Uncoupling protein
انکپلنگ پروٹین (یو سی پی) ایک مائٹوکونڈریل اندرونی جھلی پروٹین ہے جو ایک منظم پروٹون چینل یا ٹرانسپورٹر ہے۔ اس طرح ایک غیر جوڑا پروٹین مائٹوکونڈریل میٹرکس سے مائٹوکونڈریل انٹرمیمبرین اسپیس میں پروٹونوں کے این اے ڈی ایچ سے چلنے والے پمپنگ سے پیدا ہونے والے پروٹون میلان کو ختم کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے۔ یو سی پیز کے ذریعے پروٹون میلان کو ختم کرنے میں ضائع ہونے والی توانائی بائیو کیمیکل کام کرنے کے لیے استعمال نہیں ہوتی ہے۔ اس کے بجائے حرارت پیدا ہوتی ہے۔ یہی وہ چیز ہے جو یو سی پی کو تھرموجینیسیس سے جوڑتی ہے۔ تاہم، ہر قسم کے یو سی پیز کا تعلق تھرموجینیسیس سے نہیں ہے۔ اگرچہ یو سی پی 2 اور یو سی پی 3 کا یو سی پی 1 سے گہرا تعلق ہے، یو سی پی 2 اور یو سی پی 3 ریڑھ کی ہڈی والے جانوروں کی تھرمورگولیٹری صلاحیتوں کو متاثر نہیں کرتے ہیں۔ یو سی پیز کو اے ٹی پی سنتھس کی طرح اسی جھلی میں رکھا جاتا ہے، جو کہ ایک پروٹون چینل بھی ہے۔ اس طرح دونوں پروٹین متوازی طور پر کام کرتے ہیں جس میں سے ایک حرارت پیدا کرتا ہے اور دوسرا اے ڈی پی اور غیر نامیاتی فاسفیٹ سے اے ٹی پی پیدا کرتا ہے، جو آکسیڈیٹیو فاسفوریلیشن کا آخری مرحلہ ہے۔ مائٹوکونڈریا تنفس کو اے ٹی پی کی ترکیب (اے ڈی پی فاسفوریلیشن) کے ساتھ جوڑا جاتا ہے، لیکن اسے یو سی پیز کے ذریعے منظم کیا جاتا ہے۔ یو سی پیز کا تعلق مائٹوکونڈریل کیریئر (ایس ایل سی 25) خاندان سے ہے۔ غیر جوڑے پروٹین عام فزیولوجی میں ایک کردار ادا کرتے ہیں، جیسا کہ سرد نمائش یا ہائبرنیشن میں، کیونکہ توانائی کو اے ٹی پی پیدا کرنے کے بجائے حرارت پیدا کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے (تھرموجینیسیس دیکھیں)۔ کچھ پودوں کی انواع غیر جوڑے پروٹین سے پیدا ہونے والی حرارت کو خصوصی مقاصد کے لیے استعمال کرتی ہیں۔ مثال کے طور پر، مشرقی اسکنک گوبھی اپنے اسپائکس کا درجہ حرارت ماحول سے 20 ڈگری سیلسیس زیادہ رکھتی ہے، بدبو پھیلاتی ہے اور پھولوں کو کھاد دینے والے کیڑوں کو اپنی طرف متوجہ کرتی ہے۔ تاہم، دیگر مادے، جیسے 2,4-ڈینیٹروفینول اور کاربونل سائنائڈ ایم-کلوروفینائل ہائیڈرازون بھی اسی غیر جوڑے کے کام کو انجام دیتے ہیں۔ سیلیسیلک ایسڈ بھی ایک غیر جوڑنے والا ایجنٹ ہے (خاص طور پر پودوں میں) اور یہ اے ٹی پی کی پیداوار کو کم کرے گا اور اگر اسے زیادہ مقدار میں لیا جائے تو جسم کے درجہ حرارت میں اضافہ کرے گا۔ انکپلنگ پروٹین میں تائیرائڈ ہارمون، نورپینفنائن، ایپینفنائن اور لیپٹن کے ذریعے اضافہ ہوتا ہے۔ تاریخ کے سائنس دانوں نے براؤن ایڈیپوز ٹشو میں تھرموجینک سرگرمی کا مشاہدہ کیا، جس کے نتیجے میں یو سی پی 1 کی دریافت ہوئی، جسے ابتدائی طور پر "انکپلنگ پروٹین" کے نام سے جانا جاتا ہے۔ بھوری ٹشو نے مائٹوکونڈریا تنفس کی بلند سطح اور ایک اور تنفس کو ظاہر کیا جو اے ٹی پی کی ترکیب سے منسلک نہیں تھا، جو مضبوط تھرموجینک سرگرمی کی علامت ہے۔ یو سی پی 1 وہ پروٹین تھا جو ایک پروٹون راستے کو چالو کرنے کے لیے ذمہ دار پایا گیا تھا جو اے ڈی پی فاسفوریلیشن (عام طور پر اے ٹی پی سنتھس کے ذریعے کیا جاتا ہے) سے منسلک نہیں تھا۔ ممالیہ جانوروں میں پانچ یو سی پی ہومولوگس پائے جاتے ہیں۔ اگرچہ ان میں سے ہر ایک منفرد افعال انجام دیتا ہے، لیکن بعض افعال کئی ہومولوگوں کے ذریعے انجام دیے جاتے ہیں۔ ہومولوگس مندرجہ ذیل ہیں: یو سی پی 1، جسے تھرموجینن یا ایس ایل سی 25 اے 7 یو سی پی 2 بھی کہا جاتا ہے، جسے ایس ایل سی 25 اے 8 یو سی پی 3 بھی کہا جاتا ہے، جسے ایس ایل سی 25 اے 9 یو سی پی 4 بھی کہا جاتا ہے، جسے ایس ایل سی 25 اے 27 یو سی پی 5 بھی کہا جاتا ہے، جسے ایس ایل سی 25 اے 14 کے نام سے بھی جانا جاتا ہے، جسمانی درجہ حرارت کو برقرار رکھنے والا پہلا غیر جوڑا پروٹین دریافت ہوا، یو سی پی 1، ہائبرنیٹرز اور چھوٹے چوہوں کے بھوری رنگ کے ایڈیپوز ٹشوز میں دریافت ہوا، جو ان جانوروں کو غیر ہلکی گرمی فراہم کرتے ہیں۔ یہ براؤن ایڈیپوز ٹشو چھوٹے چوہوں کے جسم کے درجہ حرارت کو برقرار رکھنے کے لیے ضروری ہیں، اور (یو سی پی 1) ناک آؤٹ چوہوں کے ساتھ مطالعے سے پتہ چلتا ہے کہ یہ ٹشو غیر منسلک پروٹین کو کام کیے بغیر صحیح طریقے سے کام نہیں کرتے ہیں۔ در حقیقت، ان مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ ان ناک آؤٹ چوہوں کے لیے سرد آب و ہوا ممکن نہیں ہے، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ یو سی پی 1 ان بھوری رنگ کے چربی والے بافتوں میں گرمی کی پیداوار کا ایک لازمی محرک ہے۔ جسم میں دوسری جگہوں پر، غیر جوڑی پروٹین کی سرگرمیاں مائیکرو ماحول میں درجہ حرارت کو متاثر کرنے کے لیے جانی جاتی ہیں۔ خیال کیا جاتا ہے کہ یہ ان علاقوں میں دیگر پروٹین کی سرگرمی کو متاثر کرتا ہے، حالانکہ خلیوں کے اندر غیر جوڑنے سے پیدا ہونے والے درجہ حرارت کے میلان کے حقیقی نتائج کا تعین کرنے کے لیے ابھی بھی کام کی ضرورت ہے۔ انسانی غیر جوڑے پروٹین 1 یو سی پی 1 کی ساخت کو کریوجینک الیکٹران خوردبین کے ذریعے حل کیا گیا ہے۔ اس ڈھانچے میں ایس ایل سی 25 خاندان کے کسی فرد کی طرح مخصوص تہہ ہوتی ہے۔ یو سی پی 1 کو پی ایچ پر منحصر انداز میں گوانوسین ٹرائی فاسفیٹ کے ذریعے سائٹوپلاسمک کھلی حالت میں بند کر دیا جاتا ہے۔ اے ٹی پی کے ارتکاز میں کردار اے ٹی پی کے ارتکاز پر یو سی پی 2 اور یو سی پی 3 کا اثر خلیوں کی قسم کے لحاظ سے مختلف ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر، پینکریٹک بیٹا خلیات یو سی پی 2 کی بڑھتی ہوئی سرگرمی کے ساتھ اے ٹی پی کے ارتکاز میں کمی کا تجربہ کرتے ہیں۔ یہ سیل انحطاط، انسولین کے سراو میں کمی، اور ٹائپ II ذیابیطس سے وابستہ ہے۔ اس کے برعکس، ہپپوکیمپس خلیوں میں یو سی پی 2 اور پٹھوں کے خلیوں میں یو سی پی 3 مائٹوکونڈریا کی پیداوار کو متحرک کرتے ہیں۔ مائٹوکونڈریا کی بڑی تعداد اے ڈی پی اور اے ٹی پی کے مشترکہ ارتکاز میں اضافہ کرتی ہے، جس کے نتیجے میں اے ٹی پی کے ارتکاز میں خالص اضافہ ہوتا ہے جب یہ غیر منسلک پروٹین جوڑے بن جاتے ہیں (یعنی۔ پروٹون کے رسنے کی اجازت دینے کا طریقہ کار روک دیا گیا ہے)۔ رد عمل والی آکسیجن پرجاتیوں کے ارتکاز کو برقرار رکھنا یو سی پی 2 اور یو سی پی 3 کے افعال کی پوری فہرست معلوم نہیں ہے۔ تاہم، مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ یہ پروٹین ایک منفی فیڈ بیک لوپ میں شامل ہوتے ہیں جو رد عمل والی آکسیجن پرجاتیوں (آر او ایس) کے ارتکاز کو محدود کرتے ہیں۔ موجودہ سائنسی اتفاق رائے یہ بتاتا ہے کہ یو سی پی 2 اور یو سی پی 3 صرف اس وقت پروٹون ٹرانسپورٹیشن انجام دیتے ہیں جب ایکٹیویشن پرجاتیوں موجود ہوں۔ ان ایکٹیویٹرز میں فیٹی ایسڈ، آر او ایس، اور کچھ آر او ایس ضمنی مصنوعات بھی ہیں جو رد عمل ظاہر کرتے ہیں۔ لہذا، آر او ایس کی اعلی سطح براہ راست اور بالواسطہ طور پر یو سی پی 2 اور یو سی پی 3 کی بڑھتی ہوئی سرگرمی کا سبب بنتی ہے۔ یہ، بدلے میں، مائٹوکونڈریا سے پروٹون کے رساو کو بڑھاتا ہے، مائٹوکونڈریل جھلیوں میں پروٹون موٹیو فورس کو کم کرتا ہے، الیکٹران ٹرانسپورٹ چین کو چالو کرتا ہے۔ اس عمل کے ذریعے پروٹون محرک قوت کو محدود کرنے کے نتیجے میں ایک منفی فیڈ بیک لوپ ہوتا ہے جو آر او ایس کی پیداوار کو محدود کرتا ہے۔ خاص طور پر، یو سی پی 2 مائٹوکونڈریا کی ٹرانس میمبرین صلاحیت کو کم کرتا ہے، اس طرح آر او ایس کی پیداوار میں کمی آتی ہے۔ اس طرح، کینسر کے خلیات مائٹوکونڈریا میں یو سی پی 2 کی پیداوار میں اضافہ کر سکتے ہیں۔ اس نظریہ کی حمایت آزاد مطالعات سے ہوتی ہے جو یو سی پی 2 اور یو سی پی 3 ناک آؤٹ چوہوں دونوں میں آر او ایس کی پیداوار میں اضافے کو ظاہر کرتے ہیں۔ یہ عمل انسانی صحت کے لیے اہم ہے، کیونکہ خیال کیا جاتا ہے کہ آر او ایس کی زیادہ تعداد انحطاطی بیماریوں کی نشوونما میں ملوث ہوتی ہے۔ نیوران میں افعال متعلقہ ایم آر این اے کا پتہ لگانے سے، یو سی پی 2، یو سی پی 4، اور یو سی پی 5 کو پورے انسانی مرکزی اعصابی نظام میں نیوران میں رہنے کے لیے دکھایا گیا۔ یہ پروٹین اعصابی فعل میں کلیدی کردار ادا کرتے ہیں۔ اگرچہ بہت سے مطالعے کے نتائج متنازعہ ہیں، لیکن کئی نتائج کو وسیع پیمانے پر قبول کیا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر، یو سی پیز نیوران میں مفت کیلشیم کے ارتکاز کو تبدیل کرتے ہیں۔ مائٹوکونڈریا نیوران میں کیلشیم ذخیرہ کرنے کی ایک بڑی جگہ ہے، اور مائٹوکونڈریل جھلی میں صلاحیت کے ساتھ ذخیرہ کرنے کی صلاحیت میں اضافہ ہوتا ہے۔ لہذا، جب غیر جوڑنے والے پروٹین ان جھلیوں میں صلاحیت کو کم کرتے ہیں، تو کیلشیم آئن نیوران میں آس پاس کے ماحول میں خارج ہوتے ہیں۔ ایکسون ٹرمینلز کے قریب مائٹوکونڈریا کی زیادہ تعداد کی وجہ سے، اس کا مطلب ہے کہ یو سی پیز اس خطے میں کیلشیم کی مقدار کو منظم کرنے میں کردار ادا کرتے ہیں۔ اس بات پر غور کرتے ہوئے کہ کیلشیم آئن نیورو ٹرانسمیشن میں بڑا کردار ادا کرتے ہیں، سائنس دانوں نے پیش گوئی کی ہے کہ یہ یو سی پیز براہ راست نیورو ٹرانسمیشن کو متاثر کرتے ہیں۔ جیسا کہ اوپر بحث کی گئی ہے، ہپپوکیمپس میں نیوران ان غیر منسلک پروٹینوں کی موجودگی میں اے ٹی پی کے ارتکاز میں اضافہ کا تجربہ کرتے ہیں۔ یہ سائنس دانوں کو یہ قیاس کرنے کی طرف لے جاتا ہے کہ یو سی پیز سنپیٹک پلاسٹکٹی اور ٹرانسمیشن کو بہتر بناتے ہیں۔ انکپلنگ ایجنٹ حوالہ جات میمبرین پروٹین سیلولر ریسپریشن بھی دیکھیں۔