Tropic cues involved in growth cone guidance
گروتھ کون ترقی پذیر نیوران کا ایک انتہائی متحرک ڈھانچہ ہے، جو مختلف خفیہ اور رابطے پر منحصر رہنمائی کے اشاروں کے جواب میں سمت بدلتا ہے۔ یہ اپنے ہدف کی تلاش میں ترقی پذیر اعصابی نظام سے گزرتا ہے۔ ترقی شنک کی منتقلی متعدد ٹرافک اور ٹراپک عوامل کے تعامل کے ذریعے ثالثی کی جاتی ہے۔ نیٹرینز، سلٹس، ایفرینز اور سیمافورنز چار اچھی طرح سے مطالعہ شدہ ٹراپک اشارے ہیں (Fig.1)۔ گروتھ کون ان رہنمائی والے مالیکیولز کے لیے اپنی حساسیت کو تبدیل کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے کیونکہ یہ اپنے ہدف کی طرف منتقل ہوتا ہے۔ یہ حساسیت کا ضابطہ ایک اہم موضوع ہے جو ترقی کے دوران دیکھا جاتا ہے۔ نیٹرینز پھیلنے والے کیمو اٹریکٹو مالیکیول ہوتے ہیں جو درمیانی لکیر کے پار کمیسورل محوروں کی رہنمائی کرتے ہیں۔ وہ ریڑھ کی ہڈی کے نچلے درمیانی لکیر پر فلور پلیٹ کے خلیوں کے ذریعے خفیہ ہوتے ہیں۔ نیٹرینز فاصلے پر محوری محوروں کو براہ راست کرنے کے لیے ایک میلان قائم کرتے ہیں۔ نیٹرین-2 کا اظہار وسیع پیمانے پر ریڑھ کی ہڈی کے دو تہائی حصے میں ہوتا ہے، لیکن فرش کی پلیٹ میں نہیں۔ نیٹرین-1 کے نقصان کے ساتھ چوہے کمیسورل ایکسن کی منتقلی میں شدید خلل کا مظاہرہ کرتے ہیں۔ اس تجربے نے رہنمائی کے فیصلوں میں نیٹرین-1 کی اہمیت کو قائم کیا۔ زینوپس لیوس گینگلیئن سیل میں نیٹرین-1 میلان ریٹنا سے محوروں کو باہر نکالنے کے لیے وٹرو میں ریٹنا کی نشوونما کے شنک کو موڑنے کا سبب بن سکتا ہے۔ نیٹرین (انک-6، کینورابڈائٹس ایلیگنس ہومولوگ) اور اس کے متعلقہ رسیپٹر ڈی سی سی (کولوریکٹل کینسر میں حذف شدہ) کو ابتدائی طور پر ایک پرکشش تعامل کے طور پر شناخت کیا گیا تھا۔ ڈی سی سی، جس کا اظہار کمیسورل محوروں کے ذریعے کیا جاتا ہے، اعلی وابستگی کے ساتھ نیٹرین سے جڑا رہتا ہے ؛ نیٹرین/ڈی سی سی سگنلنگ کو روکنا ریٹنا گروتھ کونز کے پرکشش موڑ میں مداخلت کرتا ہے۔ نیٹرین-1 کو ٹروکلیئر موٹر محوروں کے لیے ویو میں کیموریپلینٹ کے طور پر کام کرنے کے لیے بھی دکھایا گیا ہے جو فرش کی پلیٹ سے دور ڈورسلی منتقل ہوتے ہیں۔ نیٹرین-1 کی کمی والے چوہوں میں، ٹروکلیئر ایکسن کے تخمینے عام ہوتے ہیں، جو ٹروکلیئر ایکسن کو پسپا کرنے کے لیے نیٹرین-1 کے ساتھ مل کر کام کرنے والے دیگر بے کار رہنمائی کے اشاروں کے وجود کی تجویز کرتے ہیں۔ سی ایلیگنس کے مطالعے سے نیٹرین کے لیے ایک ممکنہ طریقہ کار کا انکشاف ہوا جو کیموریپلسیو ایجنٹ (Fig.2) کے طور پر کام کرتا ہے۔ یو این سی-5، ایک ٹرانس میمبرین پروٹین، نیماٹوڈز میں محوروں کی ڈورسل منتقلی کے لیے ضروری ہے۔ یہ طے کیا گیا کہ یو این سی-5 نیٹرین (یو این سی-6) کے لیے پسپا رسیپٹر کے طور پر کام کرتا ہے۔ پرکشش اور پسپا نیٹرین سگنلنگ کے درمیان تبدیلی کو کمیسورل محوروں میں انک-5 کے مس ایکسپریشن کے ذریعے ثالثی کی جا سکتی ہے۔ نیٹرین-1/ڈی سی سی بائنڈنگ ڈی سی سی ہوموڈائمرائزیشن کو متاثر کرتی ہے جس کے نتیجے میں ایک پرکشش ردعمل ملتا ہے ؛ دوسری طرف، کیموریپلینٹ ردعمل نیٹرین-1 کے ذریعے انک-5/ڈی سی سی ہیٹروڈائمرز سے منسلک ہوتا ہے۔ سائکلک نیوکلیوٹائڈ کی سطح میں تبدیلیوں کے ذریعے بھی نیٹرین پسپائی کی ثالثی کی جا سکتی ہے۔ جب سی اے ایم پی سگنلنگ کو روکا جاتا ہے تو نیٹرین-1 ایک پسپا ردعمل کو جنم دیتا ہے۔ کمیسورل محوروں میں نیٹرین/ڈی سی سی (پرکشش) اور سلٹ/روبو (پسپا) کے سی آئی ایس تعاملات دونوں سگنلنگ اشاروں کو خاموش کر دیتے ہیں۔ اس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ متعدد ٹراپک اشارے کمیسورل محوروں کو ان کے اہداف تک پہنچانے کے لیے کس طرح تعامل کرتے ہیں۔ پھسلن مخالف اشارے نشوونما کے شنکوں کو ان کے مناسب ہدف تک پہنچانے میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ گول چکر (روبو) رسیپٹر اور ان کے لگینڈ، پھسلن، پھسلن والی رہنمائی کی ایک اچھی طرح سے مطالعہ شدہ مثال ہیں۔ روبو ریسیپٹرز کی شناخت ابتدائی طور پر ڈروسفیلا میلانوگاسٹر میں فلور پلیٹ پر مڈل لائن کراسنگ میں شامل مالیکیولز کی تلاش کے لیے فارورڈ جینیٹک اسکرین کا استعمال کرتے ہوئے کی گئی تھی۔ روبو/سلٹ لاس آف فنکشن اتپریورتنوں کے نتیجے میں محور درمیانی لکیر کو متعدد بار عبور کرتے ہیں، جبکہ گین آف فنکشن کے نتیجے میں درمیانی لکیر کو عبور کرنا بہت کم یا کوئی نہیں ہوتا ہے۔ اس کے نتیجے میں یہ تعامل غیر محوری محوروں کو درمیانی لکیر اور محوری محوروں کو دوبارہ عبور کرنے سے روکنے میں اہم ثابت ہوا۔ ڈروسفیلا اور ریڑھ کی ہڈی والے جانوروں دونوں میں وسیع پیمانے پر مطالعہ کیا گیا ہے کہ کمیسورل ایکسون مڈل لائن پر سلٹ ریپلشن کے لیے اپنے ردعمل کو کس طرح منظم کرتا ہے۔ ان دو ماڈلز میں سلٹ کے لیے گروتھ کون کے ردعمل کو بالترتیب ریسیپٹر اسمگلنگ اور متبادل اسپلیسنگ کے ذریعے منظم کیا گیا ہے (Fig.3)۔ ریسیپٹر کی اسمگلنگ کا استعمال بڑے پیمانے پر ترقی شنک کی منتقلی کے دوران کیا جاتا ہے۔ ڈروسفیلا میں درمیانی لکیر کو عبور کرنے سے پہلے یہ نیوران کمشر لیس (کام) کا اظہار کرتے ہیں، جو روبو ریسیپٹر کی اسمگلنگ میں شامل ایک پروٹین ہے۔ کام روبو کو اینڈوسومل راستے کے لیے رسیپٹر کو نشانہ بنا کر سیل جھلی تک پہنچنے سے روکتا ہے۔ یہ روبو/سلٹ پسپا تعاملات کو روک کر کمیسورل ایکسن کے گروتھ کون کو درمیانی لکیر کو عبور کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ گروتھ کون کے مڈل لائن کو عبور کرنے کے بعد کام ایکسپریشن بند ہو جاتا ہے۔ یہ روبو/سلٹ ریپلشن کی اجازت دیتا ہے اور گروتھ کون کو دوبارہ مڈل لائن کو عبور کرنے سے روکتا ہے۔ دوسری طرف، ریڑھ کی ہڈی والے جانوروں کے پاس کامن ہومولوگ نہیں ہے ؛ اس کے بجائے وہ روبو 3 (aka.Rig-1) کے متبادل اسپلیسنگ کے ذریعے مڈل لائن کراسنگ کو آسان بناتے ہیں۔ روبو 3 کی دو آئسوفارمز ہیں، 3.1 اور 3.2، اور یہ آئسوفارمز گروتھ کون کے سرکردہ کنارے پر سی آئی ایس تعاملات کے ذریعے روبو 1 اور روبو 2 (روبو 1/2) کے ساتھ تعامل کرتے ہیں۔ مڈل لائن کو عبور کرنے سے پہلے Robo3.1 سلٹ/روبو ریپلسیو سگنلنگ کو روکتا ہے، جس سے کمیسورل ایکسن کو عبور کرنے کی اجازت ملتی ہے۔ مڈل لائن کو عبور کرنے کے بعد روبو 3.1 کو Robo3.2 سے تبدیل کر دیا جاتا ہے تاکہ روبو 1/2 کے ساتھ سی آئی ایس تعاملات کے ذریعے ریپلسیو سلٹ/روبو سگنلنگ کو آسان بنایا جا سکے۔ سلٹ/روبو سگنلنگ ترقی پذیر اعصابی نظام میں دیکھا جاتا ہے اور ترقی شنک منتقلی میں پسپا اشاروں کی اہمیت کا مظاہرہ کرتا ہے۔ ان پسپا رکاوٹوں کا مذکورہ بالا ضابطہ کمیسورل محور کے راستے کا تعین کرتا ہے۔ 1940 کی دہائی میں راجر سپیری نیوٹس اور مینڈکوں پر تجربات کر رہے تھے تاکہ یہ سمجھا جا سکے کہ محوروں کو ان کے ٹپوگرافک مقامات کی طرف کس طرح ہدایت دی جاتی ہے۔ انہوں نے آپٹک اعصاب کو کاٹ کر اور علیحدہ آنکھ کو 180 ڈگری گھما کر ایسا کیا۔ اس نے جو مشاہدہ کیا وہ یہ تھا کہ جانور ایسے برتاؤ کرتے تھے جیسے ان کی بصری دنیا سامنے سے پیچھے اور الٹا نیچے ہو جب ان کے سامنے لالچ پیش کیا گیا ہو۔ انہوں نے اس رویے کی وضاحت دو یا زیادہ میلانوں کے وجود سے کی "جو اپنے محوروں کے ساتھ تقریبا عمودی طور پر ایک دوسرے کے پار اور ایک دوسرے کے ذریعے پھیلتے ہیں" ؛ یہ کیموفینیٹی مفروضہ کے نام سے جانا جانے لگا۔ یہ بعد میں وسیع تحقیق اور دو پسلی عوامل، افرین-اے 5 اور افرین-اے 2 کی دریافت کا باعث بنتا ہے، جس میں ریٹنا ٹشو کلچر میں محور کی نشوونما کا مشاہدہ کیا جاتا ہے جو کہ پچھلے اور پچھلے ٹیکٹم جھلی کے دھاری دار قالین پر ہوتا ہے۔ ایفرینز کو 2 کلاسوں میں تقسیم کیا گیا ہے: ایفرین-ایز جی پی آئی (گلائکوسیلفوسفٹیڈائلینوزائٹل) لنکج کے ذریعے جھلی سے جڑے ہوتے ہیں اور ایفرین-بیز میں ایک ٹرانس میمبرین ڈومین اور ایک مختصر سائٹوپلاسمک ڈومین ہوتا ہے۔ وہ اپنے متعلقہ ریسیپٹرز ای ایف-اے اور ای ایف-بی کے ساتھ تعامل کرتے ہیں جو ٹائروسین کینیز فیملی کے ممبر ہیں۔ ایفرینز کے بارے میں ایک غیر معمولی خصوصیت ان کی دو طرفہ سگنل (Fig.4) کی صلاحیت ہے۔ وہ فارورڈ (لگینڈ سے ریسیپٹر) اور ریورس سگنلنگ (ریسیپٹر سے لگینڈ) دونوں میں حصہ لے سکتے ہیں۔ ایف/ایفرین بائنڈنگ، سگنلنگ کے راستے کو فعال کرتے ہوئے، ایفرین ٹرانس میمبرین اور سائٹوپلاسمک ڈومینز میں تشخیصی تبدیلیوں کو جنم دیتا ہے۔ ایف/ایفرین فارورڈ سگنلنگ رو خاندان کے چھوٹے جی ٹی پیسز کے ذریعے ایکٹین ڈائنامکس کو منظم کرتی ہے۔ ریورس سگنلنگ اس وقت ہوتی ہے جب ایفرین-بی سائٹوپلاسمک دم ٹائروسین کے باقیات پر فاسفوریلیٹ ہو جاتی ہے۔ افرین-بی میں ایک پی ڈی زیڈ بائنڈنگ موٹف بھی ہوتا ہے جو جی-پروٹین سگنلنگ کے ذریعے ایکسن گائیڈنس ریگولیشن میں اہم ہے۔ ریورس سگنلنگ اس وقت بھی ہو سکتی ہے جب ایفرین-اے کو ایفی-اے 3 بائنڈنگ کے ذریعے چالو کیا جاتا ہے ؛ یہ ایفرین-اے کے میٹالوپروٹیز پر منحصر کلیویج کے ذریعے منظم کیا جاتا ہے۔ محور کی رہنمائی اور ہدف کے انتخاب کے لیے ایف/ایفرین دو طرفہ سگنلنگ اہم ہے۔ بصری نظام میں پچھلے-پچھلے محور کے ساتھ ریٹنا محور کی نقشہ سازی کو ایفرین-اے/ایف-اے ثالثی پسپائی کے ذریعے منظم کیا جاتا ہے۔ ٹیکٹم میں، ٹرانسکرپشن فیکٹر اینگریلڈ پچھلے-پچھلے محور کے ساتھ ایک افرین-اے ارتکاز میلان پیدا کرتا ہے۔ اس کے نتیجے میں نمو شنک کو مختلف سگنلنگ اشارے ملتے ہیں جو رسیپٹر کی درجہ بند سطح کو بھی ظاہر کرتے ہیں۔ ڈورسل-وینٹرل محور کے ساتھ ریٹنا محوروں کے ٹپوگرافک مقام کے لیے ایفرین-بی/ایفی-بی میلان کی طرف سے آگے اور الٹا سگنلنگ دونوں کی ضرورت ہوتی ہے۔ جیسا کہ بصری نظام کے لیے اوپر بیان کیا گیا ہے، اف/افرین سگنلنگ ترقی پذیر اعصابی نظام کے کئی دیگر علاقوں میں ٹپوگرافک میپنگ میں اہم کردار ادا کرتا ہے۔ دو طرفہ سگنلنگ ترقی شنک رہنمائی اور ہدف کے انتخاب میں شامل کچھ پیچیدہ ریگولیٹری میکانزم کی وضاحت کرتا ہے۔ سیمافورنس کیمیائی سگنلنگ مالیکیولز کا ایک خاندان ہے جو محوری ہدف اور رہنمائی میں شامل ہے۔ سیما 3 پہلا ورٹیبرل سیمافورن دریافت کیا گیا تھا، اور اس کے بعد سے سیمافورن کو کمیسورل محوروں میں کشش اور پسپا ردعمل دونوں کو ظاہر کرنے کے لیے دکھایا گیا ہے۔ مزید برآں، سیمافورن ایک خفیہ یا رابطے پر منحصر رہنمائی کیو (Fig.5) کے طور پر کام کر سکتے ہیں۔ سیمافورنز کو ہدف بنانے کے علاوہ دیگر نیورونل عمل میں ثالثی کرنے کے لیے بھی دکھایا گیا ہے جیسے: اپوپٹوسس، سیل مائیگریشن، ایکسن کی کٹائی، سنپیٹک ٹرانسمیشن، اور ایکسنل ٹرانسپورٹ۔ سیمافورن نیوروپیلن 1 (این پی این 1) رسیپٹر کے لیے اہم لگینڈ ہیں۔ یہ رسیپٹر عام طور پر موٹر نیوران کی نشوونما کے ابتدائی جنین کی مدت کے دوران لیٹرل موٹر کالم کے درمیانی اور پس منظر کے حصوں میں واقع ہوتا ہے۔ سیمافورنز کو باندھنے پر، این پی این 1 رسیپٹر ملحقہ سطح کے مالیکیولز میں سگنلنگ منتقل کرتا ہے، جسے پلیکسنز کہا جاتا ہے۔ یہ ضروری ہے کیونکہ این پی این 1 رسیپٹر میں انٹرا سیلولر ڈومین کا فقدان ہے۔ سیمافورنز کے ذریعے ثالثی کی جانے والی انٹرا سیلولر سگنلنگ کے نتیجے میں نمو شنک کا خاتمہ، رہنمائی اور موڑ ہوتا ہے۔ یہ انٹرا سیلولر سگنلنگ رو فیملی جی ٹی پیسز کے ذریعے منتقل کی جاتی ہے، جو سیل کے سائٹوسکیلیٹن کو دوبارہ تیار کرنے کا کام کرتی ہے۔ اس کے علاوہ، خلیوں کی سطح کے کئی دیگر مالیکیولز کو خفیہ کردہ سیمافورنز کے ساتھ تعامل کرتے ہوئے دکھایا گیا ہے۔ ایک مثال آئی جی سیل-چپکنے والے مالیکیول (آئی جی سی اے ایم) خاندان ہے۔ چپکنے والے مالیکیولز کے اس خاندان کو ان کے محوری تخمینوں اور ہدف کو ٹھیک کرنے کے لیے سیمافورنز کے ساتھ تعامل کرنے کا مشورہ دیا جاتا ہے۔ سمافورن کے ساتھ پیچیدہ ہونے والے مالیکیولز کی کثرت ریڑھ کی ہڈی والے جانوروں میں سمافورن کے اظہار کی ہر جگہ موجود نوعیت کا نتیجہ ہو سکتی ہے۔ جنین نیورو ڈیولپمنٹ کے دوران، مرکزی اور پردیی اعصابی نظام کے معمول کے کام کو یقینی بنانے کے لیے مطابقت پذیری کا خاتمہ اور محوری کٹائی اہم ہے۔ مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ سیما 3 اے/نیوروپیلن 2 (این پی این 2) تعاملات سنپیپس کے خاتمے اور محوری کٹائی میں ثالثی کرتے ہیں، جیسا کہ چوہوں میں سیما 3 اے/این پی این 2 کے فنکشن کے نقصان کے مطالعے سے ظاہر ہوتا ہے۔ سیمافورنز کی طرف سے ثالثی کے پرکشش اشارے اس وقت اچھی طرح سے نہیں سمجھے گئے ہیں۔ تاہم، پروٹین کینیز فوکل چپکنے والی کینیز (ایف اے کے) اور ایم اے پی کینیز (ایم اے پی کے) کو سیمافورن رسیپٹر محرک پر نیچے کی طرف پرکشش سگنلنگ میں ثالثی کرنے میں شامل کیا گیا ہے۔ سیمافورن کرینیل اعصاب کی نشوونما میں بھی اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ سیما 3 اے اور سیما 3 ایف میں کمی والے چوہوں کا استعمال کرنے والے مطالعات کے نتیجے میں غیر معمولی کرینیل اعصاب کی توسیع اور ڈیفاسکیکیولیشن ہوئی ہے، جبکہ کرینیل اعصاب کے تخمینے قائم کرنے کے لیے سیما 3 ایف کی ضرورت تجویز کی گئی ہے۔ جھلی سے جڑے سیما 6 اے میں چوہوں کی کمی نے ہپپوکیمپس سے الفیکٹری بلب تک کورٹیکوتھامک ریشوں اور ایکسن پروجیکشن کی غلط پیش کش کو ظاہر کیا۔ سیمافورنز کے کچھ ممبروں، جیسے کہ سیما 5 اے کو باہر نکالنے کے نتیجے میں چوہوں میں جنین کی مہلکیت پیدا ہوئی اور اس طرح نیورو ڈیولپمنٹ میں سیما 5 اے کے کردار کی وضاحت کرنا مشکل ہو گیا ہے۔ اگرچہ پچھلی مثال سے پتہ چلتا ہے کہ سیمافورن قابل عمل نیوران کو برقرار رکھنے میں اہم کردار ادا کر سکتے ہیں، لیکن زیادہ تر حصے کے لیے سیمافورن ناک آؤٹ جانور ہلکے فینوٹائپز ظاہر کرتے ہیں۔ اس طرح سائنس دان یہ قیاس کرتے ہیں کہ سیمافورن خاندان کی اقسام میں کافی حد تک بے کار پن ہے۔ مستقبل کے مطالعات اعصابی بیماریوں میں سیمافورن کے مضمرات پر توجہ مرکوز کر سکتے ہیں، اور اس طرح سیمافورن رسیپٹر ایگونسٹ/مخالف کے مصنوعی ورژن تیار کرنا جنین اور بالغ اعصابی خرابی دونوں کے لیے فائدہ مند ہو سکتا ہے۔ حوالہ جات ترقیاتی نیورو سائنس