Kiss-and-run fusion
بوسہ لینا اور چلانا فیوژن ایک قسم کی سنپیٹک ویسیکل ریلیز ہے جہاں ویسیکل عارضی طور پر کھلتا اور بند ہوتا ہے۔ ایکسوسیٹوسس کی اس شکل میں، ویسیکل ڈاک کرتا ہے اور عارضی طور پر پریسیناپٹک جھلی میں فیوز ہوتا ہے اور اپنے نیورو ٹرانسمیٹر کو مطابقت پذیری کے پار چھوڑتا ہے، جس کے بعد ویسیکل کو دوبارہ استعمال کیا جا سکتا ہے۔ بوسہ لینا اور دوڑنا مکمل فیوژن سے مختلف ہے، جہاں پھپھوندی مکمل طور پر پلازما جھلی میں گر جاتی ہے اور پھر بعد میں کلاتھرین کوٹ پر منحصر عمل کے ذریعے اسے بازیافت کیا جاتا ہے۔ یہ خیال کہ نیورو ٹرانسمیٹر کو پریسیناپٹک جھلی کے ساتھ سنپیٹک ویسیکلز کے فیوژن کے ذریعے "کوانٹا" میں جاری کیا جا سکتا ہے، سب سے پہلے 1955 میں برنارڈ کاٹز اور جوس ڈیل کاسٹیلو نے متعارف کرایا تھا، جب اعصابی ٹرمینلز کی پہلی ای ایم تصاویر پہلی بار نمودار ہوئیں۔ عارضی فیوژن اور ویسیکل جھلی کی تیزی سے بازیافت کا امکان 1973 میں برونو سیکریلی نے تجویز کیا تھا، الیکٹران خوردبین میں سختی سے متحرک مینڈک نیورومسکلر جنکشنز کی جانچ پڑتال کے بعد، اور الیکٹرو فزیولوجی، الیکٹران مائکروسکوپی اور فوری منجمد کرنے کی تکنیکوں کا استعمال کرتے ہوئے بالواسطہ طور پر اگلے سالوں میں اس کے گروپ کے کام کی حمایت کی گئی۔ اصل اصطلاح، بوسہ اور دوڑ، سیکریلی کے ساتھیوں نے بیک وقت جھلی کی صلاحیت اور ایمپیرومیٹرک ٹرانسمیٹر کی رہائی کی پیمائش کے پہلے مطالعے کے بعد متعارف کرایا تھا اور اس بات کا اشارہ کیا تھا کہ خفیہ مصنوعات اصل میں عارضی ویسیکل فیوژن کے دوران جاری کی جا سکتی ہیں۔ آج، مکمل فیوژن اور بوسہ اور دوڑ فیوژن پر آگے پیچھے بحث جاری ہے اور کون سا ماڈل سنپیٹک ریلیز کے پیچھے میکانزم کی زیادہ درست تصویر پیش کرتا ہے۔ سراو کے بعد جزوی طور پر خالی خفیہ پھپھوندی کا بڑھتا ہوا جمع ہونا، جو الیکٹران مائیکرو گراف میں مشاہدہ کیا گیا ہے، بوسہ اور دوڑ ماڈل کے حق میں سب سے زیادہ مجبور کرنے والا ثبوت ہے۔ سراو کے بعد جزوی طور پر خالی پھپھوندی جمع ہونے سے پتہ چلتا ہے کہ سراو کے عمل کے دوران، پھپھوندی کے مواد کا صرف ایک حصہ خلیے سے باہر نکلنے کے قابل ہوتا ہے، جو صرف اس صورت میں ممکن ہو سکتا ہے جب سراو کے پھپھوندی خلیات پلازما جھلی کے ساتھ عارضی طور پر تسلسل قائم کریں، ان کے مواد کا ایک حصہ نکال دیں، پھر الگ کریں اور دوبارہ سیل کریں۔ ڈسکوری ٹرانزینٹ ویسیکل فیوژن کا قیاس 1955 میں کاٹز اور ڈیل کاسٹیلو نے کیا تھا۔ تاہم، پہلا منظم مطالعہ سیکریلی اور دیگر نے کیا تھا۔ 1973 میں۔ سیکریلی اور دیگر۔ مینڈک کے نیورومسکلر جنکشنز کا مطالعہ کیا، انہیں اینڈوسیٹوزڈ آرگنیلز کی شناخت کے لیے ہارسرڈیش پیرو آکسائیڈیز جیسے مارکر کے ساتھ متحرک کیا، اور 20 منٹ سے 4 گھنٹے تک کی مدت کے لیے ہلکی محرک (2 ہرٹز) یا مضبوط محرک (10 ہرٹز) پروٹوکول کا استعمال کیا۔ 4 گھنٹے کی مدت کے لیے کم محرک پر، سیکریلی اور دیگر۔ پتہ چلا کہ وقت کے ساتھ پھپھوندی کے لیبل والے ہارسرڈیش پیرو آکسائیڈیز میں اضافہ ہوا، اور بڑے آرگنیلز میں کوئی اضافہ نہیں ہوا، جو پھپھوندی کے پریسیناپٹک جھلی کے ساتھ تیزی سے فیوز ہونے اور پھر اس کے نیورو ٹرانسمیٹر کو جاری کرنے کے بعد اس سے الگ ہونے کا اشارہ ہے۔ انہوں نے قیاس کیا کہ محرک کی کم تعدد پر، زیادہ تر پھوڑے محرک کے دوران اور بعد میں پریسیناپٹک جھلی سے تیزی سے دوبارہ تشکیل پاتے ہیں۔ سیکریلی کی لیب میں مزید مطالعات نے الیکٹرو فزیولوجیکل اور مورفولوجیکل ڈیٹا کا موازنہ کرکے عارضی فیوژن کے مفروضے پر ثبوت جمع کیے۔ خاص طور پر، رگوں میں ایک جھٹکا لگنے کے بعد فریز فریکچرڈ پریسیناپٹک میمبرینز اور ٹرمینلز سے حاصل الیکٹران مائکروسکوپ امیجز پر ویسیکل فیوژن کی تصاویر کی جانچ کی گئی۔ 1993 میں الواریز ڈی ٹولیڈو اور ان کے ساتھیوں نے ثالثوں کی رہائی کا ایمپیرومیٹرک پتہ لگانے کے ساتھ جھلی کی صلاحیت (جو سطح کے رقبے میں ہونے والی تبدیلیوں کی نگرانی کرتا ہے) کی پیمائش کو یکجا کرکے، عارضی طور پر فیوزنگ ویسیکل کے عارضی طور پر کھلنے کے دوران خفیہ مصنوعات کی رہائی کے واقعے کا براہ راست مظاہرہ کیا۔ اس نے فیسس اور دیگر کی قیادت کی۔ عارضی فیوژن کے حق میں تمام بالواسطہ شواہد کو دوبارہ مرتب کرنا اور بوسہ اور دوڑ کی اصطلاح بنانا۔ عارضی یا بوسہ لینے اور چلانے کے فیوژن کے لیے سب سے زیادہ مجبور کرنے والا ثبوت پوروسوم کی دریافت سے آیا ہے، جو سیل پلازما جھلی میں ایک مستقل کپ کی شکل کا لیپوپروٹین ڈھانچہ ہے، جہاں خفیہ ویسیکلز عارضی طور پر ڈاک اور فیوز ہوتے ہیں تاکہ سیل سے انٹرا ویسیکولر مواد کو چھوڑا جا سکے۔ بوسہ لینے اور بھاگنے کے ثبوت سیکریلی اور دیگر کے ذریعہ بوسہ لینے اور بھاگنے کے طریقہ کار کی دریافت کے ساتھ، اس کے بعد کے بہت سے مطالعات ہوئے ہیں جو بوسہ لینے اور دوڑنے کے فیوژن کی حمایت کرنے کے ثبوت دیتے ہیں۔ تمام مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ مکمل فیوژن کے مقابلے میں بوسہ اور دوڑ فیوژن کے دو اہم فوائد ہیں: 1) بوسہ اور دوڑ زیادہ موثر ویسیکل ری سائیکلنگ کو قابل بناتا ہے اور 2) بوسہ اور دوڑ اس بات کو محدود کر سکتا ہے کہ فیوژن کے چھوٹے سوراخ کی وجہ سے کتنا نیورو ٹرانسمیٹر خارج ہوتا ہے اور کم وقت جس کے دوران نیورو ٹرانسمیٹر اصل میں جاری کیے جا سکتے ہیں۔ بوسہ لینے اور بھاگنے کے شواہد کے بڑے مسائل میں سے ایک، اور اس کے بعد بوسہ لینے اور بھاگنے کے خلاف بہت سے جوابی دلائل کی بنیاد یہ ہے کہ چونکہ فیوژن بہت چھوٹا ہے، اس لیے بوسہ لینے اور بھاگنے کے حقیقی واقعے کو قید کرنا بہت مشکل ہے۔ تاہم، سراو کے بعد جزوی طور پر خالی پھپھوندی کا جمع ہونا بوسہ لینے اور چلانے کے طریقہ کار کی مضبوطی سے حمایت کرتا ہے، جس سے پتہ چلتا ہے کہ سراو کے عمل کے دوران، پھپھوندی کے مواد کا صرف ایک حصہ خلیے سے باہر نکلنے کے قابل ہوتا ہے، جو صرف اس صورت میں ممکن ہو سکتا ہے جب سراو کے پھپھوندی عارضی طور پر خلیے کے پلازما جھلی کے ساتھ تسلسل قائم کریں، ان کے مواد کا ایک حصہ نکال دیں، پھر الگ کریں اور دوبارہ سیل کریں۔ چونکہ پورسومز سیل پلازما جھلی میں مستقل ڈھانچے ہوتے ہیں جو خفیہ پھپھوندی کے سائز کے صرف ایک حصے کی پیمائش کرتے ہیں، اس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ خفیہ پھپھوندی "عارضی طور پر" ڈوک ہوتی ہے اور مکمل خاتمے کے برخلاف تسلسل قائم کرتی ہے۔ چوہا پینکریٹک بیٹا خلیات چوہا پینکریٹک بیٹا خلیات بوسہ اور رن فیوژن کے ذریعے نیورو ٹرانسمیٹر جاری کرتے ہیں۔ اینڈوکرائن اور نیورو اینڈوکرائن خلیوں میں، سنپیٹک جیسے ویسیکلز (ایس ایل وی) بوسہ لیتے ہیں اور دوڑتے ہیں، لیکن یہ متنازعہ رہا ہے کہ آیا بڑے ڈینس کور ویسیکلز (ایل ڈی سی وی) بھی بوسہ لیتے ہیں اور دوڑتے ہیں۔ مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ ایل ڈی سی وی بوسہ اور دوڑنے والے ایکسوائٹوسس سے گزرتے ہیں۔ میکڈونلڈ اور دیگر۔ چوہے کے بیٹا خلیوں میں بوسہ لینے اور چلانے والے ایکسوائٹوسس کی جانچ کے لیے متعدد طریقوں کا استعمال کیا۔ 10 ایم ایم گلوکوز اور 5 ایم ایم فورسکولن، میکڈونلڈ اور دیگر کی موجودگی میں چوہے کے برقرار بیٹا خلیوں کے جھلی کے ٹکڑوں کی نگرانی کرکے۔ پتہ چلا کہ کچھ پھپھوندیں بوسہ اور دوڑ سے گزرتی ہیں، جیسا کہ ایک exocytotic واقعہ کے بعد اسی طرح کی شدت کا ایک اینڈوسیٹوٹک واقعہ دیکھا جاتا ہے۔ بوسہ لینے اور دوڑنے کے واقعات میں ایل ڈی سی وی ایکسوائٹوسس کا 25 فیصد اور ایس ایل وی ایکسوائٹوسس کا 28 فیصد حصہ تھا۔ جبکہ ایل ڈی سی وی بوسہ اور دوڑ 25 ٪ وقت فورسکولن کی موجودگی میں ہوا، فورسکولن کی عدم موجودگی میں، ایل ڈی سی وی بوسہ اور دوڑ فیوژن صرف 7 ٪ وقت ہوا۔ چونکہ فورسکولن سائیکلک اے ایم پی (سی اے ایم پی) کی سطح کو بڑھاتا ہے، سی اے ایم پی بظاہر چوہے کے پینکریٹک بیٹا خلیوں میں ایل ڈی سی وی بوسہ اور چلانے کے فیوژن میں میکانزم میں بہت اہم کردار ادا کرتا ہے۔ ایس ایل وی (سوراخ کا قطر: 0.8 +/- 0.1 این ایم) اور ایل ڈی سی وی (سوراخ کا قطر: 1.4 +/- 0.1 این ایم) بوسہ لینے اور دوڑنے کے دوران فیوژن سوراخ اتنے بڑے دکھائے گئے ہیں کہ گاما-امینو بیوٹیریک ایسڈ (جی اے بی اے) اور اڈینوسین ٹرائی فاسفیٹ (اے ٹی پی) کے اخراج کی اجازت دیتے ہیں، لیکن چوہے کے پینکریٹک بیٹا خلیوں میں انسولین جاری کرنے کے لیے بہت چھوٹے ہوتے ہیں۔ اس طرح، بوسہ لینے اور دوڑنے کے طریقہ کار کو انسولین سے متعلق طبی پیچیدگیوں میں ملوث کیا جا سکتا ہے۔ ہپپوکیمپس میں واقع نیوران کے سنپیپس پر ہپپوکیمپس سنپیپسس بوسہ اور دوڑنے والے ایکسوائٹوسس کو ظاہر کیا گیا ہے۔ ایف ایم 1-43 کا استعمال کرتے ہوئے مطالعات، ایک ایمفیفائل ڈائی جو ویسیکلز یا جھلی میں بطور مارکر داخل کیا جاتا ہے، ہپپوکیمپل سنپیپس میں بوسہ لینے اور دوڑنے میں معاون ثابت ہوا ہے۔ ہپپوکیمپل سنپیپس میں، پھپھوندی کو گلوٹامیٹ کی معمول کی رہائی کی اجازت دیتے ہوئے دکھایا گیا ہے، جو دماغ میں ایک پرجوش نیورو ٹرانسمیٹر ہے، ایف ایم 1-43 ڈائی کو پھپھوندی میں داخل ہونے یا فرار ہونے کی اجازت دیے بغیر، بوسہ لینے اور بھاگنے کے عارضی طریقہ کار کی نشاندہی کرتا ہے۔ osmolarity میں اضافہ بھی ہپپوکیمپل سنپیپس میں کم رنگ کی رہائی کی اجازت دیتا ہے. مختلف ہائپرٹونک حلوں میں، 0.5 او ایس ایم میں محرک پسلیوں سے 70 فیصد زیادہ ایف ایم 1-43 ڈائی خارج کیا گیا تھا، اس کے مقابلے میں جو 1.5 او ایس ایم میں محرک پسلیوں سے ہوتا ہے۔ جسم کے ہائپرٹونک علاقوں میں واقع ویسیکلز اس لیے ایکسائٹوسس کے بوسہ اور دوڑنے کے موڈ سے گزرنے کا زیادہ امکان ہو سکتا ہے۔ مائٹوکونڈریا مائٹوکونڈریا اندرونی جھلی کے مواد کے تبادلے میں بوسہ اور دوڑ کے فیوژن کا مظاہرہ کرتا ہے۔ چوہے کے خلیوں میں مائٹوکونڈریل میٹرکس-ٹارگیٹڈ گرین-فوٹو ایکٹیویٹڈ، ریڈ-فلوروسینٹ کے ایف پی اور سیان-فوٹو ایکٹیویٹڈ، گرین-فلوروسینس پی اے جی ایف پی کا استعمال کرتے ہوئے مطالعات نے تعاملات کو ظاہر کیا ہے جہاں کے ایف پی اور پی اے جی ایف پی کو عارضی فیوژن کے ذریعے ایک مائٹوکونڈرین سے دوسرے مائٹوکونڈرین میں منتقل کیا گیا تھا، جو بوسہ لینے اور چلانے کے طریقہ کار کا مشورہ دیتا ہے۔ مائٹوکونڈریا کے مکمل فیوژن کے برعکس، جس کے نتیجے میں ایک واحد آرگنیل ہوا، دو مائٹوکونڈریا کے عارضی بوسہ اور دوڑ فیوژن کے نتیجے میں دو الگ الگ جھلی پیدا ہوئیں۔ آپٹک ایٹروفی 1 (اوپا 1) جین کی ہیرا پھیری نے مائٹوکونڈریا کے درمیان فیوژن پر دلچسپ اثرات مرتب کیے۔ اوپا 1 جین کو خاموش کرنے سے 24 گھنٹوں کے بعد مائٹوکونڈریا کی مکمل فیوژن سرگرمی میں کمی واقع ہوئی، اور اوپا 1 جین کو 48 گھنٹوں تک خاموش کرنے کے بعد مکمل فیوژن سرگرمی کو مکمل طور پر ختم کر دیا گیا۔ اوپا 1 کے خاموش ہونے کے 24 گھنٹوں کے بعد عارضی بوسہ اور دوڑ فیوژن سرگرمی یکساں رہی۔ OPA1 جین کے اظہار کی کم سطح اور OPA1 جین کے اظہار کی انتہائی اعلی سطح کے ساتھ بوسہ اور دوڑ فیوژن سب سے زیادہ عام ہے۔ نتیجے کے طور پر، OPA1 اظہار بوسہ لینے اور بھاگنے کے حوالے سے مائٹوکونڈریا میں فیوژن کو کنٹرول کرتا ہے۔ مائٹوکونڈریا میں بوسہ لینا اور چلانا فیوژن مائٹوکونڈریا کو مکمل فیوژن کے مقابلے میں کم وقت کے لیے کم حرکت پذیری کی حالت میں رکھنے میں مدد کرتا ہے۔ لیو اور دیگر۔ بوسہ اور دوڑ اور مکمل فیوژن دونوں کا تجربہ کیا اور مائٹوکونڈریل حرکت پذیری پر ان کے اثرات کا تجربہ کیا، اور پتہ چلا کہ فیوژن کی دونوں شکلوں کے نتیجے میں پہلے مائٹوکونڈریل حرکت پذیری میں کمی واقع ہوئی، لیکن بوسہ اور دوڑ فیوژن بحال ہوا، اور یہاں تک کہ بوسہ اور دوڑ ایونٹ ختم ہونے کے فورا بعد مائٹوکونڈریل حرکت پذیری میں اضافہ ہوا۔ بوسہ لینا اور چلانا فیوژن مکمل فیوژن کے مقابلے مائٹوکونڈریل بائیو انرجیٹکس کو کنٹرول کرنے کے لیے ایک بہتر طریقہ کار فراہم کرتا ہے۔ خیال کیا جاتا ہے کہ ریگولیشن کیلشیم پر منحصر ایکٹین کوٹنگ بوسہ اور رن فیوژن کو ویسیکلز کی ایکٹین کوٹنگ کے ذریعے مستحکم کیا جاتا ہے۔ ایف ایم 1-43 کے پھپھوندی کے اضافے کی جانچ یہ نوٹ کرنے کے لیے کہ جب پھپھوندی جھلی کے ساتھ جڑی ہوئی تھی تو محققین کو یہ محسوس کرنے کا موقع ملا کہ ایکٹین کوٹنگ بوسہ لینے اور چلانے کے طریقہ کار کے لیے ایک ضروری قدم ہے۔ بیٹا-ایکٹین-گرین فلوروسینٹ پروٹین (جی ایف پی) کے ساتھ لیبل شدہ ویسیکلز پریسیناپٹک جھلی کے ساتھ فیوز ہونے کے بعد فلوریسڈ سیکنڈ ہوتے ہیں (جیسا کہ ایف ایم 1-43 اپ ٹیک کے ذریعے دکھایا گیا ہے)، لیکن غیر فیوزڈ ویسیکلز کبھی فلوریسڈ نہیں ہوتے ہیں، جس سے پتہ چلتا ہے کہ بوسہ لینے اور دوڑنے کے لیے ایکٹین کوٹنگ کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ ایکٹین کوٹنگ ایکٹین مونومرز کی پولیمرائزیشن سے آئی ہے۔ عارضی بوسہ اور دوڑ کے فیوژن کے لیے ضروری ایکٹین کوٹنگ کا عمل کیلشیم کے ذریعے ہوتا ہے۔ پھوڑوں کی ایکٹین کوٹنگ کو بی اے پی ٹی اے-اے ایم کے ذریعے روکا گیا، جو کیلشیم کو ہٹاتا ہے۔ بی اے پی ٹی اے-اے ایم کے استعمال کے ذریعے کیلشیم کی عدم موجودگی کے ساتھ، تمام فیوزڈ ویسیکلز پریسیناپٹک جھلی سے منسلک رہے لیکن اس کے نیورو ٹرانسمیٹر کو جاری نہیں کیا، جس سے یہ پتہ چلتا ہے کہ ایکٹین کوٹنگ بنانے کے لیے کیلشیم کی ضرورت ہوتی ہے، اور یہ کہ ایکٹین کوٹنگ ویسیکل ان لوڈنگ یا ویسیکل ریلیز کے طریقہ کار میں ذمہ دار ہے۔ میوسن II بوسہ اور دوڑنے والے ایکسوائٹوسس کو میوسن II کے ذریعے منظم کیا جاتا ہے۔ نیورو اینڈوکرائن پی سی 12 خلیوں میں کل اندرونی عکاسی فلوروسینس مائکروسکوپی (ٹی آئی آر ایف ایم) کا استعمال کرتے ہوئے مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ میوسن II بوسہ اور دوڑنے والے ایکسوائٹوسس کے دوران فیوژن سوراخ کی حرکیات کو منظم کرتا ہے۔ ایم آر ایف پی (مونومیرک ریڈ فلوروسینٹ پروٹین) ٹیگڈ ٹشو اور وینس ٹیگڈ برین ٹشو میں نارمل مایوسن II ریگولیٹری لائٹ چین (آر ایل سی) کے زیادہ اظہار کے نتیجے میں طویل ریلیز کینیٹکس ہوا، جبکہ مایوسن II آر ایل سی کی اتپریورتن شکل کا زیادہ اظہار مختصر ریلیز کینیٹکس۔ طویل ریلیز کینیٹکس فیوژن سوراخ کے آہستہ بند ہونے کا اشارہ ہے، لہذا میوسن II یہ بھی منظم کرتا ہے کہ بوسہ اور دوڑنے والے ایکسوائٹوسس کے دوران کتنا نیورو ٹرانسمیٹر جاری ہوتا ہے۔ SNAREs بوسہ لینے اور چلانے والے ایکسوائٹوسس میں SNARE پروٹین کے کردار پر بہت زیادہ علمی بحث موجود ہے۔ SNARE پروٹین ویسیکل فیوژن میں ثالثی کرتے ہیں-فیوژن سوراخ پر پریسیناپٹک جھلی کے ساتھ ویسیکلز کا ایکسوائٹوسس۔ جب ایک ویسیکل پریسیناپٹک جھلی کے ساتھ فیوز ہوتا ہے، تو ایک SNARE منتقلی ٹرانس پوزیشن سے سی آئی ایس پوزیشن میں ہوتی ہے، جس کے بعد SNARE علیحدگی ہوتی ہے۔ اس عمل کو ناقابل واپسی سمجھا جاتا تھا۔ تاہم، اگر بوسہ لینا اور بھاگنا ایکسوائٹوسس ہوتا ہے، تو یہ تجویز کرے گا کہ SNARE پروٹین کی ریورسیبل ایسوسی ایشن ہوتی ہے اور ایکسوائٹوسس کے بوسہ لینا اور بھاگنا موڈ میں ثالثی کرتی ہے۔ بوسہ لینے اور دوڑنے کے دوران SNARE پروٹین کی ہیرا پھیری سے دونوں کے تعلق کے بارے میں مزید بصیرت مل سکتی ہے، اور مزید علمی تحقیق کی ضرورت ہے۔ حوالہ جات نیورو فزیولوجی