Rhomboid protease
رومبوئڈ پروٹیسیس انزائموں کا ایک خاندان ہے جو تقریبا تمام پرجاتیوں میں موجود ہے۔ وہ پروٹیسیس ہیں: وہ دوسرے پروٹین کی پولی پیپٹائڈ زنجیر کو کاٹتے ہیں۔ یہ پروٹولائٹک کلیویج خلیوں میں ناقابل واپسی ہے، اور سیلولر ریگولیشن کی ایک اہم قسم ہے۔ اگرچہ پروٹیسیس انزائم کی ابتدائی اور بہترین مطالعہ شدہ کلاس میں سے ایک ہیں، رومبوائڈز کا تعلق بہت حال ہی میں دریافت ہونے والی قسم سے ہے: انٹرا میمبرین پروٹیسیس۔ انٹرا میمبرین پروٹیسیس کے بارے میں جو چیز منفرد ہے وہ یہ ہے کہ ان کے فعال مقامات سیل میمبرین کی لپڈ بائی لیئر میں دفن ہوتے ہیں، اور وہ اپنے ٹرانس میمبرین ڈومینز کے اندر دوسرے ٹرانس میمبرین پروٹین کو الگ کرتے ہیں۔ تمام پروٹینوں میں سے تقریبا 30 فیصد میں ٹرانس میمبرین ڈومینز ہوتے ہیں، اور ان کی منظم پروسیسنگ کے اکثر بڑے حیاتیاتی نتائج ہوتے ہیں۔ اس کے مطابق، رومبوئڈز بہت سے اہم سیلولر عمل کو منظم کرتے ہیں، اور انسانی بیماریوں کی ایک وسیع رینج میں شامل ہو سکتے ہیں۔ انٹرا میمبرین پروٹیسیس رومبوئڈز انٹرا میمبرین سیرائن پروٹیسیس ہیں۔ انٹرا میمبرین پروٹیز کی دیگر اقسام بالترتیب ایسپرٹائل اور میٹالو پروٹیز ہیں۔ پریسینلنز اور سگنل پیپٹائڈ پیپٹائڈیز نما خاندان، جو انٹرا میمبرین ایسپرٹائل پروٹیسیس ہیں، کلییو سبسٹریٹس جن میں نوچ ریسیپٹر اور امیلوئڈ پریکسرر پروٹین شامل ہیں، جو الزائمر کی بیماری میں ملوث ہے۔ سائٹ-2 پروٹیز خاندان، جو انٹرا میمبرین میٹالوپروٹیز ہیں، دیگر چیزوں کے علاوہ کولیسٹرول کی حیاتیاتی ترکیب اور بیکٹیریا میں تناؤ کے ردعمل کو منظم کرتے ہیں۔ مختلف انٹرا میمبرین پروٹیز خاندان ارتقاء اور میکانکی طور پر غیر متعلقہ ہیں، لیکن واضح مشترکہ فعال موضوعات ہیں جو انہیں جوڑتے ہیں۔ رومبوئڈز شاید بہترین خصوصیت والی کلاس ہیں۔ رومبوئڈز کا نام سب سے پہلے پھلوں کی مکھی ڈروسفیلا میں ایک تغیر کے نام پر رکھا گیا تھا، جو ایک مشہور جینیاتی اسکرین میں دریافت ہوا جس کی وجہ سے کرسٹیئن نیسلین-وولہارڈ اور ایرک ویسچاؤس کو نوبل انعام ملا۔ اس اسکرین میں انہیں اسی طرح کے فینوٹائپز کے ساتھ متعدد میوٹینٹ ملے: 'پوائنٹٹی' جنین کے سر کے کنکال۔ انہوں نے ان میں سے ہر ایک کا نام ایک واضح تھیم والے نام سے رکھا-ایک رومبوئڈ تھا۔ سب سے پہلے یہ دیکھا گیا کیونکہ ایک اتپریورتن نے نشوونما میں خلل ڈالا، جینیاتی تجزیے نے بعد میں ثابت کیا کہ جینوں کا یہ گروپ ایپیڈرمل گروتھ فیکٹر (ای جی ایف) ریسیپٹر سگنلنگ پاتھ وے کے ممبر تھے، اور اس سگنل کو پیدا کرنے کے لیے رومبوئڈ کی ضرورت تھی جو ای جی ایف ریسیپٹر کو چالو کرتا ہے۔ رمبوئڈ کے مالیکیولر فنکشن کو بے نقاب ہونے میں تھوڑا زیادہ وقت لگا لیکن جینیات اور مالیکیولر تکنیکوں کے امتزاج سے یہ دریافت ہوئی کہ ڈروسفیلا رمبوئڈ اور خاندان کے دیگر افراد پہلے معروف انٹرا میمبرین سیرائن پروٹیسیس تھے۔ فنکشن رومبوئڈز کو سب سے پہلے پروٹیسیس کے طور پر دریافت کیا گیا جو ڈروسفیلا میں ای جی ایف رسیپٹر سگنلنگ کو منظم کرتے ہیں۔ گروتھ فیکٹر اسپٹز کے ایکسٹرا سیلولر ڈومین کو اس کے ٹرانس میمبرین پریکسر سے جاری کرنے سے، رومبوئڈ سگنلنگ کو متحرک کرتا ہے۔ تب سے، بہت سے دیگر اہم حیاتیاتی افعال تجویز کیے گئے ہیں۔ بعد میں، ڈروسفیلاس رومبوئڈ-1 کو پہلے سے دریافت شدہ میکانزم کے ایک نئے فنکشن کے ذریعے نیند کو منظم کرنے کے لیے دکھایا گیا۔ اگرچہ ڈروسفیلا کے مقابلے میں کم اچھی طرح سے قائم ہے، اس بات کے کچھ شواہد موجود ہیں کہ رومبوئڈز انسانوں سمیت ممالیہ جانوروں میں گروتھ فیکٹر سگنلنگ میں حصہ لے سکتے ہیں۔ انہیں افرین سگنلنگ، اینٹی کوگولنٹ پروٹین تھرومبوموڈولین کے پھٹنے اور زخم کی شفا یابی میں بھی ملوث کیا گیا ہے۔ تمام یوکرائٹس میں مائٹوکونڈریل رومبوئڈ ہوتا ہے۔ خمیر میں یہ انسانی او پی اے 1 کے آرتھولوگ ایم جی ایم 1 پی نامی ڈائنامین جیسے جی ٹی پیز کے کلیویج کے ذریعے جھلی فیوژن کو منظم کرکے مائٹوکونڈریل فنکشن اور مورفولوجی کو کنٹرول کرنے کے لیے دکھایا گیا ہے۔ ڈروسفیلا میں، مائٹوکونڈریل رومبوئڈ (رومبوئڈ-7) بھی مائٹوکونڈریل جھلی کے فیوژن کو منظم کرتا ہے۔ ڈروسفیلا اوپا 1 اور رومبوئڈ 7 کا تعلق خمیر کی طرح ہی ظاہر ہوتا ہے۔ ممالیہ جانوروں میں بھی، پی اے آر ایل، مائٹوکونڈریل رومبوئڈ کے میوٹینٹس میں مائٹوکونڈریل فنکشن میں خلل پڑتا ہے، لیکن افعال کی حد زیادہ پیچیدہ ہوتی ہے۔ پی اے آر ایل مائٹوکونڈریل کرسٹی کی دوبارہ تشکیل کو منظم کرتا ہے، سیل کی موت اور میٹابولزم میں ملوث ہوتا ہے، اور پارکنسنز کی بیماری میں ایک اہم کردار کے بڑھتے ہوئے ثبوت موجود ہیں۔ اپیکومپلیکسن پرجیویوں (بشمول پلازموڈیم، ایجنٹ جو ملیریا کا سبب بنتا ہے، اور ٹاکسوپلاسما) رمبوائڈز کو ہدف سیل سے منسلک ہونے اور داخلے کے درمیان تبدیلی کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، اور زیادہ تر مائکرونیم سے تیار ہونے والے چپکنے والے مائکرونیم سے رمبوائڈز کے ذریعے خارج ہوتے ہیں۔ رومبوئڈز کو دوسرے پرجیویوں کی روگجنیت میں بھی شامل کیا گیا ہے۔ خاص طور پر ٹاکسوپلاسما میں، کچھ سرپین رومبوئڈز کو روکتے ہیں۔ جڑواں ارجنائن پروٹین ٹرانسلوکیشن (ٹی اے ٹی) مشینری کے کام کے لیے گرام نیگیٹیو بیکٹیریا پروویڈینشیا اسٹوارٹی میں ایک رمبوئڈ کی ضرورت ہوتی ہے۔ رومبوئڈز ڈروسفیلا کی طرح کینورابڈائٹس ایلیگنس میں ای جی ایف رسیپٹر سگنلنگ کو کنٹرول کرتے ہیں۔ ساخت رومبوئڈز پہلے انٹرا میمبرین پروٹیسیس تھے جن کے لیے ایک ہائی ریزولوشن کرسٹل ڈھانچہ حل کیا گیا تھا۔ ان ڈھانچوں نے پیش گوئیوں کی تصدیق کی کہ رومبوئڈز میں چھ ٹرانس میمبرین ڈومینز کا مرکز ہوتا ہے، اور یہ کہ اتپریرک سائٹ کا انحصار سیرائن اور ہسٹائڈائن اتپریرک ڈائیڈ پر ہوتا ہے۔ ڈھانچوں نے یہ بھی وضاحت کی کہ کس طرح ایک پروٹولائٹک رد عمل، جس کے لیے پانی کے مالیکیولز کی ضرورت ہوتی ہے، لپڈ بائی لیئر کے ہائیڈروفوبک ماحول میں ہو سکتا ہے: جو انٹرا میمبرین پروٹیسیس کے مرکزی اسرار میں سے ایک ہے۔ رومبوئڈ پروٹیز کی فعال جگہ ہائیڈروفیلک انڈینٹیشن میں ہے، جو اصولی طور پر بلک حل سے پانی تک قابل رسائی ہے۔ تاہم، یہ تجویز کیا گیا ہے کہ اتپریرک کارکردگی کو یقینی بنانے کے لیے فعال جگہ کے نچلے حصے میں اتپریرک ڈائیڈ تک پانی کے مالیکیولز کی رسائی کو آسان بنانے کے لیے ایک معاون طریقہ کار ہو سکتا ہے۔ رمبوئڈ پروٹیز کی فعال جگہ کو اس کے چھ جزو ٹرانس میمبرین ہیلیسیس کے ذریعہ لپڈ بائی لیئر سے پس منظر میں محفوظ کیا جاتا ہے، جس سے پتہ چلتا ہے کہ رمبوئڈ فعال سائٹ تک سبسٹریٹ کی رسائی کو منظم کیا جاتا ہے۔ غیر یقینی صورتحال کا ایک شعبہ سبسٹریٹ تک رسائی کا راستہ رہا ہے۔ سبسٹریٹس کو ابتدائی طور پر ٹرانس میمبرین سیگمنٹس (TMSs) 1 اور 3 کے درمیان داخل ہونے کی تجویز پیش کی گئی تھی، لیکن موجودہ شواہد TMSs 2 اور 5 کے درمیان ایک متبادل رسائی نقطہ کی مضبوطی سے حمایت کرتے ہیں۔ اس تصور کی تائید اس حقیقت سے بھی ہوتی ہے کہ ٹی ایم ایس 5 میں تغیرات کا مالیکیول کے دوسرے خطوں کے برعکس رمبوئڈ کے تھرموڈینامک استحکام پر صرف معمولی اثر پڑتا ہے۔ بہت حال ہی میں، ایک انٹرا میمبرین پروٹیز کا پہلا شریک کرسٹل ڈھانچہ-ایسچریچیا کولی کا رومبوئڈ پروٹیز جی ایل پی جی کا ورژن-اور فعال سائٹ میں پابند ایک سبسٹریٹ سے ماخوذ پیپٹائڈ اس سبسٹریٹ تک رسائی کے ماڈل کی تصدیق کرتا ہے اور اسے بڑھاتا ہے اور دوسرے رومبوئڈ سپر فیملی پروٹین کے طریقہ کار کے لیے مضمرات فراہم کرتا ہے۔ ای کولی کا جی ایل پی جی اس کے کم انزائم/سبسٹریٹ بائنڈنگ وابستگی کے لیے غیر معمولی ہے۔ تاہم اس بات کی تفصیلات ابھی تک واضح نہیں ہیں کہ کس طرح سبسٹریٹ ٹی ایم ایس کو رومبوئڈ کے ذریعے پہچانا جا سکتا ہے۔ کچھ مصنفین تجویز کرتے ہیں کہ سبسٹریٹ تک رسائی میں رومبوئڈ کے مرکز کو کھولنے کے لیے ٹی ایم ایس 5 کی ایک بڑی پس منظر کی نقل مکانی کی حرکت شامل ہے۔ اس کے بجائے دیگر رپورٹس تجویز کرتی ہیں کہ ٹی ایم ایس 5 کی بڑی پس منظر حرکت کی ضرورت نہیں ہے، اور تجویز کرتی ہیں کہ ٹی ایم ایس 2 اور 5 کی سطح سبسٹریٹ ٹی ایم ایس کی شناخت میں ثالثی کرنے والے "انٹرا میمبرین ایکزوائٹ" کے طور پر کام کرتی ہے۔ ڈی سوزوکی میں رمبوئڈ آرتھولوگ Dsuz\ DS10 _ 00004507 ہے۔ انزیمیٹک خاصیت رومبوئڈز تمام ٹرانس میمبرین ڈومینز کو الگ نہیں کرتے ہیں۔ درحقیقت، وہ انتہائی مخصوص ہوتے ہیں، جن میں سبسٹریٹس کی ایک محدود تعداد ہوتی ہے۔ اب تک معلوم ہونے والے زیادہ تر قدرتی رومبوئڈ سبسٹریٹس ٹائپ 1 سنگل ٹرانس میمبرین ڈومین پروٹین ہیں، جن کے امینو ٹرمینی لومینل/ایکسٹرا سیلولر ڈبے میں ہیں۔ تاہم، حالیہ مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ ٹائپ 2 جھلی پروٹین (یعنی۔ مخالف ٹوپولوجی کے ساتھ: امینو ٹرمینس سائٹوپلاسمک ہے)، یا یہاں تک کہ ملٹی پاس جھلی پروٹین بھی رومبوئڈ سبسٹریٹس کے طور پر کام کر سکتے ہیں۔ رمبوئڈز کی خاصیت حیاتیاتی عمل کی ایک وسیع رینج میں افعال کو کنٹرول کرنے کی ان کی صلاحیت کی بنیاد رکھتی ہے اور اس کے نتیجے میں یہ سمجھنا کہ کسی خاص ٹرانس میمبرین ڈومین کو رمبوئڈ سبسٹریٹ میں کیا بناتا ہے، مختلف سیاق و سباق میں رمبوئڈ فنکشن پر روشنی ڈال سکتا ہے۔ ابتدائی کام سے پتہ چلتا ہے کہ رمبوائڈز کلیویج کی جگہ پر ٹرانس میمبرین الفا ہیلکس کے عدم استحکام کو اہم سبسٹریٹ ڈیٹرمیننٹ کے طور پر تسلیم کرتے ہیں۔ حال ہی میں، یہ پایا گیا ہے کہ رومبوئڈ سبسٹریٹس کی تعریف دو الگ الگ عناصر سے کی جاتی ہے: ٹرانس میمبرین ڈومین اور اس میں یا اس سے فوری طور پر ملحقہ ایک پرائمری سیکوینس موٹف۔ یہ ریکگنیشن موٹف ہدایت کرتا ہے کہ سبسٹریٹ کو کہاں الگ کیا گیا ہے، جو کہ جوکسٹاممبرین کے علاقے میں ٹرانس میمبرین ڈومین کے اندر یا بالکل باہر ہو سکتا ہے۔ سابقہ صورت میں سبسٹریٹ ٹی ایم ایس میں نیچے کی طرف ہیلکس کو غیر مستحکم کرنے والے باقیات بھی موثر کلیویج کے لیے ضروری ہیں۔ ایک تفصیلی انزائم حرکیات کے تجزیے نے حقیقت میں یہ ظاہر کیا ہے کہ رومبوئڈ فعال سائٹ کے ساتھ شناخت موٹف تعاملات سبسٹریٹ کلیویج کے کی کیٹ کا تعین کرتے ہیں۔ رمبوئڈ کے ذریعہ سبسٹریٹ ٹی ایم ایس کی شناخت کے اصولوں کو ابھی تک ناقص طور پر سمجھا گیا ہے، لیکن شواہد کی متعدد لائنیں اس بات کی نشاندہی کرتی ہیں کہ رمبوئڈز (اور شاید دیگر انٹرا میمبرین پروٹیسیس بھی) کسی نہ کسی طرح اپنے سبسٹریٹس کے ٹرانس میمبرین ڈومین کی ساختی لچک یا حرکیات کو پہچانتے ہیں۔ اس میں شامل بائیو فزیکل اور ساختی اصولوں کی مکمل تعریف کے لیے مکمل ٹرانس میمبرین سبسٹریٹ کے ساتھ رومبوئڈ کے کمپلیکس کی ساختی خصوصیت کی ضرورت ہوگی۔ اس مقصد کی طرف پہلے قدم کے طور پر، سبسیٹیٹ سے ماخوذ پیپٹائڈ پر مشتمل میکانزم پر مبنی انفیکٹر کے ساتھ کمپلیکس میں موجود انزائم کی ایک حالیہ شریک کرسٹل ساخت، رومبوئڈ سبسیٹیٹس میں مشاہدہ شدہ شناخت موٹف ترتیب کی ترجیحات کو ساختی طور پر بیان کرتی ہے، اور رومبوئڈ کی خاصیت اور رومبوئڈ فیملی پروٹین کے میکانزم کی موجودہ تفہیم میں ایک اہم پیشرفت فراہم کرتی ہے۔ شیوانیلا اور ویبریو سمیت کچھ گرام منفی بیکٹیریا میں، تیرہ پروٹین تک گلائگلی-سی ٹی آر ایم کے ساتھ پائے جاتے ہیں، جو کہ ایک سی-ٹرمینل ہومیولوجی ڈومین ہے جس میں گلائسین سے بھرپور موٹف، ایک انتہائی ہائیڈروفوبک ٹرانس میمبرین ہیلکس، اور بنیادی باقیات کا ایک مجموعہ ہوتا ہے۔ یہ ڈومین رومبوسورٹیس کے لیے شناخت کی ترتیب معلوم ہوتا ہے، جو کہ رومبوئڈ پروٹیز خاندان کی ایک شاخ ہے جو صرف ان بیکٹیریا تک محدود ہے جن کے پاس گلیگلی-سی ٹی آر ایم ڈومین ہے۔ طبی اہمیت حیاتیاتی افعال کا تنوع جو پہلے سے ہی رومبوئڈز پر منحصر ہے اس بات کے شواہد سے ظاہر ہوتا ہے کہ رومبوئڈز کینسر، پرجیوی انفیکشن اور ذیابیطس سمیت مختلف بیماریوں میں کردار ادا کرتے ہیں۔ تاہم، یہ نوٹ کرنا ضروری ہے کہ ابھی تک ایسا کوئی کیس قائم نہیں ہوا ہے جہاں عین مطابق طبی اہمیت کی مکمل توثیق کی گئی ہو۔ رومبوئڈ سرگرمی کو تبدیل کرنے والی کوئی دوائیں ابھی تک رپورٹ نہیں کی گئی ہیں، حالانکہ ایک حالیہ تحقیق میں چھوٹے مالیکیول، میکانزم پر مبنی انفیکٹرز کی نشاندہی کی گئی ہے جو مستقبل میں منشیات کی نشوونما کی بنیاد فراہم کر سکتے ہیں۔ رومبوئڈ نما خاندان رومبوئڈ پروٹیسیس تمام یوکیریوٹس اور پروکیریوٹس کی اکثریت میں محفوظ دکھائی دیتے ہیں۔ بائیو انفارمیٹک تجزیہ اس بات پر روشنی ڈالتا ہے کہ رومبوئڈ خاندان کے کچھ اراکین میں پروٹیولیسس کے لیے ضروری امینو ایسڈ کے باقیات کی کمی ہوتی ہے، جس کا مطلب ہے کہ وہ سبسٹریٹس کو الگ نہیں کر سکتے۔ ان 'سیڈوپروٹیسیس' میں ایک ذیلی خاندان شامل ہے جس کا نام آئی رومز رکھا گیا ہے (جسے آر ایچ بی ڈی ایف 1 اور آر ایچ بی ڈی ایف 2 بھی کہا جاتا ہے)۔ آئی رومز ڈروسفیلا میں ای جی ایف رسیپٹر لگینڈز کے ای آر سے وابستہ انحطاط (ای آر اے ڈی) کو فروغ دے سکتے ہیں، اس طرح دماغ میں ای جی ایف رسیپٹر سرگرمی کو منظم کرنے کے لیے ایک طریقہ کار فراہم کرتے ہیں۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ خلیوں کے درمیان سگنلنگ کو منظم کرنے کے لیے ملٹی سیلولر حیاتیات کے ذریعے بنیادی سیلولر کوالٹی کنٹرول میکانزم کا استحصال کیا جاتا ہے۔ چوہوں میں، اے ڈی اے ایم 17/ٹی اے سی ای کی ای آر برآمد اور اس کی پختگی کے لیے درکار آئی آرہمز اہم اسمگلنگ چیپرون ہیں۔ اس طرح ٹی این ایف-الفا اور ای جی ایف رسیپٹر سگنلنگ کے لیے آئی رومز کی ضرورت ہوتی ہے، جس سے وہ طبی لحاظ سے انتہائی پرکشش بن جاتے ہیں۔ فائیلوجنیٹک تجزیہ اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ رمبوئڈز درحقیقت ایک بڑے رمبوئڈ جیسے سپر فیملی یا قبیلے کے رکن ہیں، جس میں ڈرلین پروٹین شامل ہیں، جو ای آر اے ڈی میں بھی شامل ہیں۔ ٹریپانوسوما بروسی ایکس پی 001561764 اور ایکس پی 001561544، اور ٹی کروزی ایکس پی 805971، ایکس پی 802860، اور ایکس پی 821055 میں کینیٹوپلاسٹائڈز کا ایک غیر معمولی طور پر چھوٹا رومبوئڈ خاندانی ذخیرہ ہے۔ مختلف رمبوئڈ فیملی پروٹین ٹاکسوپلاسما گونڈی وائرس اور حرکت پذیری کے لیے اہم ہیں، بشمول ٹی جی ایم آئی سی 2، ٹی جی ایم آئی سی 6، مختلف اے ایم اے 1 اقسام بشمول ٹی جی اے ایم اے 1، ٹی جی آر او ایم 1، ٹی جی آر او ایم 4، اور ٹی جی آر او ایم 5۔ ٹرائیپانوسوم مائٹوکونڈریا میں ٹم روم I اور ٹم روم II (پروٹولائٹک فنکشن کے ساتھ دو رومبوئڈ فیملی ممبران غیر فعال) ہوتے ہیں۔ یوکرائیوٹک یا بیکٹیریل رشتہ داروں سے زیادہ مماثلت تلاش کرنے میں دشواری کا مطلب یہ ہو سکتا ہے کہ یہ اصل مائٹوکونڈریل پروجینیٹر کے حصے کے طور پر آئے تھے۔ رومبوڈ-رشتہ دار ERAD اور SELMA نظاموں میں جھلی ٹرانسپورٹ پروٹین ہو سکتے ہیں۔ iRhoms iRhoms رمبوئڈ جیسے پروٹین ہیں، لیکن پروٹیسیس نہیں ہیں۔ رومبوئڈز کی طرح وہ سب سے پہلے ڈروسفیلی میں دریافت ہوئے تھے۔ رومبوئڈز کے برعکس، تاہم، آئی رومز ای جی ایف آر سگنلنگ کو روکتا ہے۔ آئی آر ہوم 2 کے لیے ناک آؤٹ چوہوں میں شدید مدافعتی سمجھوتہ ہوتا ہے۔ حوالہ جات مزید پڑھنے بیرونی لنکس ای سی 3.4.21