ہے، جس میں ہدف ایس/ٹی کے لیے بہتر طور پر تیزابیت والے امینو ایسڈ این-ٹرمینل کا ایک مجموعہ ہوتا ہے جس میں این-3 پر ایک تیزابیت کا باقیات اور ہدف ایس/ٹی کے لیے ایک ہائیڈروفوبک ریجن سی-ٹرمینل شامل ہوتا ہے۔ n−3 پوزیشن میں ایک واحد تیزابیت کی باقیات سی کے آئی فاسفوریلیشن کے لیے کافی نہیں ہے۔ اس کے برعکس، کئی اہم اہداف، این ایف-اے ٹی اور بیٹا-کیٹینن میں، سی کے آئی کو این-3 پرائمنگ کی ضرورت نہیں ہوتی ہے بلکہ اس کے بجائے، فاسفوریلیٹ ایس-ایل-ایس کی ترتیب میں پہلی سیرین ہوتی ہے، جس کے بعد تیزابیت کے باقیات کا ایک مجموعہ ہوتا ہے، حالانکہ زیادہ سے زیادہ موثر سائٹوں کے مقابلے میں کم موثر ہوتا ہے۔ رولز کیسین کینیز سرگرمی زیادہ تر خلیوں کی اقسام میں موجود پائی گئی اور متعدد انزائموں سے وابستہ پائی گئی۔ متعلقہ جین مصنوعات کے ٹائپ 1 کیسین کینیز خاندان کو اب "کیسین کینیز 1 الفا" اور "کیسین کینیز 1 ایپسلون" جیسے لقب دیے گئے ہیں۔ ڈبلیو این ٹی سگنلنگ پاتھ وے کیسین کینیز 1 ایپسلون کو ڈبلیو این ٹی سگنلنگ پاتھ وے میں ڈش ویلڈ کے فاسفوریلیشن میں کردار ادا کرنے کا مشورہ دیا گیا ہے۔ کیسین کینیز 1 الفا (سی کے 1 اے) اور فاسفوریلیٹس β-کیٹینن سے جڑا ہوا ہے پودوں میں پروٹین جیڈ-1 کا فاسفوریلیشن کیسین کینیز 1 کے ذریعے منظم کیا جاتا ہے۔ انسانوں میں تین کیسین کینیز 1 گاما انزائم ہوتے ہیں۔ زینوپس کیسین کینیز 1 گاما (سی کے 1 گاما) خلیے کی جھلی سے وابستہ ہے اور ایل آر پی سے جڑا ہوا ہے۔ سی کے 1 گاما کو ایل آر پی کے ذریعے ڈبلیو این ٹی سگنلنگ کے لیے ضروری پایا گیا، اور یہ ریڑھ کی ہڈی والے جانوروں اور ڈروسفیلا خلیوں میں ایل آر پی 6 سگنلنگ کو منتقل کرنے کے لیے ضروری اور کافی دونوں ہے۔ ایل آر پی کے ساتھ ڈبلیو این ٹی بائنڈنگ سی کے 1 گاما کے ذریعہ ایل آر پی کے سائٹوپلاسمک ڈومین کے فاسفوریلیشن میں تیزی سے اضافے کا سبب بنتی ہے۔ سی کے 1 گاما کے ذریعہ ایل آر پی 6 کا فاسفوریلیشن ایل آر پی کے ساتھ محور کے پابند ہونے اور ڈبلیو این ٹی سگنلنگ راستے کو چالو کرنے کو فروغ دیتا ہے۔ سرکیڈین تال سی کے 1 ای اور سی کے 1 ڈی ڈی جینیاتی نقل ترجمہ (اور ترجمہ کے بعد) فیڈ بیک لوپس میں ضروری ہیں جو ممالیہ جانوروں میں سرکیڈین تال پیدا کرتے ہیں۔ پہلے سے نمایاں سی کے 1 ای آئسوفارم کو پہلی بار گھڑی جین کے طور پر اس وقت شامل کیا گیا جب اس کا ڈروسفیلا ہومولوگ، ڈبل ٹائم (ڈبل ٹائم (جین))، 1998 میں دریافت ہوا۔ ڈبل ٹائم انسانی سی کے 1 ای سے 86 ٪ ملتا جلتا ہے۔ کلوس ایٹ ال اور پرائس ایٹ ال نے دکھایا کہ ڈبل ٹائم میں تغیرات نے سرکیڈین تال کو تبدیل کیا۔ انہوں نے دو ڈی بی ٹی اتپریورتن پائے جن میں غیر معمولی آزادانہ دورانیے تھے اور ایک جو پیوپل مہلک تھا لیکن اس کے نتیجے میں ہائپوفاسفوریلیٹڈ پی ای آر پروٹین جمع ہوا۔ اس کے بعد سے، ڈبل ٹائم کی پروٹین پروڈکٹ ڈی بی ٹی کو فاسفوریلیٹنگ پی ای آر میں اپنے کردار کے لیے اچھی طرح سے نمایاں کیا گیا ہے، جو ڈروسفیلا میں کلاک جین پیریڈ کی پروٹین پروڈکٹ ہے، اور اس کے ممالیہ ہومولوگ اسی طرح کا کردار ادا کرتے دکھائی دیتے ہیں۔ 2021 میں، سائنس دانوں نے سی کے 1 کی روک تھام کے ذریعے بافتوں کی سرکیڈین تالوں کے ہلکے جواب دہ دنوں تک چلنے والے ماڈیولٹر کی ترقی کی اطلاع دی۔ اس طرح کے ماڈیولٹر کرونو بائیولوجی کی تحقیق اور ان اعضاء کی مرمت کے لیے مفید ہو سکتے ہیں جو "مطابقت پذیری سے باہر" ہیں۔ تعاملات ڈی بی ٹی کو دکھایا گیا ہے کہ وہ جسمانی طور پر پی ای آر ان وٹرو اور ان ویو کے ساتھ تعامل کرتا ہے، اور پورے سرکیڈین سائیکل میں پی ای آر کے ساتھ ایک مستحکم کمپلیکس بناتا ہے۔ پی ای آر جسے ڈی بی ٹی کے ذریعے فاسفوریلیٹ کیا گیا ہے اسے سلمب پروٹین کے ذریعے پہچانا جاتا ہے۔ سلمب ایس کے پی 1/کولن/ایف باکس پروٹین (ایس سی ایف) یوبیکیوٹین لیگیز کمپلیکس کا ایک جزو ہے، جو فاسفوریلیشن پر منحصر انداز میں پروٹیوسومل انحطاط کے لیے پروٹین کی نشاندہی کرتا ہے۔ سائٹوپلازم میں بہتر پی ای آر انحطاط کی پیش گوئی کی گئی ہے کہ وہ پی ای آر اور ٹی آئی ایم دونوں کی جوہری منتقلی میں تاخیر کرے گا، اور اس طرح سرکیڈین تال کی مدت کو متاثر کرے گا۔ میوٹیشن ڈی بی ٹی ایس، جو بقیہ 47 [پی 47 ایس] پر پرولین سے سیرائن کے متبادل سے وابستہ ہے، مدت کی لمبائی کو تقریبا 6 گھنٹے تک کم کرتا ہے۔ ڈی بی ٹی ایل میں بقیہ 80 (ایم 80 آئی) پر میتھیونائن کے لیے آئسولیسین کا امینو ایسڈ متبادل ہوتا ہے اور مدت کو 29 گھنٹے تک بڑھاتا ہے۔ ایک تیسرا میوٹیشن، ڈی بی ٹی اے آر، ہسٹائڈائن 126 سے ٹائروسین میں تبدیلی سے وابستہ ہے اور اریتھمیا کا سبب بنتا ہے۔ اس میوٹینٹ میں پی ای آر پروٹین ہائپوفاسفوریلیٹڈ ہوتا ہے۔ ان تغیرات میں سے ہر ایک ڈی بی ٹی جین کے کنیز ڈومین کا نقشہ بناتا ہے۔ ڈی بی ٹی کے مختصر اور طویل مدتی ایلیلز بالترتیب نیوکلئس میں پی ای آر انحطاط کو بڑھاتے یا کم کرتے ہیں، جو 24 گھنٹے کی تال کو قائم کرنے میں ایک اہم تعین کنندہ کے طور پر بروقت پی ای آر انحطاط کی اہمیت کو مزید ظاہر کرتے ہیں۔ پروٹین کے انحطاط کو متاثر کرنے کے علاوہ، ڈی بی ٹی پی ای آر کے جوہری جمع ہونے کے وقت کو بھی متاثر کرتا ہے۔ قلیل مدتی اتپریورتن ڈی بی ٹی ایس پی ای آر جوہری جمع میں تاخیر کرتا ہے، جو پی ای آر پروٹین کے استحکام سے آزاد ہے، اور ڈی بی ٹی کے اریتھمک ایلیلز لاروا اور بالغ ڈروسفیلا کے گھڑی پر مشتمل خلیوں میں پی ای آر کے جوہری جمع ہونے کا سبب بنتے ہیں۔ ممالیہ سی کے 1 δ اور سی کے 1 ε دونوں میں قریب سے متعلق 123 امینو ایسڈ کاربوکسی ٹرمینل ڈومینز ہوتے ہیں جو کینیز سرگرمی کو خود بخود منظم کر سکتے ہیں۔ سی کے 1 δ اور سی کے 1 ε 53 ٪ ایک جیسے ہیں۔ یہ ڈومینز ڈبل ٹائم کے کاربوکسی-ٹرمینل ڈومین سے متعلق نہیں ہیں، جو ممالیہ اور فلائی ہومولوگس کے ارتقاء میں تقسیم کا مشورہ دیتے ہیں۔ عربی ڈوپسس تھالیانا، ڈروسفیلا، اور نیوروپورا میں کیسین کنیز 2 کے لیے اسی طرح کی تقریب کی اطلاع ملی ہے۔ مثبت اور منفی فیڈ بیک منفی فیڈ بیک لوپس میں، سی کے 1 ای وقتا فوقتا پی ای آر پروٹین (پی ای آر 1، پی ای آر 2، اور پی ای آر 3) سے جڑا رہتا ہے اور فاسفوریلیٹ کرتا ہے، جو ایک دوسرے کے ساتھ ہیٹروڈائمر بناتے ہیں اور سی آر وائی 1 اور سی آر وائی 2 کے ساتھ تعامل کرتے ہیں۔ فاسفوریلیشن کے اثرات دو گنا ہوتے ہیں۔ ڈروسفیلا میں یہ دکھایا گیا ہے کہ پی ای آر پروٹین کے فاسفوریلیشن سے ان کی ہر جگہ موجودگی میں اضافہ ہوتا ہے، جو انحطاط کا باعث بنتا ہے۔ پی ای آر پروٹین کی فاسفوریلیشن بھی انہیں مرکزے میں داخل ہونے سے قاصر کر دیتی ہے، جہاں وہ گھڑی جین کی نقل کو دبا دیتے ہیں۔ نیوکلیئر ٹرانسلوکیشن کو روکنا نیوکلیئر لوکلائزیشن سگنل پر پی ای آر کے فاسفوریلیشن کے ذریعے ہوتا ہے، جو سگنل کو ماسک کرتا ہے اور نیوکلیئر کے داخلے کو روکتا ہے۔ تاہم، سائٹوپلازم کے لیے یہ سی کے 1 ای-ثالثی رکاوٹ اس وقت دور کی جا سکتی ہے جب پی ای آر پروٹین کمپلیکس سی آر وائی کا پابند ہو۔ سی کے 1 ای کو فاسفوریلیٹ سی آر وائی میں دکھایا گیا ہے جب سی کے 1 ای اور سی آر وائی دونوں پی ای آر ان وٹرو کے ساتھ پیچیدہ ہوتے ہیں، لیکن اس کی فعال اہمیت کا تعین نہیں ہوتا ہے۔ مثبت فیڈ بیک میں سی کے 1 ای کا بھی کردار ہو سکتا ہے۔ ٹرانسکرپشن فیکٹر بی ایم اے ایل 1 وٹرو میں ایک سی کے 1 ای سبسٹریٹ ہے، اور سی کے 1 ای کی بڑھتی ہوئی سرگرمی کو بی ایم اے ایل 1 پر منحصر سرکیڈین جین پروموٹروں کے زیر اثر جینوں کی ٹرانسکرپشن کو مثبت طور پر منظم کرنے کے لیے دکھایا گیا ہے۔ ویو میں ابھی تک اس کا مطالعہ نہیں کیا گیا ہے۔ بیماری میں اہمیت سی کے 1 δ اور سی کے 1 ε انسانی بیماری میں متعلقہ ثابت ہوئی ہے۔ حالیہ نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ سی کے 1 کی دواسازی کی روک تھام غیر معمولی سرکیڈین تال کے لیے ایک امید افزا علاج ہو سکتا ہے۔ پی ای آر 2 کے سی کے 1 ای فاسفوریلیشن سائٹ کی تغیرات اور تغیرات فیملیئل ایڈوانسڈ سلیپ فیز سنڈروم (ایف اے ایس پی ایس) کے معاملات سے وابستہ ہیں۔ اسی طرح، پی ای آر 3 کے سی کے 1 ای فاسفوریلیشن سائٹ میں لمبائی کی تغیرات کا تعلق 'صبح' اور 'شام' سے پایا گیا ہے۔ لمبے ایلیلز جلدی اٹھنے والوں سے وابستہ ہیں جبکہ چھوٹے ایلیلز دیر سے اٹھنے والوں سے وابستہ ہیں۔ مزید برآں، تاخیر سے نیند کے مرحلے کے سنڈروم کے 75 ٪ مریض چھوٹے ایلیل کے لیے ہم جنس پرست ہوتے ہیں۔ سی کے 1 میں تغیرات کو دوسرے ممالیہ جانوروں میں بھی سرکیڈین رویے کو تبدیل کرنے کے لیے دکھایا گیا ہے۔ 1988 میں، گولڈن ہیمسٹر تاؤ میوٹینٹ، جس کی آزادانہ مدت 22 گھنٹے ہے، پہلا ممالیہ سرکیڈین میوٹینٹ دریافت کیا گیا تھا۔ بارہ سال بعد 2000 میں، تاؤ اتپریورتن کو سی کے 1 ای میں نقشہ بنایا گیا۔ اس کی دریافت کے بعد سے، تاؤ میوٹینٹ سرکیڈین حیاتیات میں ایک قیمتی تحقیقی ٹول ثابت ہوا ہے۔ سی کے 1 ایٹاؤ، ایک ٹی 178 سی متبادل، ایک گین آف فنکشن میوٹیشن ہے جو پی ای آر کے انحطاط میں اضافے کا سبب بنتا ہے، لیکن کری نہیں۔ اس سے پی ای آر-ریگولیٹڈ فیڈ بیک لوپ میں خلل پیدا ہوتا ہے اور اس کے نتیجے میں سالماتی ارتعاش میں تیزی آتی ہے۔ ہوموزائگس میوٹینٹس (سی کے 1 ای (تاؤ/تاؤ)) مدت میں نمایاں کمی ظاہر کرتے ہیں، ویو (رویے کے لحاظ سے) اور ان وٹرو (سپراچیسمٹک نیوکلئس کی فائرنگ کی شرح سے ماپا جاتا ہے) دونوں میں۔ حالیہ تحقیق نے سی کے 1 ڈی جین اور خاندانی مائگرین اور اعلی درجے کی نیند کے مرحلے میں تغیرات کے درمیان ایک تعلق کی بھی نشاندہی کی ہے، یہ ایک ایسی دریافت ہے جو چوہوں کے مائگرین ماڈل میں نقل کی گئی تھی۔ آئسوفارم سی کے 1 δ اور سی کے 1 ε کے کرداروں کو عام طور پر سرکیڈین سائیکل کی لمبائی اور پروٹین کے استحکام میں بے کار سمجھا جاتا تھا۔ تاہم، حالیہ تحقیق سے پتہ چلا ہے کہ سی کے 1 ڈی کی کمی سرکیڈین پیریڈ کو طول دیتی ہے جبکہ سی کے 1 ای کی کمی نہیں ہوتی ہے۔ نیز، سی کے 1 اے کو حال ہی میں فاسفوریلیٹنگ پی ای آر 1 میں سی کے 1 ڈی کے لیے بے کار کردار ادا کرنے کی تجویز دی گئی ہے حالانکہ یہ دوسرے اعداد و شمار کے ساتھ مطابقت نہیں رکھتا ہے۔ ٹرانسکرپشن عوامل کے نیوکلیو-سائٹوپلاسمک ریگولیشن سی کے آئی اے یا سی کے آئی ڈی یوکرائیوٹک ٹرانسلیشن انیشیشن فیکٹر 6 (ای آئی ایف 6) کے نیوکلیئر ایکسپورٹ میں ترمیم کرنے کے لیے ضروری ہے، جو یوکرائیوٹک رائبوسوم کے 60 ایس ذیلی یونٹ کے بائیوجینیسیس میں ضروری نیوکلیئر اور سائٹوپلاسمک کرداروں والا پروٹین ہے۔ سی کے آئی کے ذریعے سیر-174 اور سیر-175 کا فاسفوریلیشن ای آئی ایف 6 کی جوہری برآمد کو فروغ دیتا ہے جبکہ کیلسینیورین کے ذریعے ڈیفاسفوریلیشن ای آئی ایف 6 کے جوہری جمع کو فروغ دیتا ہے۔ یہ واضح نہیں ہے کہ آیا یہی طریقہ کار خمیر میں ای آئی ایف 6 سائیکلنگ کے لیے ذمہ دار ہے اور کیا دیگر کنیس بھی ان عملوں میں کردار ادا کرتے ہیں۔ سی کے آئی ہومولوگس کو فعال ٹی خلیوں (این ایف اے ٹی) کے نیوکلیئر فیکٹر کے سائٹوپلاسمک شٹلنگ میں بھی اس مشاہدے کے ذریعے شامل کیا جاتا ہے کہ ٹرانسکرپشن فیکٹر سی آر زیڈ 1 پی خمیر میں سی کے آئی ہومولوگ کے ذریعے فاسفوریلیٹ کیا جاتا ہے۔ انٹرفیس، مائٹوسس اور ڈی این اے کی مرمت سی کے آئی ڈی کی سرگرمی مائٹوسس میں اور ڈی این اے کے نقصان کے جواب میں شامل ہے۔ انٹرفیس کے دوران، سی کے آئی ڈی گولگی اپریٹس کے ساتھ منسلک ہوتا ہے اور ایسا لگتا ہے کہ ٹی جی این سے کلاتھرین لیپت ویسیکلز کے ابھرتے ہوئے کو منظم کرتا ہے۔ یہ ٹیوبلین کے ساتھ بھی منسلک ہوتا دکھائی دیتا ہے۔ اگرچہ غیر محفوظ مائٹوٹک خلیات ٹیوبلین کے ساتھ کوئی سی کے آئی ڈی کا تعلق نہیں دکھاتے ہیں، لیکن کینیز کو ڈی این اے کے نقصان والے خلیوں میں مائٹوسس کے دوران بھرتی کیا گیا تھا، جو مائٹوسس کے دوران مائکرو ٹیوبل نیٹ ورک کو ترتیب دینے میں سی کے آئی ڈی کے کردار کی نشاندہی کرتا ہے۔ ان حیاتیاتی کیمیائی تعاملات کے طریقہ کار نامعلوم ہیں۔ کیسین کینیز 2-ایک الگ پروٹین کینیز فیملی حوالہ جات سگنل ٹرانسڈکشن پروٹین کینیز بھی دیکھیں۔