Pyocyanin
پیوسیانن (پی سی این-) ان بہت سے زہریلے مرکبات میں سے ایک ہے جو گرام منفی جراثیم سیوڈوموناس ایروگینوسا کے ذریعہ تیار اور خارج ہوتا ہے۔ پیوسیانن ایک نیلا ثانوی میٹابولائٹ ہے، جو پی ایچ 4.9 سے نیچے سرخ ہو جاتا ہے، جس میں دوسرے مالیکیولز کو آکسائڈائز کرنے اور کم کرنے کی صلاحیت ہوتی ہے اور اس وجہ سے پی ایروگینوسا کے ساتھ ساتھ پھیپھڑوں کے ممالیہ خلیوں کے خلاف مقابلہ کرنے والے جرثوموں کو مار دیتا ہے جسے پی ایروگینوسا نے سسٹک فائبروسس کے دوران متاثر کیا ہے۔ چونکہ پیوسیانن خون کے پی ایچ پر ایک زوٹیرئن ہے، اس لیے یہ آسانی سے خلیے کی جھلی کو عبور کرنے کے قابل ہوتا ہے۔ تین مختلف حالتیں ہیں جن میں پیوسیانن موجود ہو سکتا ہے: آکسیڈائزڈ (نیلا)، مونوولینٹلی کم (بے رنگ) یا ڈیویلینٹلی کم (سرخ)۔ مائٹوکونڈریا اپنی ریڈوکس حالتوں کے درمیان پیوسیانن کی سائیکلنگ میں اہم کردار ادا کرتا ہے۔ اس کی ریڈوکس فعال خصوصیات کی وجہ سے، پیوسیانن رد عمل والی آکسیجن پرجاتیوں کو پیدا کرتا ہے۔ بائیو سنتھیسز پیوسیانن بائیو سنتھیسز فینازین-1-کاربوکسلک ایسڈ (پی سی اے) کور کی ترکیب سے شروع ہوتی ہے۔ اس تعامل میں پی ایچ زیڈ ای انزائم کورسمک ایسڈ کے سی 4 سے ہائیڈروکسیل گروپ کے نقصان کے ساتھ ساتھ گلوٹامین سے ایک امین گروپ کی منتقلی کو گلوٹامک ایسڈ اور 2-امینو-2-ڈیساکسیسوچورسمک ایسڈ (اے ڈی آئی سی) بنانے کے لیے متحرک کرتا ہے۔ اس کے بعد، پی ایچ زیڈ ڈی (5 ایس، 6 ایس)-6-امینو-5-ہائیڈروکسی-1,3-سائکلوہیکسادیو-1-کاربوکسیلک ایسڈ (ڈی ایچ ایچ اے) بنانے کے لیے اے ڈی آئی سی سے پائروویٹ کے حصے کو ہائیڈرولائٹک ہٹانے کو متحرک کرتا ہے۔ اگلے مرحلے میں، پی ایچ زیڈ ایف دو مراحل کو متحرک کرتا ہے: ڈی ایچ ایچ اے کے سی 3 سے ہائیڈروجن کا خلاصہ، ڈبل بانڈ سسٹم کی ڈی لوکلائزیشن اور سی 1 پر ریپروٹونیشن کے ساتھ ساتھ انتہائی غیر مستحکم 6-امینو-5-آکسائیکلوہیکس-2-این-1-کاربوکسیلک ایسڈ (اے او سی ایچ سی) بنانے کے لیے اینول ٹاٹومیرائزیشن۔ یہاں سے اے او سی ایچ سی کے دو مالیکیولز کو پی ایچ زیڈ بی کے ذریعے گاڑھا کر ٹرائی سائیکلک کمپاؤنڈ، ہیکساہیڈروفینازین-1,6-ڈائیکاربکسیلک ایسڈ (ایچ ایچ پی ڈی سی) بنایا جاتا ہے۔ اس رد عمل کا پروڈکٹ، ایچ ایچ پی ڈی سی، غیر مستحکم ہے اور ٹیٹرا ہائیڈروفینازین-1,6-کاربوکسلک ایسڈ (ٹی ایچ پی سی اے) بنانے کے لیے ایک غیر اتپریرک رد عمل میں بے ساختہ آکسیڈیٹیو ڈیکاربوکسیلیشن سے گزرتا ہے۔ فینازین-1-کاربوکسیلک ایسڈ کی ترکیب کے آخری مرحلے میں پی ایچ زیڈ جی انزائم ٹی ایچ پی سی اے کے آکسیکرن کو ڈائی ہائیڈرو-فینازین-1-کاربوکسیلک ایسڈ میں اتپریرک کرتا ہے۔ یہ پی سی اے کی پیداوار میں آخری اتپریرک قدم ہے، آخری مرحلہ ڈی ایچ پی سی اے کی پی سی اے میں غیر اتپریرک آکسیکرن ہے۔ پی سی اے کو پیوسیانن میں تبدیل کرنا دو انزیمیٹک مراحل میں حاصل کیا جاتا ہے: سب سے پہلے، پی سی اے کو کوفیکٹر ایس-اڈینوسیل-ایل-میتھیونائن کا استعمال کرتے ہوئے انزائم پی ایچ زیڈ ایم کے ذریعے این 5 سے 5-میتھائلفینازین-1-کاربوکسیلیٹ بیٹائن پر میتھیلیٹ کیا جاتا ہے اور دوسرا، پی ایچ زیڈ ایس حتمی پروڈکٹ، پیوسیانن بنانے کے لیے اس سبسٹریٹ کے ہائیڈروکسیلیٹو ڈیکاربسیلیشن کو متحرک کرتا ہے۔ زیادہ تر پی۔ ایروگینوسا تناؤ کے کروموسوم دو تقریبا ایک جیسے آپریون رکھتے ہیں، پی ایچ زیڈ اے 1 بی 1 سی 1 ڈی 1 ای 1 ایف 1 جی 1 اور پی ایچ زیڈ اے 2 بی 2 سی 2 ڈی 2 ای 2 ایف 2 جی 2، جو پی سی اے تیار کرنے کے لیے درکار انزائموں کو انکوڈ کرتے ہیں۔ ان آپریروں کی نقل کو کورم سینسنگ کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے، اور خاص طور پر سیوڈوموناس کوئنولون سگنل (پی کیو ایس) سسٹم کے ذریعے جس میں ٹرانسکرپشنل ریگولیٹر ایم وی ایف آر (جسے پی کیو ایس آر بھی کہا جاتا ہے) شامل ہوتا ہے۔ پی سی اے کو پیوسیانن میں تبدیل کرنا پھر پی ایچ زیڈ ایس اور پی ایچ زیڈ ایس کی مصنوعات کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے، جو کروموسوم میں منفرد جین ہیں۔ ایرو راستے میں خلل ڈال کر حیاتیاتی ترکیب کو خراب کیا جا سکتا ہے جو شیکیمیٹ سے کورسمک ایسڈ کی ترکیب کے لیے ضروری ہے۔ ریڈوکس وارفیئر پیوسیانن کیٹالیز کو اس کے جین کی نقل کو کم کرنے کے ساتھ ساتھ براہ راست انزائم کو ہی نشانہ بنا کر غیر فعال کر دیتا ہے۔ گلوٹاتھیون ایک اہم اینٹی آکسیڈینٹ ہے جو پیوسیانن کے ذریعے ماڈیول کیا جاتا ہے۔ خاص طور پر کم شدہ شکل کا تالاب ختم ہو جاتا ہے جبکہ آکسیڈائزڈ شکل کو ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ کے ذریعے فروغ دیا جاتا ہے جو کیٹالیز کے ذریعے خارج نہیں ہوتا ہے۔ سسٹک فائبروسس پھیپھڑوں میں، انٹرا سیلولر پیوسیانن این اے ڈی پی ایچ کو این اے ڈی پی + میں آکسائڈائز کرکے سالماتی آکسیجن کو سپر آکسائیڈ فری ریڈیکل میں تبدیل کرتا ہے۔ اس کا پھیپھڑوں پر دوگنا منفی اثر پڑتا ہے۔ سب سے پہلے، پیوسیانن کے ذریعے استعمال ہونے والا این اے ڈی پی ایچ، این اے ڈی پی ایچ آکسیڈیز انزائم کے ذریعے اتپریرک ہونے والے رد عمل کے لیے دستیاب سبسٹریٹ کو ختم کر دیتا ہے۔ دوسرا، پیدا ہونے والا سپر آکسائیڈ ریڈیکل سائٹوکائنز کو روک سکتا ہے، جیسے کہ آئی ایل-4، آئی ایل-13 اور آئی ایف این-γ، جو عام طور پر این اے ڈی پی ایچ آکسیڈیز کو ریگولیٹ کرتے ہیں۔ جب پھیپھڑوں کا سامنا پیوسیانن سے ہوتا ہے، تو پیدا ہونے والے ریڈیکلز کی رکاوٹ سے نمٹنے کے لیے کیٹالیز اور سپر آکسائیڈ ڈسموٹیز کی بڑھتی ہوئی حراستی دیکھی جاتی ہے۔ اہداف پیوسیانن سیلولر اجزاء اور راستوں کی ایک وسیع رینج کو نشانہ بنانے کے قابل ہے۔ پیوسیانن سے متاثر ہونے والے راستوں میں الیکٹران ٹرانسپورٹ چین، ویسیکلر ٹرانسپورٹ، اور خلیوں کی نشوونما شامل ہیں۔ بعض تغیر پذیر پروٹین یا کمپلیکس والے خلیوں میں پیوسیانن کی بڑھتی ہوئی حساسیت دیکھی جاتی ہے۔ وی-اے ٹی پیز کی ترکیب اور اسمبلی، ویسیکل ٹرانسپورٹ مشینری، اور پروٹین کی چھانٹ کی مشینری کو متاثر کرنے والے جینوں میں تغیرات، یہ سب پیوسیانن کے لیے حساسیت میں اضافہ کرتے ہیں جو مریض پر سسٹک فائبروسس کے اثرات کو مزید بڑھاتا ہے۔ خمیر کے خلیوں میں ویکیوولر-اے ٹی پی ایز ایک خاص طور پر طاقتور ہدف ہے کیونکہ یہ اے ٹی پی کا اہم غیر مائٹوکونڈریل پروڈیوسر ہے لیکن اس میں متعدد دیگر افعال بھی ہیں جیسے کیلشیم ہومیوسٹیٹک کنٹرول، رسیپٹر کی ثالثی والے اینڈوسیٹوسس کی سہولت اور پروٹین کا انحطاط۔ لہذا، پیوسیانن کے ذریعہ تیار کردہ ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ کے ذریعہ ویکیوولر-اے ٹی پیز کی غیر فعالیت پھیپھڑوں کے لیے بہت بڑے نتائج کا باعث بنتی ہے۔ ان اثرات کے علاوہ، پیوسیانن کا ایک اور ہدف کیسپیس 3 جیسے پروٹیسیس ہیں جو اس کے بعد اپوپٹوسس اور نیکروسس شروع کر سکتے ہیں۔ مائٹوکونڈریل الیکٹران کیریئرز یوبیکینون اور نیکوٹینک ایسڈ بھی پیوسیانن کے لیے حساس ہیں۔ پائسیانن کے عمل سے سیل سائیکل میں خلل پڑ سکتا ہے، اور یہ لیمفوسائٹس کے پھیلاؤ میں رکاوٹ بن سکتا ہے۔ یہ رد عمل والے آکسیجن انٹرمیڈیٹس، جیسے ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ اور سپر آکسائیڈ کی پیداوار کے ذریعے کیا جاتا ہے، جو ڈی این اے کو براہ راست نقصان پہنچا کر یا سیل سائیکل کے دیگر اجزاء جیسے ڈی این اے ریکومبینیشن اور مرمت کی مشینری کو نشانہ بنا کر آکسیڈیٹیو تناؤ کا سبب بنتا ہے۔ پیوسیانن α1 پروٹیز انفیکٹر کو غیر فعال کرکے پروٹیز اور اینٹی پروٹیز سرگرمی کے غیر متناسب ہونے میں معاون ہے۔ سسٹک فائبروسس بہت سے مطالعات نے یہ نتیجہ اخذ کیا ہے کہ پیوسیانن کا سسٹک فائبروسس میں توہین آمیز اثر پڑتا ہے جو پی ایروگینوسا کو سسٹک فائبروسس پھیپھڑوں میں برقرار رہنے کے قابل بناتا ہے۔ یہ اکثر سسٹک فائبروسس کے مریضوں کے تھوک میں پایا جاتا ہے۔ پیوسیانن ان وٹرو میں سلیری کی دھڑکن جیسے افعال میں مداخلت کرنے کی صلاحیت ہوتی ہے اور اس وجہ سے ایپیٹیلیل کی خرابی کا سبب بنتی ہے کیونکہ سلیری کی ضرورت گلے کو جھاڑنے کے لیے ہوتی ہے۔ مزید برآں، نیوٹروفیل اپوپٹوسس، بی-لمفوسائٹس سے امیونوگلوبلین کی رہائی، اور انٹرلیوکن کی رہائی (مثال کے طور پر۔ آئی ایل-8 اور سی سی ایل 5) سبھی پائسیانن سے متاثر ہوتے ہیں، جو پھیپھڑوں کے مدافعتی نظام کو کمزور کرتے ہیں۔ ویوو میں ہونے والے مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ پائسیانن کی موجودگی میں پھپھوندی کی نشوونما روک دی جاتی ہے۔ فنگسائڈل میکانزم این اے ڈی (پی) ایچ کا ایکٹیویشن ہے جو ایک ریڈوکس ایکٹیو جھرن پیدا کرنے والے ری ایکٹیو آکسیجن انٹرمیڈیٹس کو متاثر کرتا ہے۔ یہ پی ایروگینوسا کو مسابقتی فائدہ حاصل کرنے کی اجازت دیتا ہے کیونکہ یہ سسٹک فائبروسس پھیپھڑوں میں دیگر مائکروجنزموں پر حاوی ہو سکتا ہے۔ اے ٹی پی کی انٹرا سیلولر حراستی بھی پیوسیانن کے ذریعے کم ہو جاتی ہے جس سے سی ایف ٹی آر کو مزید نقصان پہنچتا ہے جو پہلے ہی سسٹک فائبروسس میں خراب ہو چکے ہوتے ہیں۔ سی ایف ٹی آر چینل دو اہم مقاصد کے لیے اے ٹی پی پر انحصار کرتے ہیں۔ سب سے پہلے، اے ٹی پی کا بائنڈنگ اور ہائیڈرولیسس دو نیوکلیوٹائڈ بائنڈنگ ڈومینز پر ہونا پڑتا ہے تاکہ چینل اپنی کھلی اور بند تشکیل کے درمیان منتقل ہو سکے۔ دوسرا، چینل کے فعال ہونے کے لیے پروٹین کینیز اے II کے ذریعے سی ایف ٹی آر کا فاسفوریلیشن ہونا چاہیے۔ پی کے اے II سی اے ایم پی کے ذریعے چالو کیا جاتا ہے جو اے ٹی پی سے تیار کیا جاتا ہے۔ یہ دونوں عمل اس وقت خراب ہو جاتے ہیں جب پیوسیانن کے ذریعے اے ٹی پی ختم ہو جاتا ہے۔ پیوسیانن کینورابڈائٹس ایلیگنس کے خلاف دفاع میں دو مخصوص اے بی سی ٹرانسپورٹرز ہوتے ہیں جنہیں پی جی پی-1 اور پی جی پی-2 کہا جاتا ہے جو مؤثر طریقے سے توانائی پر منحصر انداز میں انٹرا سیلولر پیوسیانن کو نکالنے کے قابل ہوتے ہیں۔ یہ بھی دیکھیں کہ سیوڈوموناس ایروگینوسا پیوورڈین سسٹک فائبروسس حوالہ جات بیرونی روابط پیوسیانن پروفائل اینٹی بائیوٹکس حیاتیاتی روغن فینازینز اینونز بیکٹیریل ٹاکسن