Cadherin–catenin complex in learning and memory
لانگ ٹرم پوٹینشیشن (ایل ٹی پی)، جسے سیکھنے اور یادداشت کے لیے سیلولر بنیاد سمجھا جاتا ہے، میں ایک مخصوص سگنل ٹرانسمیشن کا عمل شامل ہوتا ہے جو سنپیٹک پلاسٹکٹی کی بنیاد رکھتا ہے۔ سنپیٹک پلاسٹکٹی کی دیکھ بھال کے لیے ذمہ دار بہت سے میکانزم میں کیڈرین-کیٹینن کمپلیکس ہے۔ انٹرا سیلولر کیٹینن پروٹین کے ساتھ کمپلیکس تشکیل دے کر، نیورل کیڈرینز (این-کیڈرینز) سنپیٹک سرگرمی اور سنپیٹک پلاسٹکٹی کے درمیان ایک ربط کے طور پر کام کرتے ہیں، اور سیکھنے اور یادداشت کے عمل میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ خیال کیا جاتا ہے کہ این-کیڈرینز ایل ٹی پی کی ثالثی اور سیکھنے اور یادداشت کی بنیادی مطابقت پذیری تبدیلیوں میں ملوث ہیں۔ جنین کی نشوونما کے دوران، کیڈرین ابتدائی طور پر بڑے پیمانے پر تقسیم ہوتے ہیں، لیکن وہ آہستہ آہستہ سنپیپس بننے کے دوران سنپیٹک سے پہلے اور بعد کے مقامات پر زیادہ مقامی ہو جاتے ہیں۔ مخصوص پروٹین کے ساتھ کیڈرین فنکشن کو روکنا بیسال سنپیٹک خصوصیات کو متاثر نہیں کرتا ہے، لیکن یہ ایل ٹی پی کی شمولیت کو خراب کر سکتا ہے۔ ساختی فعل اور چپکنے کی ساخت کیڈرین-کیٹینن کمپلیکس این-کیڈرینز ٹرانس میمبرین پروٹین ہیں جن کا اظہار سی این ایس مطابقت پذیری کی اکثریت میں ہوتا ہے۔ این-کیڈرینز کا اظہار عام طور پر پریسیناپٹک ایکٹیو زون اور پوسٹسیناپٹک ڈینسٹی (پی ایس ڈی) دونوں علاقوں میں کیا جاتا ہے، اور ان میں اپنے پروٹین شراکت داروں کو پابند کرنے کے لیے ایکسٹرا سیلولر سی اے 2 + بائنڈنگ ڈومینز کے ساتھ ساتھ انٹرا سیلولر ڈومینز بھی ہوتے ہیں۔ کیڈرینز کے لیے ایک مشترکہ بائنڈنگ پارٹنر انٹرا سیلولر کیٹینن پروٹین ہیں، خاص طور پر تین مختلف ذیلی اقسام، α-کیٹینن، β-کیٹینن، اور p120ctn فیملی کیٹینن۔ β-کیٹیننس اور p120ctns بالترتیب دور اور قریب ترین علاقوں میں کیڈرین کے انٹرا سیلولر ڈومین کو باندھتے ہیں۔ α-کیٹیننس، جب مونومیرک شکل میں ہوں گے، تو β-کیٹیننس کے ذریعے کیڈرین-کیٹینن کمپلیکس کے ساتھ منسلک ہوں گے۔ ہوموڈیمیرک شکل میں، α-کیٹیننس β-کیٹیننس کو نہیں باندھتے، لیکن ترجیحی طور پر F-ایکٹین اور دیگر پروٹینز کو باندھتے ہیں جو F-ایکٹین پولیمرائزیشن کو فروغ دیتے ہیں۔ ہر کیٹینن ذیلی قسم اور کیڈرینز کے ساتھ اس کا تعامل سنپیٹک پلاسٹکٹی اور ریڑھ کی ساخت کی ثالثی میں ایک الگ کردار ادا کرتا ہے۔ چپکنے کا ضابطہ شواہد سے پتہ چلتا ہے کہ این-کیڈرینز پریسیناپٹک ٹرمینل اور پوسٹسیناپٹک ریڑھ کے درمیان تعلق کو مستحکم کرتے ہیں اور یہ استحکام اس امکان کو بڑھاتا ہے کہ جاری شدہ گلوٹامیٹ پوسٹسیناپٹک نیوران پر ریسیپٹرز کو باندھ دے گا۔ سنپیٹک سرگرمی کی بنیادی سطحوں پر، این-کیڈرین بڑے پیمانے پر مونومر ہوتے ہیں اور اس طرح سنپیپس کے مخالف جانب سیل میں واقع کیڈرینز کے لیے کمزور چپکنے والے ہوتے ہیں۔ این ایم ڈی اے آر کے ذریعے سی اے 2 + کی آمد، این-کیڈرینز کی ڈائمرائزیشن کو فروغ دیتی ہے۔ ڈائمرائزڈ کیڈرین آسانی سے اپنے پریسیناپٹک کیڈرین شراکت داروں سے جڑے رہتے ہیں۔ اینٹی باڈیز کو روکنے کے ذریعے این-کیڈرین بائنڈنگ کی روک تھام دیر سے مرحلے ایل-لانگ ٹرم پوٹینشیشن کو شامل کرنے سے روکتی ہے، جس سے پتہ چلتا ہے کہ ڈائمیرک این-کیڈرین کی چپکنے والی خاصیت دیر سے مرحلے ایل-ایل ٹی پی کے لیے ضروری ہے۔ مزید برآں، پریسیناپٹک ایکسون کی کے سی ایل ڈی پولرائزیشن دونوں این-کیڈرینز کے خلاف پروٹیز مزاحمت فراہم کرتی ہے اور انہیں سنپیٹک پنکٹا میں ان کے اصل کلسٹرنگ سے پی ایس ڈی میں منتشر کرتی ہے، اس طرح سیل کے چپکنے کے لیے ان کی افادیت میں اضافہ ہوتا ہے۔ این-کیڈرین کا چپکنا اے ایم پی اے آر-ایکٹیویشن سے متاثر ریڑھ کی ہڈی کی توسیع کو فعال کرکے مطابقت پذیری کو مزید مستحکم کرتا ہے۔ یہ مورفولوجیکل تبدیلی مزید مطابقت پذیری تبدیلیوں کو روکنے میں مدد کرتی ہے جو پہلے سے موجود مطابقت پذیری رابطوں کے پاس موجود معلومات کو خطرے میں ڈال سکتی ہے۔ ریڑھ کی ہڈی کی توسیع این ایم ڈی اے آر سے اے ایم پی اے آر کے تناسب کو کم کرکے، متناسب طور پر کم کیلشیم کی آمد پیدا کرنے کے ساتھ ساتھ ریڑھ کی ہڈی سے کیلشیم کے تیزی سے پھیلاؤ کی اجازت دے کر اسے پورا کرتی ہے۔ کیلشیم کو تیزی سے ہٹانا اسے ترجمے کے بعد کی تبدیلیاں شروع کرنے سے روکتا ہے جو مطابقت پذیری کی طاقت کو مزید تبدیل کر دے گی۔ چپکنے سے قاصر این-کیڈرین میوٹینٹ کا حد سے زیادہ اظہار ریڑھ کی ہڈی کی توسیع کو روکتا ہے، جو اس عمل میں این-کیڈرین کے ضروری کردار کو ظاہر کرتا ہے۔ کیڈرین کی سطح کی سطح، کاروبار، اور استحکام کے ضابطے ان کی ترکیب کی ضروریات اور ان کے عارضی آغاز میں مختلف ہیں۔ کیڈرین ریگولیشن کا ایک طریقہ سطح کی استحکام ہے، جو کافی تیز رفتار عمل ہے (سرگرمی کے تقریبا 100 منٹ بعد ہوتا ہے) جو پروٹین کی ترکیب سے آزاد ہے۔ این ایم ڈی اے آر سرگرمی ٹائر-654 پر β-کیٹینن کے فاسفوریلیشن کو کم کرتی ہے، اس طرح این-کیڈرین اینڈوسیٹوسس کو روکتی ہے اور سطح کو برقرار رکھنے اور اظہار میں سہولت فراہم کرتی ہے۔ سطح کے اظہار کو پروٹوکیڈرین-ثالثی چپکنے کے ذریعے بھی منظم کیا جاتا ہے۔ پروٹوکیڈرین-الفا اور پروٹوکیڈرین-گاما ایک پروٹین کمپلیکس بنانے کے لیے تعامل کرتے ہیں جو ہر کیڈرین ذیلی قسم کی سطح کے اظہار کو بڑھاتا ہے۔ کیڈرین کے اظہار کو سرگرمی سے چلنے والی داخلی کاری کے ذریعے بھی منظم کیا جاتا ہے، جو سطح کے استحکام (محرک کے بعد اوسطا 4 گھنٹے) کے مقابلے میں بہت بعد میں ہوتا ہے۔ اندرونی بنانا پروٹین کی ترکیب پر منحصر ہے، اور پی 120 کیٹینن پروٹین (پی 120 سی ٹی این) مطابقت پذیری میں چپکنے والے جنکشنوں میں کیڈرینز کے کاروبار، انحطاط اور 'کلسٹرنگ' میں ملوث ہیں۔ خیال کیا جاتا ہے کہ P120 ctn پروٹین یا تو نیورل کیڈرینز کے اینڈوسیٹوسس کو روکتے ہیں، یا سیل کی سطح پر کیڈرین کے کاروبار کو کنٹرول کرنے کے لیے کام کرتے ہیں۔ پی 120 سی ٹی این کا ڈاؤن ریگولیشن زیادہ سے زیادہ کیڈرین اینڈوسیٹوسس کا باعث بنتا ہے اور پری اور پوسٹ سنپیٹک نیوران کے درمیان چپکنے کو روکتا ہے۔ اس طرح کے شواہد سے مضبوطی سے پتہ چلتا ہے کہ پی 120 کیڈرین کے استحکام کے لیے ضروری ہے۔ بائنڈنگ اور سگنلنگ انٹراسیلولر بائنڈنگ پارٹنرز β-کیٹینن پریسیناپٹک سائٹس پر ریزرو پول ویسیکلز (RPVs) کو مقامی بناتا ہے۔ ویو میں β-کیٹینن کو حذف کرنے کے نتیجے میں سنپیٹک سائٹ میں مقامی آر پی وی کی تعداد میں کمی اور محور کے ساتھ پھیلے ہوئے آر پی وی میں اضافہ ہوتا ہے۔ مزید برآں، آر پی وی بی-کیٹینن ناک آؤٹ میں پریسیناپٹک نیوران کی محرک کی مسلسل ٹرینوں کے لیے غیر ذمہ دار تھے۔ بی-کیٹینن کا یہ اثر کیڈرین-ثالثی چپکنے سے آزاد ہے، اور اس کے بجائے پی ڈی زیڈ بائنڈنگ پروٹین جیسے ویلی سے کیڈرین کے ذریعے ماڈیول کیا جاتا ہے۔ مزید برآں، بی ڈی این ایف/ٹی آر کے بی سگنلنگ اس کی Y654 سائٹ پر β-کیٹینن کے فاسفوریلیشن کا باعث بنتی ہے، جس کی وجہ سے β-کیٹینن-کیڈرین کمپلیکس تحلیل ہو جاتا ہے اور اس کے نتیجے میں سنپیٹک ویسیکل کی نقل و حرکت میں اضافہ ہوتا ہے۔ کیٹیننس بہت سے اسکیفولڈنگ پروٹینز، ریسیپٹرز، کینیسز اور فاسفیٹیسز کو بھی باندھتے ہیں۔ مثال کے طور پر، کیڈرین-α-کیٹینن کمپلیکس ایکٹین سائٹوسکیلیٹن کو باندھتا ہے، حالانکہ یہ بائنڈنگ پروٹین کے ذریعے باندھتا ہے یا براہ راست تعاملات نامعلوم ہیں۔ سگنل ٹرانسڈکشن راستے پی 120 سی ٹی این جی ٹی پیسز کے رو خاندان کو چالو کرنے کے لیے گوانائن نیوکلیوٹائڈ ایکسچینج فیکٹرز (جی ای ایف) اور جی اے پیز کے ذریعے سگنل دیتے ہیں۔ ریڑھ کی کثافت اور لمبائی کو برقرار رکھنے کے لیے RhoA کو P120ctn کے ذریعے روکا جانا چاہیے۔ Rac (GTPase) روک تھام p120ctn کی کمی میں ریڑھ کی کثافت میں کمی کو دور کرتی ہے۔ پی 120 سی ٹی این سے منسلک ای-کیڈرین ایس آر سی کو چالو کر سکتا ہے جس کے نتیجے میں ریک 1 کو چالو کیا جا سکتا ہے جس کے نتیجے میں ایل آئی ایم کے 1 اور ایل آئی ایم کے 2 کا فاسفوریلیشن ہوتا ہے جس سے کوفیلن غیر فعال ہو جاتا ہے جس کی وجہ سے جی-ایکٹین پولیمرائزیشن ہوتی ہے۔ دریں اثنا، ایس آر سی کے ذریعے پی آئی 3 کے کا فاسفوریلیشن آر ایچ او اے کو چالو کرتا ہے جس کی وجہ سے کوفیلن-پی فعال ہوتا ہے اور فلیمینٹس ایکٹین میں خلل پڑتا ہے۔ جب چوہوں میں ویو-1 جین میں خلل پڑا تو اس کے نتیجے میں علمی نقائص پیدا ہوئے جیسے کہ سیکھنے اور یادداشت میں نقصان جس سے ریس راستے کی ویو-1 شاخ متاثر ہوتی ہے۔ ان ویوو ڈینٹیٹ گائرس ایل ٹی پی ماڈل کا استعمال کرتے ہوئے، یہ دکھایا گیا کہ ایل ٹی پی انڈکشن ڈنڈریٹک ریڑھ کی ہڈی میں ایف-ایکٹین میں اضافے سے وابستہ ہے، اور یہ ایک دیرپا تبدیلی ہے۔ یہ دکھایا گیا کہ اس اثر کے لیے این ایم ڈی اے رسیپٹر ایکٹیویشن کی ضرورت ہے۔ مزید برآں، لیٹرنکولن اے کا استعمال اس ماڈل میں لیٹ فیز ایل ٹی پی کو خراب کرنے میں کامیاب رہا، ایک بار پھر یہ تجویز کرتا ہے کہ ایل ٹی پی کے لیے ایکٹین ری ماڈلنگ ضروری ہے۔ سیلولر فنکشن رسیپٹر کی اسمگلنگ/استحکام میں کردار جب گلوٹامیٹ رسیپٹر بائنڈنگ پروٹین اے بی پی اور پی 120 سی ٹی این کو مشترکہ طور پر ظاہر کیا جاتا ہے، تو اینٹی پی 120 سی ٹی این سیرم سیل لائسیٹس سے دونوں پروٹین پر مشتمل ایک کمپلیکس کو باہر نکالتا ہے۔ اے بی پی سے ملتے جلتے پروٹین کے لیے بھی ایسا ہی ہوتا ہے، جسے جی آر آئی پی کہا جاتا ہے۔ سی ڈی این اے اسکریننگ اور خمیر کے ملاپ کے تجزیے یہ ظاہر کرتے ہیں کہ پی 120 سی ٹی این سی-ٹرمینس پر پی ڈی زیڈ ڈومین بائنڈنگ موٹف اس طرح کے تعاملات کو قابل بناتا ہے۔ کو-آئی پی ڈیٹا سے پتہ چلتا ہے کہ پی 120 سی ٹی این بیک وقت کیڈرین اور اے بی پی یا جی آر آئی پی کے ساتھ پیچیدہ ہو سکتا ہے۔ غالب منفی p120ctn ٹکڑے، جو ABP اور GRIP کے ساتھ تعامل کرنے میں ناکام رہے، پلازما جھلی میں بالترتیب GluR2 اور GluR3 AMPAR ذیلی اکائیوں کے استحکام کو خراب کر دیا۔ پی ایس ڈی-95 کے ساتھ پی 120 سی ٹی این کی مشترکہ لوکلائزیشن سے پتہ چلتا ہے کہ کیڈرین-پی 120 سی ٹی این-اے بی پی/جی آر آئی پی کمپلیکس پوسٹسیناپٹک کثافت پر اے ایم پی اے آر کو لنگر انداز کرتے ہیں، لیکن یہ واضح نہیں ہے کہ اینکرنگ پیریسیناپٹک سائٹس پر بھی ہوتی ہے یا نہیں۔ جین کے اظہار کا ضابطہ کیڈرینز اور کیٹیننس کو جین کے اظہار کو منظم کرنے میں شامل دکھایا گیا ہے، جو سنپیٹک پلاسٹکٹی میں ایک اہم عمل ہے۔ این ایم ڈی اے کے ساتھ گلوٹامیٹ کا پابند ہونا این-کیڈرین کے انٹرا سیلولر ڈومین پیپٹائڈ، این-کیڈ/سی ٹی ایف 2 کی پیداوار کو بہتر بناتا ہے، یہ اثر این ایم ڈی اے رسیپٹر مخالف، اے پی وی کے ذریعہ روک دیا گیا ہے۔ این-کیڈ/سی ٹی ایف 2 کی منتقلی نیوکلیئر سی بی پی (سی آر ای بی بائنڈنگ پروٹین) کو کم کرتی ہے اور سائٹوسولک سی بی پی میں اضافہ کرتی ہے۔ مزید برآں، این-کیڈ/سی ٹی ایف 2 سی بی پی کے ساتھ مل کر امیونوپریسیپیٹس کرتا ہے، اور این-کیڈ/سی ٹی ایف 2 کی منتقلی سی بی پی کی مستحکم حالت کی سطح کو کم کرتی ہے، جس کے نتیجے میں سی آر ای بی پر مشتمل ڈی این اے کمپلیکس کی تشکیل کو نقصان پہنچتا ہے (دائیں طرف کے اعداد و شمار دیکھیں)۔ لیمفائیڈ بڑھانے والے بائنڈنگ فیکٹر 1 (ایل ای ایف-1) کا اظہار β-کیٹینن کی نیوکلئس میں منتقلی کو متحرک کرتا ہے، جہاں یہ ٹرانسکرپشن کو بہتر بناتا ہے، اور این-کیڈرین یا α-کیٹینن کا ٹرانسفیکشن اس اثر کو الٹ دیتا ہے۔ مزید برآں، این ایم ڈی اے آر ایگونسٹ کے ساتھ نیوران کا علاج کرنا β-کیٹینن این-ٹرمینس کے پھٹنے کا سبب بنتا ہے، اور سی-ٹرمینل کے ٹکڑے نیوکلئس میں منتقل ہو جاتے ہیں، جہاں، جیسا کہ ٹرانسفیکشن کے تجربات سے پتہ چلتا ہے، β-کیٹینن ٹی سیل فیکٹر (ٹی سی ایف) پر منحصر نقل و حمل میں اضافہ کرتا ہے۔ حوالہ جات میموری کا نیورو سائنس