Circadian clock
سرکیڈین کلاک، یا سرکیڈین آسکیلیٹر، ایک بائیو کیمیکل آسکیلیٹر ہے جو ایک مستحکم مرحلے کے ساتھ چکر لگاتا ہے اور شمسی وقت کے ساتھ مطابقت رکھتا ہے۔ اس طرح کی گھڑی کا ویو پیریڈ لازمی طور پر تقریبا بالکل 24 گھنٹے (زمین کا موجودہ شمسی دن) ہوتا ہے۔ زیادہ تر زندہ چیزوں میں، اندرونی طور پر ہم آہنگ سرکیڈین گھڑیاں جاندار کے لیے دن رات کے چکر کے مطابق روزانہ ماحولیاتی تبدیلیوں کا اندازہ لگانا اور اس کے مطابق اپنی حیاتیات اور طرز عمل کو ایڈجسٹ کرنا ممکن بناتی ہیں۔ سرکیڈین کی اصطلاح لاطینی سرکا (تقریبا) ڈائز (ایک دن) سے ماخوذ ہے، کیونکہ جب بیرونی اشاروں (جیسے ماحولیاتی روشنی) سے دور کیا جاتا ہے، تو وہ بالکل 24 گھنٹے تک نہیں چلتے ہیں۔ مثال کے طور پر، مستقل کم روشنی میں لیب میں انسانوں میں گھڑیاں، عین مطابق 24 گھنٹے کے بجائے اوسطا تقریبا 24.2 گھنٹے فی دن ہوں گی۔ عام جسمانی گھڑی بالکل 24 گھنٹوں کی اختتامی مدت کے ساتھ ارتعاش کرتی ہے، یہ اس وقت داخل ہوتی ہے، جب اسے ماحول سے کافی روزانہ اصلاحی اشارے ملتے ہیں، بنیادی طور پر دن کی روشنی اور اندھیرا۔ سرکیڈین گھڑیاں مرکزی میکانزم ہیں جو سرکیڈین تال کو چلاتی ہیں۔ وہ تین بڑے اجزاء پر مشتمل ہوتے ہیں: ایک مرکزی بائیو کیمیکل آسکیلیٹر جس کی مدت تقریبا 24 گھنٹے ہوتی ہے جو وقت رکھتی ہے۔ اس مرکزی آسکیلیٹر کے لیے ان پٹ راستوں کا ایک سلسلہ جو گھڑی کو داخل کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ آسکیلیٹر کے مختلف مراحل سے جڑے آؤٹ پٹ راستوں کا ایک سلسلہ جو بائیو کیمسٹری، فزیولوجی اور پورے حیاتیات میں رویے میں واضح تال کو منظم کرتا ہے۔ گھڑی کو دوبارہ ترتیب دیا جاتا ہے کیونکہ ایک جاندار ماحولیاتی وقت کے اشاروں کو محسوس کرتا ہے جس کا بنیادی ہلکا ہوتا ہے۔ سرکیڈین آسکیلیٹر جسم کے ٹشوز میں ہر جگہ ہوتے ہیں جہاں وہ ٹشو مخصوص انداز میں دن بھر ٹرانسکرپشنل سرگرمی کو منظم کرنے کے لیے اینڈوجینس اور بیرونی دونوں سگنلز کے ذریعے ہم آہنگ ہوتے ہیں۔ سرکیڈین گھڑی زیادہ تر سیلولر میٹابولک عمل کے ساتھ جڑی ہوئی ہے اور یہ حیاتیات کی عمر بڑھنے سے متاثر ہوتی ہے۔ حیاتیاتی گھڑی کے بنیادی سالماتی میکانزم کی تعریف ریڑھ کی ہڈی والے پرجاتیوں، ڈروسفیلا میلانوگاسٹر، پودوں، فنگی، بیکٹیریا اور غالبا آرکیا میں بھی کی گئی ہے۔ 2017 میں فزیولوجی یا میڈیسن کا نوبل انعام جیفری سی ہال، مائیکل روزباش اور مائیکل ڈبلیو ینگ کو پھلوں کی مکھیوں میں "سرکیڈین تال کو کنٹرول کرنے والے مالیکیولر میکانزم کی دریافتوں" کے لیے دیا گیا۔ ریڑھ کی ہڈی والے جانوروں میں، ماسٹر سرکیڈین گھڑی سپراچیسمٹک نیوکلئس (ایس سی این) کے اندر موجود ہوتی ہے، جو تقریبا 20,000 نیوران کا ایک دو طرفہ اعصابی مجموعہ ہے۔ ایس سی این خود ہائپوتھلمس میں واقع ہے، جو دماغ کا ایک چھوٹا سا علاقہ ہے جو براہ راست آپٹک کیسم کے اوپر واقع ہے، جہاں یہ ریٹنا میں خصوصی فوٹو حساس گینگلیئن خلیوں سے ریٹینو ہائپوتھامک ٹریکٹ کے ذریعے ان پٹ وصول کرتا ہے۔ ایس سی این "سلیو آسکیلیٹرز" کو ہم آہنگ کرکے پورے جسم میں کنٹرول برقرار رکھتا ہے، جو اپنی قریب 24 گھنٹے کی تال کی نمائش کرتے ہیں اور مقامی بافتوں میں سرکیڈین مظاہر کو کنٹرول کرتے ہیں۔ انٹر سیلولر سگنلنگ میکانزم جیسے ویسو ایکٹیو آنتوں کے پیپٹائڈ کے ذریعے، ایس سی این دوسرے ہائپوتھامک نیوکلئی اور پائنل گلینڈ کو جسم کے درجہ حرارت اور کورٹیسول اور میلاٹونن جیسے ہارمونز کی پیداوار میں ترمیم کرنے کا اشارہ کرتا ہے۔ یہ ہارمونز گردش کے نظام میں داخل ہوتے ہیں، اور پورے حیاتیات میں گھڑی سے چلنے والے اثرات کو جنم دیتے ہیں۔ تاہم، یہ واضح نہیں ہے کہ کون سا سگنل (یا سگنلز) پورے جسم میں بافتوں میں موجود بہت سی بائیو کیمیکل گھڑیوں کو بنیادی طور پر داخل کرتا ہے۔ مزید تفصیلات کے لیے نیچے سیکشن "ریگولیشن آف سرکیڈین آسکیلیٹرز" دیکھیں۔ ٹرانسکرپشنل اور غیر ٹرانسکرپشنل کنٹرول اعلی یوکرائٹس میں سرکیڈین تال کی جینیاتی بنیاد کے ثبوت کا آغاز 1971 میں رون کونوپکا اور سیمور بینزر کے ذریعہ مکمل کی گئی فارورڈ جینیاتی اسکرینوں سے ڈروسفیلا میلانوگاسٹر میں پیریڈ (فی) لوکس کی دریافت کے ساتھ ہوا۔ ڈروسفیلا کلاک جینز پر فی سرکیڈین میوٹینٹس اور اضافی میوٹیشنز کے تجزیے کے ذریعے، ٹرانسکرپشن اور ترجمہ کے مثبت اور منفی آٹوریگولیٹری فیڈ بیک لوپس پر مشتمل ایک ماڈل تجویز کیا گیا ہے۔ کور سرکیڈین 'کلاک' جینز کی تعریف ایسے جینز کے طور پر کی جاتی ہے جن کے پروٹین کی مصنوعات سرکیڈین تال کی نسل اور ضابطے کے لیے ضروری اجزاء ہوتے ہیں۔ ممالیہ جانوروں اور دیگر حیاتیات میں بھی اسی طرح کے نمونے تجویز کیے گئے ہیں۔ تاہم، سائانوبیکٹیریا کے مطالعے نے گھڑی کے طریقہ کار کے بارے میں ہمارے نقطہ نظر کو تبدیل کر دیا، کیونکہ کونڈو اور ان کے ساتھیوں نے پایا کہ یہ واحد خلیے والے جاندار نقل کی عدم موجودگی میں 24 گھنٹے کا درست وقت برقرار رکھ سکتے ہیں، یعنی۔ تال کے لیے ٹرانسکرپشن-ٹرانسلیشن آٹوریگولیٹری فیڈ بیک لوپ کی کوئی ضرورت نہیں تھی۔ مزید برآں، اس گھڑی کو ٹیسٹ ٹیوب (یعنی سیل اجزاء کی عدم موجودگی میں) میں دوبارہ تعمیر کیا گیا تھا، جس سے یہ ثابت ہوتا ہے کہ جینیاتی فیڈ بیک سرکٹس کی ضرورت کے بغیر درست 24 گھنٹے کی گھڑیاں بنائی جا سکتی ہیں۔ تاہم، یہ طریقہ کار صرف سائانوبیکٹیریا پر لاگو ہوتا تھا نہ کہ عام پر۔ 2011 میں، کیمبرج یونیورسٹی میں ریڈی لیبارٹری سے تفہیم میں ایک بڑی پیشرفت ہوئی۔ اس گروپ نے خلیوں میں ریڈوکس پروٹین (پیرو آکسیریڈاکسن) میں سرکیڈین تال دریافت کی جن میں نیوکلئس کی کمی تھی-انسانی سرخ خون کے خلیات۔ ان خلیوں میں، کوئی نقل یا جینیاتی سرکٹ نہیں تھے، اور اس وجہ سے کوئی فیڈ بیک لوپ نہیں تھا۔ اسی طرح کے مشاہدات سمندری طحالب میں اور اس کے بعد چوہے کے سرخ خون کے خلیوں میں کیے گئے۔ اس سے بھی اہم بات یہ ہے کہ ریڈوکس کے ارتعاش جیسا کہ پیرو آکسیریڈوکسن تالوں سے ظاہر ہوتا ہے اب زندگی کی متعدد دور دراز ریاستوں (یوکیریوٹس، بیکٹیریا اور آرکیا) میں دیکھے گئے ہیں، جو ارتقائی درخت کو ڈھانپتے ہیں۔ لہذا، ریڈوکس گھڑیاں دادا گھڑی لگتی ہیں، اور جینیاتی فیڈ بیک سرکٹس سیل اور ٹشو فزیولوجی اور رویے کو کنٹرول کرنے کے لیے اہم آؤٹ پٹ میکانزم ہیں۔ لہذا، گھڑی کے ماڈل کو ٹرانسکرپشنل سرکٹس اور غیر ٹرانسکرپشنل عناصر جیسے کہ ریڈوکس آسلیشنز اور پروٹین فاسفوریلیشن سائیکلوں دونوں کے درمیان تعامل کی پیداوار کے طور پر سمجھا جانا چاہیے۔ ممالیہ گھڑیاں انسانی سرکیڈین گھڑی کے معروف اجزاء کے سلیکٹو جین ناک ڈاؤن سے ظاہر ہوتا ہے کہ فعال معاوضہ میکانزم اور فالتو پن دونوں کو گھڑی کے کام کو برقرار رکھنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ قدرتی طور پر پائے جانے والے، کیمیائی طور پر متاثر، اور ٹارگٹڈ ناک آؤٹ میوٹیشنز، اور مختلف تقابلی جینومک طریقوں کو پناہ دینے والے جانوروں پر تجربات کے ذریعے کئی ممالیہ گھڑی جینوں کی شناخت اور خصوصیات کی گئی ہیں۔ شناخت شدہ گھڑی کے اجزاء کی اکثریت ٹرانسکرپشنل ایکٹیویٹرز یا ریپریسرز ہیں جو پروٹین کے استحکام اور نیوکلیئر ٹرانسلوکیشن میں ترمیم کرتے ہیں اور دو انٹرلاکنگ فیڈ بیک لوپس بناتے ہیں۔ پرائمری فیڈ بیک لوپ میں، بنیادی ہیلکس-لوپ-ہیلکس (بی ایچ ایل ایچ)-پی اے ایس (پیریڈ-آرنٹ-سنگل مائنڈڈ) ٹرانسکرپشن فیکٹر فیملی، سی ایل او سی کے اور بی ایم اے ایل 1 کے ممبران، سائٹوپلازم میں ہیٹروڈائمیرائز ہوتے ہیں تاکہ ایک کمپلیکس تشکیل پائے جو، نیوکلئس میں ٹرانسلوکیشن کے بعد، ٹارگٹ جینز جیسے کور کلاک جینز 'پیریڈ' جینز (پی ای آر 1، پی ای آر 2، اور پی ای آر 3) اور دو کرپٹوکروم جینز (سی آر وائی 1 اور سی آر وائی 2) کی ٹرانسکرپشن شروع کرتا ہے۔ منفی فیڈ بیک پی ای آر کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے: کری ہیٹروڈائمر جو کلاک: بی ایم اے ایل 1 کمپلیکس کی سرگرمی کو روک کر اپنی نقل کو دبانے کے لیے نیوکلئس میں واپس منتقل ہو جاتے ہیں۔ ایک اور ریگولیٹری لوپ اس وقت متحرک ہوتا ہے جب CLOCK: BMAL1 ہیٹروڈائمرز دو ریٹینوک ایسڈ سے متعلق یتیم نیوکلیئر ریسیپٹرز، ریو-ایربا اور رورا کی نقل کو چالو کرتے ہیں۔ آر ای وی-ای آر بی اے اور آر او آر اے بعد میں بیمل 1 پروموٹر میں موجود ریٹینوک ایسڈ سے متعلق یتیم رسیپٹر رسپانس عناصر (آر او آر ای) کو باندھنے کے لیے مقابلہ کرتے ہیں۔ آر او آر ای کے بعد کے بائنڈنگ کے ذریعے، آر او آر اور آر ای وی-ای آر بی کے اراکین بمال 1 کو ریگولیٹ کرنے کے قابل ہیں۔ جب کہ آر او آر بمال 1 کی نقل کو چالو کرتے ہیں، آر ای وی-ای آر بی اسی نقل کے عمل کو دبانے لگتے ہیں۔ لہذا، بیمل 1 کا سرکیڈین ارتعاش مثبت اور منفی دونوں طرح سے آر او آر اور آر ای وی-ای آر بی کے ذریعے منظم کیا جاتا ہے۔ کیڑے کی گھڑیاں ڈی۔ میلانوگاسٹر میں، جین سائیکل (سی وائی سی) ممالیہ جانوروں میں بی ایم اے ایل 1 کا آرتھولوگ ہے۔ اس طرح، کلاک-سی وائی سی ڈائمر سرکیڈین جین کی نقل کو فعال کرتے ہیں۔ جین ٹائم لیس (ٹی آئی ایم) ممالیہ سی آر وائی کے لیے بطور انفیکٹر آرتھولوگ ہے۔ ڈی۔ میلانوگاسٹر سی آر وائی اس کے بجائے فوٹو ریسیپٹر کے طور پر کام کرتا ہے۔ مکھیوں میں، سی ایل کے-سی وائی سی صرف نقل کے وقت سرکیڈین ریگولیٹڈ جینز کے پروموٹروں سے منسلک ہوتا ہے۔ ایک مستحکم لوپ بھی موجود ہے جہاں جین ورلی (وی آر آئی) روکتا ہے جبکہ پی اے آر-ڈومین پروٹین-1 (پی ڈی پی 1) کلاک ٹرانسکرپشن کو چالو کرتا ہے۔ فنگل گھڑیاں فلیمینٹس فنگس این۔ کراسا میں، گھڑی کا طریقہ کار ممالیہ جانوروں اور مکھیوں کے مترادف، لیکن غیر آرتھولوگس ہے۔ پودوں کی گھڑیاں پودوں میں موجود سرکیڈین گھڑی کے اجزاء جانوروں، پھپھوندی یا بیکٹیریل گھڑیوں کے اجزاء سے بالکل مختلف ہوتے ہیں۔ پلانٹ کی گھڑی جانوروں کی گھڑی سے تصوراتی مماثلت رکھتی ہے جس میں یہ انٹرلاکنگ ٹرانسکرپشنل فیڈ بیک لوپس کی ایک سیریز پر مشتمل ہوتی ہے۔ گھڑی میں شامل جین دن کے ایک مقررہ وقت پر اپنے عروج کے اظہار کو ظاہر کرتے ہیں۔ پودے کی گھڑی میں شناخت ہونے والے پہلے جین TOC1، CCA1 اور LHY تھے۔ سی سی اے 1 اور ایل ایچ وائی جینوں کا چوٹی کا اظہار صبح کے وقت ہوتا ہے، اور ٹی او سی 1 جین کا چوٹی کا اظہار تقریبا شام کے وقت ہوتا ہے۔ سی سی اے 1/ایل ایچ وائی اور ٹی او سی 1 پروٹین ایک دوسرے کے جین کے اظہار کو دبانے لگتے ہیں۔ نتیجہ یہ ہے کہ جیسے ہی سی سی اے 1/ایل ایچ وائی پروٹین کی سطح طلوع آفتاب کے بعد کم ہونا شروع ہوتی ہے، یہ ٹی او سی 1 جین پر جبر جاری کرتی ہے، جس سے ٹی او سی 1 اظہار اور ٹی او سی 1 پروٹین کی سطح میں اضافہ ہوتا ہے۔ جیسے جیسے ٹی او سی 1 پروٹین کی سطح میں اضافہ ہوتا ہے، یہ سی سی اے 1 اور ایل ایچ وائی جین کے اظہار کو مزید دبا دیتا ہے۔ اس ترتیب کے برعکس صبح کے وقت سی سی اے 1 اور ایل ایچ وائی جینوں کے چوٹی کے اظہار کو دوبارہ قائم کرنے کے لیے راتوں رات ہوتا ہے۔ گھڑی میں بہت زیادہ پیچیدگی پیدا ہوتی ہے، جس میں متعدد لوپس ہوتے ہیں جن میں پی آر آر جینز، ایوننگ کمپلیکس اور ہلکے حساس گیگانٹیا اور زیٹلپ پروٹین شامل ہوتے ہیں۔ بیکٹیریل گھڑیاں بیکٹیریل سرکیڈین تالوں میں، سیانوبیکٹیریل کائی سی پروٹین کے فاسفوریلیشن کے ارتعاش کو کائی اے، کائی بی، اور اے ٹی پی کے ساتھ کائی سی کو انکیوبیٹ کرکے سیل فری سسٹم (ایک ان وٹرو کلاک) میں دوبارہ تشکیل دیا گیا۔ نقل کے بعد کی ترمیم ایک طویل عرصے تک یہ سوچا جاتا تھا کہ سرکیڈین گھڑی کی تشکیل کرنے والے ٹرانسکرپشنل ریگولیٹرز کے ذریعہ چلنے والے ٹرانسکرپشنل ایکٹیویشن/جبر سائیکل ممالیہ جانوروں میں سرکیڈین جین کے اظہار کے لیے اہم محرک قوت تھے۔ حال ہی میں، تاہم، یہ اطلاع دی گئی تھی کہ صرف 22 ٪ میسنجر آر این اے سائیکلنگ جین ڈی نووو ٹرانسکرپشن کے ذریعے چلائے جاتے ہیں۔ تال پروٹین کے اظہار کو چلانے والے آر این اے سطح کے پوسٹ ٹرانسکرپشنل میکانزم کی بعد میں اطلاع دی گئی، جیسے کہ ایم آر این اے پولیڈینایلیشن ڈائنامکس۔ فوسٹن اور ساتھی کارکنوں نے ایم آر این اے (خاص طور پر خود گھڑی کی نقل) کے اندر اندرونی اڈینوسینز (ایم 6 اے) کی میتھیلیشن کو سرکیڈین دور کے کلیدی ریگولیٹر کے طور پر شناخت کیا۔ سیلولر میتھیلیشنز کی فارماکولوجیکل روک تھام کے ذریعے ایم 6 اے میتھیلیشن کی روک تھام یا زیادہ خاص طور پر ایم 6 اے میتھیلیز میٹل 3 کی ایس آئی آر این اے کی ثالثی سے خاموش ہونے سے سرکیڈین دور کی ڈرامائی لمبائی ہوئی۔ اس کے برعکس، وٹرو میں میٹل 3 کے حد سے زیادہ اظہار کی وجہ سے مدت کم ہو گئی۔ ان مشاہدات نے سرکیڈین گھڑی کے آر این اے کی سطح کے بعد کے نقل و حمل کے ضابطے کی اہمیت کو واضح طور پر ظاہر کیا، اور بیک وقت (ایم 6 اے) آر این اے میتھیلیشن کے جسمانی کردار کو قائم کیا۔ ترجمہ کے بعد کی ترمیم گھڑیوں میں آٹوریگولیٹری فیڈ بیک لوپس ایک سائیکل کو مکمل کرنے میں تقریبا 24 گھنٹے لگتے ہیں اور ایک سرکیڈین مالیکیولر کلاک تشکیل دیتے ہیں۔ 24 گھنٹے کی سالماتی گھڑی کی یہ نسل ترجمہ کے بعد کی تبدیلیوں جیسے کہ فاسفوریلیشن، سومویلیشن، ہسٹون ایسیٹیلیشن اور میتھیلیشن، اور ہر جگہ ہونے والی تبدیلیوں سے چلتی ہے۔ ریورسیبل فاسفوریلیشن اہم عمل جیسے نیوکلیئر انٹری، پروٹین کمپلیکس کی تشکیل اور پروٹین کے انحطاط کو منظم کرتا ہے۔ ان میں سے ہر عمل مدت کو ~ 24 گھنٹے پر رکھنے میں نمایاں طور پر معاون ہے اور مذکورہ بالا کور کلاک پروٹین کے استحکام کو متاثر کرکے سرکیڈین گھڑی کی درستگی فراہم کرتا ہے۔ اس طرح، جب کہ ٹرانسکرپشنل ریگولیشن تال پر مبنی آر این اے کی سطح پیدا کرتا ہے، ریگولیٹڈ پوسٹ ٹرانسلیشنل ترمیم پروٹین کی کثرت، سب سیلولر لوکلائزیشن، اور پی ای آر اور سی آر وائی کی ریپریسر سرگرمی کو کنٹرول کرتی ہے۔ کلاک جینوں کے ترجمے کے بعد کی ترمیم کے لیے ذمہ دار پروٹینوں میں کیسین کینیز فیملی ممبران (کیسین کینیز 1 ڈیلٹا (CSNK1D) اور کیسین کینیز 1 ایپسلون (CSNK1E) اور F-باکس لیوسین سے بھرپور ریپیٹ پروٹین 3 (FBXL3) شامل ہیں۔ ممالیہ جانوروں میں، CSNK1E اور CSNK1D اہم عوامل ہیں جو بنیادی سرکیڈین پروٹین کے کاروبار کو منظم کرتے ہیں۔ ان میں سے کسی بھی پروٹین پر تجرباتی ہیرا پھیری کے نتیجے میں سرکیڈین ادوار پر ڈرامائی اثرات مرتب ہوتے ہیں، جیسے کہ تبدیل شدہ کینیز سرگرمیاں اور مختصر سرکیڈین ادوار کا سبب بنتی ہیں، اور سرکیڈین گھڑی کے بنیادی میکانزم کے اندر ترجمہ کے بعد کے ضابطے کی اہمیت کو مزید ظاہر کرتی ہے۔ یہ تغیرات انسانوں میں خاص دلچسپی کا باعث بن چکے ہیں کیونکہ وہ نیند کے جدید مرحلے کی خرابی میں ملوث ہیں۔ ترجمہ کے بعد کے ضابطے کی ایک اور سطح کے طور پر بی ایم اے ایل 1 کی ایک چھوٹی سی یوبیکیوٹین سے متعلق ترمیم پروٹین ترمیم بھی تجویز کی گئی ہے۔ سرکیڈین آسکیلیٹرز کا ضابطہ سرکیڈین آسکیلیٹرز محض آسکیلیٹر ہوتے ہیں جن کی مدت تقریبا 24 گھنٹے ہوتی ہے۔ ہلکے محرک کے جواب میں، جسم ایک ایسے نظام اور راستوں کے نیٹ ورک سے مطابقت رکھتا ہے جو حیاتیاتی دن اور رات کا تعین کرنے کے لیے مل کر کام کرتے ہیں۔ ترجمہ کے بعد کے ریگولیشن میکانزم کی ایک رینج پر گھڑی کے عین مطابق دورانیے کو برقرار رکھنے میں شامل ریگولیٹری نیٹ ورک۔ سرکیڈین آسکیلیٹرز کو فاسفوریلیشن، ایس یو ایم اوائیلیشن، یوبیکیوٹیشن، اور ہسٹون ایسیٹیلیشن اور ڈیسیٹیلیشن کے ذریعے ریگولیٹ کیا جا سکتا ہے، ہسٹون دم کی کوولینٹ ترمیم جو کرومیٹن ڈھانچوں کی سطح کو کنٹرول کرتی ہے جس کی وجہ سے جین کا زیادہ آسانی سے اظہار ہوتا ہے۔ پروٹین ڈھانچے کی میتھیلیشن ایک میتھائل گروپ کا اضافہ کرتی ہے اور پروٹین فنکشن یا جین کے اظہار کو منظم کرتی ہے اور ہسٹون میں میتھیلیشن جین کے اظہار کو یا تو دبایا جاتا ہے یا ڈی این اے کی ترتیب کو تبدیل کرکے چالو کیا جاتا ہے۔ ہسٹون ایک ایسیٹیلیشن، میتھیلیشن اور فاسفوریلیشن کے عمل سے گزرتے ہیں لیکن بڑی ساختی اور کیمیائی تبدیلیاں اس وقت ہوتی ہیں جب انزائم ہسٹون ایسیٹیل ٹرانسفرسیس (ایچ اے ٹی) اور ہسٹون ڈیسیٹیلسیس (ایچ ڈی اے سی) ہسٹون سے ایسیٹیل گروپوں کو شامل یا ہٹا دیتے ہیں جس کی وجہ سے ڈی این اے کے اظہار میں بڑی تبدیلی آتی ہے۔ ڈی این اے کے اظہار کو تبدیل کرکے، ہسٹون ایسیٹیلیشن اور میتھیلیشن اس بات کو منظم کرتے ہیں کہ سرکیڈین آسکیلیٹر کیسے کام کرتا ہے۔ فوسٹن اور ساتھی کارکنوں نے ممالیہ جانوروں میں سرکیڈین آسکیلیٹر کے ضابطے کو پیچیدگی کی ایک نئی پرت فراہم کی جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ نیوکلئس سے باہر بالغ ایم آر این اے کی موثر برآمد کے لیے آر این اے میتھیلیشن ضروری تھا: آر این اے میتھیلیشن کی روک تھام گھڑی جین ٹرانسکرپٹ کے جوہری برقرار رکھنے کا سبب بنی، جس کی وجہ سے طویل سرکیڈین مدت ہوتی ہے۔ گھڑیوں کی ایک اہم خصوصیت بیرونی محرکات کے ساتھ ہم آہنگ ہونے کی ان کی صلاحیت ہے۔ جسم کے تقریبا ہر خلیے میں سیل خود مختار آسکیلیٹرز کی موجودگی سے یہ سوال پیدا ہوتا ہے کہ یہ آسکیلیٹرز عارضی طور پر کیسے مربوط ہوتے ہیں۔ ممالیہ جانوروں میں پردیی گھڑیوں کے لیے عالمگیر وقت کے اشاروں کی تلاش سے بنیادی داخلی اشارے جیسے کھانا کھلانے، درجہ حرارت اور آکسیجن حاصل ہوئے ہیں۔ کھانا کھلانے کی تال اور درجہ حرارت کے چکروں دونوں کو پردیی گھڑیوں کو ہم آہنگ کرنے اور یہاں تک کہ انہیں دماغ میں ماسٹر کلاک سے بے جوڑ کرنے کے لیے دکھایا گیا تھا (مثال کے طور پر، دن کے وقت محدود کھانا)۔ حال ہی میں، کلچر شدہ خلیوں میں گھڑیوں کو ہم آہنگ کرنے کے لیے آکسیجن کی تال پائی گئی۔ نظام حیاتیات ارتعاش کے طریقہ کار کو واضح کرنے کے لیے نقطہ نظر نظام حیاتیات کا استعمال کرتے ہوئے جدید تجرباتی طریقوں نے حیاتیاتی گھڑیوں میں بہت سے نئے اجزاء کی نشاندہی کی ہے جو اس بارے میں ایک مربوط نظریہ پیش کرتے ہیں کہ حیاتیات سرکیڈین ارتعاش کو کس طرح برقرار رکھتے ہیں۔ حال ہی میں، بیگز اور دیگر۔ انسانی سرکیڈین گھڑی میں نیٹ ورک کی خصوصیات کو بیان کرنے کے لیے "جین ڈوزج نیٹ ورک اینالیسس" (جی ڈی این اے) کے نام سے ایک نئی حکمت عملی تیار کی جو جینیاتی خلل کے خلاف کسی جاندار کی مضبوطی میں معاون ہے۔ اپنے مطالعے میں، مصنفین نے امورت انسانی آسٹیوسرکوما یو 2 او ایس خلیوں کے اندر گھڑی کے اجزاء کے جین کے اظہار میں خوراک پر منحصر تبدیلیوں کو متاثر کرنے کے لیے چھوٹے مداخلت کرنے والے آر این اے (ایس آئی آر این اے) کا استعمال کیا تاکہ ممالیہ سرکیڈین گھڑی میں معروف بائیو کیمیکل رکاوٹوں کے مطابق جین ایسوسی ایشن نیٹ ورک بنایا جا سکے۔ ایس آئی آر این اے کی متعدد خوراکوں کو استعمال کرنے سے ان کے مقداری پی سی آر نے سرکیڈین گھڑی کی متعدد نیٹ ورک خصوصیات کو بے نقاب کرنے کے لیے طاقت حاصل کی، جس میں جین کے اظہار کے متناسب ردعمل، تعامل کرنے والے ماڈیولز کے ذریعے سگنل کا پھیلاؤ، اور جین کے اظہار میں تبدیلیوں کے ذریعے معاوضہ شامل ہیں۔ ایس آئی آر این اے سے متاثر ہونے والی خلل کے بعد نیچے کی طرف جین کے اظہار میں متناسب ردعمل سے اظہار کی سطحوں کا انکشاف ہوا جو جین کو گرائے جانے کے حوالے سے فعال طور پر تبدیل کیے گئے تھے۔ مثال کے طور پر، جب بیمل 1 کو خوراک پر منحصر انداز میں گرایا گیا تو ریو-ایربا الفا اور ریو-ایربا بیٹا ایم آر این اے کی سطح کو لکیری، متناسب انداز میں کم ہوتے دکھایا گیا۔ اس نے پچھلے نتائج کی تائید کی کہ بیمل 1 براہ راست ریو-ارب جینوں کو چالو کرتا ہے اور مزید تجویز کرتا ہے کہ بیمل 1 ریو-ارب اظہار میں ایک مضبوط معاون کے طور پر ہے۔ اس کے علاوہ، جی ڈی این اے طریقہ کار نے سرکیڈین نیٹ ورکس میں حیاتیاتی ریلے میکانزم کا مطالعہ کرنے کے لیے ایک فریم ورک فراہم کیا جس کے ذریعے ماڈیول جین کے اظہار میں تبدیلیوں کا اظہار کرتے ہیں۔ مصنفین نے ایکٹیویٹرز اور ریپریسرز کے درمیان تعاملات کے ذریعے سگنل کے پھیلاؤ کا مشاہدہ کیا، اور کئی کلاک جین ریپریسرز کے درمیان یک طرفہ متوازی معاوضے کو بے نقاب کیا-مثال کے طور پر، جب پی ای آر 1 ختم ہو جاتا ہے، تو ریو-اربس میں اضافہ ہوتا ہے، جو بدلے میں بی ایم اے ایل 1 میں اظہار کو کم کرنے کے لیے سگنل پھیلاتا ہے، جو کہ ریو-ارب ریپریسرز کا ہدف ہے۔ کئی ٹرانسکرپشنل ریپریسرز کی ناک ڈاؤن کی جانچ پڑتال کرکے، جی ڈی این اے نے پیرالاگ معاوضے کا بھی انکشاف کیا جہاں جین پیرالاگس کو ایک فعال میکانزم کے ذریعے اپ ریگولیٹ کیا گیا تھا جس کے ذریعے جین فنکشن کو ناک ڈاؤن کے بعد غیر معمولی انداز میں تبدیل کیا جاتا ہے-یعنی، ایک جزو فنکشن کو برقرار رکھنے کے لیے کافی ہے۔ ان نتائج نے مزید تجویز کیا کہ کلاک نیٹ ورک مضبوطی فراہم کرنے اور فنکشن کو برقرار رکھنے کے لیے سادہ بے کار پن کے بجائے فعال معاوضہ میکانزم کا استعمال کرتا ہے۔ مختصرا، مصنفین نے تجویز پیش کی کہ مشاہدہ شدہ نیٹ ورک کی خصوصیات جینیاتی اور ماحولیاتی خلل کے پیش نظر گھڑی کے کام کو برقرار رکھنے کے لیے جینیاتی بفرنگ سسٹم کے طور پر کام کرتی ہیں۔ اس منطق پر عمل کرتے ہوئے، ہم سرکیڈین آسکیلیٹر میں نیٹ ورک کی خصوصیات کو تلاش کرنے کے لیے جینومکس کا استعمال کر سکتے ہیں۔ ایک اور مطالعہ ژانگ اور دیگر کے ذریعہ کیا گیا۔ لوسیفیریز رپورٹر جین کے اظہار کا استعمال کرتے ہوئے اضافی کلاک جینز اور ترمیم کاروں کی شناخت کے لیے یو 2 او ایس سیل لائن میں جینوم وسیع چھوٹے مداخلت کرنے والے آر این اے اسکرین کو بھی استعمال کیا۔ تقریبا 1000 جینوں کی دستک سے تال کے طول و عرض میں کمی واقع ہوئی۔ مصنفین نے ثانوی اسکرینوں میں مدت کی لمبائی یا بڑھتے ہوئے طول و عرض پر سینکڑوں طاقتور اثرات پائے اور ان کی تصدیق کی۔ ان جینوں کے ذیلی سیٹ کی خصوصیت نے آسکیلیٹر فنکشن پر خوراک پر منحصر اثر کا مظاہرہ کیا۔ پروٹین انٹرایکشن نیٹ ورک کے تجزیے سے پتہ چلتا ہے کہ درجنوں جین مصنوعات براہ راست یا بالواسطہ طور پر معروف گھڑی کے اجزاء سے وابستہ تھیں۔ راستے کے تجزیے سے پتہ چلتا ہے کہ یہ جین انسولین اور ہیج ہاگ سگنلنگ راستے، سیل سائیکل، اور فولیٹ میٹابولزم کے اجزاء کے لیے زیادہ نمائندگی کرتے ہیں۔ اعداد و شمار کے ساتھ مل کر یہ ظاہر ہوتا ہے کہ ان میں سے بہت سے راستے گھڑی سے منظم ہیں، ژانگ اور دیگر۔ یہ مانا گیا کہ گھڑی سیلولر فنکشن کے بہت سے پہلوؤں کے ساتھ باہم جڑی ہوئی ہے۔ ایک نظام حیاتیات کا نقطہ نظر سرکیڈین تالوں کو سیلولر مظاہر سے منسلک کر سکتا ہے جو اصل میں سرکیڈین ارتعاش کے ریگولیٹرز نہیں سمجھے جاتے تھے۔ مثال کے طور پر، این ایچ ایل بی آئی میں 2014 کی ایک ورکشاپ نے نئے سرکیڈین جینومک نتائج کا جائزہ لیا اور باڈی کلاک اور بہت سے مختلف سیلولر عمل کے درمیان انٹرفیس پر تبادلہ خیال کیا۔ سرکیڈین گھڑیوں میں تغیر اگرچہ ایک عین مطابق 24 گھنٹے کی سرکیڈین گھڑی بہت سے حیاتیات میں پائی جاتی ہے، لیکن یہ عالمگیر نہیں ہے۔ اونچے آرکٹک یا اونچے آرکٹک میں رہنے والے جاندار تمام موسموں میں شمسی وقت کا تجربہ نہیں کرتے ہیں، حالانکہ خیال کیا جاتا ہے کہ زیادہ تر 24 گھنٹے کے قریب سرکیڈین تال کو برقرار رکھتے ہیں، جیسے کہ ٹورپور کے دوران ریچھ۔ زمین کا زیادہ تر بائیو ماس تاریک بایوسفیئر میں رہتا ہے، اور اگرچہ یہ جاندار تال پر مبنی فزیولوجی کا مظاہرہ کر سکتے ہیں، ان حیاتیات کے لیے غالب تال سرکیڈین ہونے کا امکان نہیں ہے۔ مشرقی-مغربی ہجرت کرنے والے جانداروں کے لیے-اور خاص طور پر وہ جاندار جو دنیا کا چکر لگاتے ہیں-مطلق 24 گھنٹے کا مرحلہ مہینوں، موسموں یا سالوں میں انحراف کر سکتا ہے۔ کچھ مکڑیاں غیر معمولی طور پر لمبی یا مختصر سرکیڈین گھڑیاں دکھاتی ہیں۔ مثال کے طور پر، کچھ ٹریش لائن آرب ویورز کے پاس 18.5-hour سرکیڈین گھڑیاں ہوتی ہیں، لیکن پھر بھی وہ 24 گھنٹے کے چکر میں داخل ہونے کے قابل ہوتے ہیں۔ یہ موافقت مکڑیوں کو طلوع آفتاب سے پہلے سب سے زیادہ متحرک رہنے کی اجازت دے کر شکاریوں سے بچنے میں مدد کر سکتی ہے۔ سیاہ بیواؤں کی گھڑیاں آرتھمک ہوتی ہیں، شاید تاریک ماحول کے لیے ان کی ترجیح کی وجہ سے۔ کیمیائی گھڑی کیمیائی ارتعاش حوالہ جات بیرونی روابط سرکیڈین اسکرین سرچ سرکیڈین تال ارتعاش بھی دیکھیں۔