Reverse gyrase
ریورس گائرز ایک ٹائپ I ٹوپوآئسومیرس ہے جو ڈی این اے میں مثبت سپر کوئلز متعارف کراتا ہے، جو ٹائپ II ٹوپوآئسومیرس ڈی این اے گائرز کے ذریعہ متعارف کردہ عام منفی سپر کوئلز کے برعکس ہے۔ یہ مثبت سپر کوئلز ڈی این اے میں متعارف کرائے جا سکتے ہیں جو یا تو منفی طور پر سپر کوائلڈ ہوتے ہیں یا مکمل طور پر آرام دہ ہوتے ہیں۔ جہاں ڈی این اے گائرز ایک ٹیٹریمر بناتا ہے اور ڈی این اے کے ڈبل اسٹرینڈڈ علاقے کو الگ کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے، ریورس گائرز صرف ایک اسٹرینڈڈ ڈی این اے کو الگ کر سکتا ہے۔ مزید خاص طور پر، ریورس گائرز قسم آئی اے ٹوپوآئسومیرس کلاس کا ایک رکن ہے۔ منفی یا مثبت طور پر سپر کوائلڈ ڈی این اے (جس میں اے ٹی پی کی ضرورت نہیں ہوتی ہے) کو آرام کرنے کی صلاحیت کے ساتھ، قسم آئی اے انزائموں میں بھی آر این اے-ٹوپوآئسومیرس سرگرمیاں ہوتی ہیں۔ یہ آر این اے ٹوپو آئسومیرس آر این اے کے لمبے تاروں کو اس میں الجھ جانے سے روکنے میں مدد کرتے ہیں جسے "سیوڈوکنوٹس" کہا جاتا ہے۔ آر این اے کے ساتھ تعامل کرنے کی ان کی صلاحیت کی وجہ سے، یہ خیال کیا جاتا ہے کہ یہ آج تک پائے جانے والے انزائموں کی قدیم ترین کلاس میں سے ایک ہے۔ ریورس گائرز اپنی مثبت سپر کوائلنگ سرگرمی کے لحاظ سے اے ٹی پی پر منحصر ٹوپو آئسومیرس ہے، تاہم، ریورس گائرز اے ڈی پی کے ساتھ تعامل کے ذریعے مثبت سپر کوئلز کو متعارف کرائے بغیر ڈی این اے اسٹرینڈز کو بھی آرام دے سکتا ہے۔ انزائم کی ساخت میں ایک ہیلیکیس ڈومین، جو نیوکلک ایسڈ کو الگ کرنے کا ذمہ دار ہے، اور ایک ٹوپو آئسومیرس ڈومین، جو ڈی این اے میں کنڈلی کے اصل تعارف کا ذمہ دار ہے، دونوں شامل ہیں۔ تاہم، میکانکی مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ یہ دونوں ڈومین الگ الگ کمزور سرگرمیوں کی نمائش کرتے ہیں اور مل کر کام کرتے وقت صرف موثر ڈی این اے مثبت سپر کوائلنگ سرگرمی انجام دے سکتے ہیں۔ دیگر مطالعات سے یہ بھی پتہ چلا ہے کہ ریورس گائرز انزائم سنگل اسٹرینڈڈ ڈی این اے بمقابلہ ڈبل اسٹرینڈڈ ڈی این اے کے علاقوں پر مثبت حملہ کرتے ہیں، جس سے پتہ چلتا ہے کہ اس انزائم کا اہم حیاتیاتی کام پگھلے ہوئے ڈی این اے اسٹرینڈز کی مستقل تجدید کو یقینی بنانا ہے، خاص طور پر ان حیاتیات میں جو اعلی درجہ حرارت پر بڑھتے ہیں۔ اس انزائم کو کئی آرکیا میں بڑے پیمانے پر نمایاں کیا گیا ہے، جس میں سلفوبس ایسڈوکالڈریئس ریورس گائرز سب سے پہلے نمایاں ہونے والوں میں سے ایک ہے۔ مزید برآں، یہ پایا گیا ہے کہ تمام تھرموفیلک بیکٹیریا اور آرکیا میں کم از کم ایک ریورس گائرز انزائم ہوتا ہے۔ کچھ حیاتیات، جیسے کہ کرینارچیوٹا فائیلم کے اراکین میں، یہاں تک کہ دو ریورس گائرز انزائم بھی ہوتے ہیں: ٹاپ آر 1، جو بڑھتے ہوئے درجہ حرارت میں فعال ہوتا ہے، اور ٹاپ آر 2، جو کم اور زیادہ دونوں درجہ حرارت میں سرگرمی ظاہر کرتا ہے۔ دیگر غیر معمولی حیاتیات میں نینو آرکیئم ایکویٹینز شامل ہیں، جن کا ریورس گائرز انزائم قدرتی طور پر دو الگ الگ پیپٹائڈز کے طور پر موجود ہوتا ہے بمقابلہ عام مونومیرک پولی پیپٹائڈ جس میں ٹوپو آئسومیرس آئی اے ڈومین اور ہیلیکیس ڈومین ہوتا ہے۔ درجہ بندی جیسا کہ اوپر کے انفارمیشن باکس میں دیکھا گیا ہے، ریورس گائرز کو ای سی نمبر 5.6.2.2 کے تحت نامزد کیا گیا ہے۔ اس کوڈ (5) کا پہلا نمبر انزائم کی شناخت کو آئسومیرس کے طور پر نامزد کرتا ہے۔ اگرچہ خود انزائم میں ٹوپوآئسومیرس اور ہیلیکیس جیسے ڈومین دونوں ہوتے ہیں، ایک گائرز کے طور پر، یہ بنیادی طور پر ٹوپوآئسومیرس چھتری کے تحت درجہ بندی کی جاتی ہے۔ مزید برآں، 5.6 نمبر اس مالیکیول کو ایک آئسومیرس کے طور پر نامزد کرتا ہے جو سیلولر مالیکیولز میں تشکیل کو تبدیل کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے۔ 5. 6. 2 انزائم کو مزید نیوکلک ایسڈ، یا ڈی این اے، کی تشکیل کو تبدیل کرنے کی صلاحیت کے طور پر نامزد کرتا ہے۔ آخر میں، 5.6.2.2 کا مکمل عہدہ اس انزائم کو اے ٹی پی پر منحصر ڈی این اے ٹوپوآئسومیرس کے طور پر نمایاں کرتا ہے۔ ڈھانچہ ریورس گائرز کی کرسٹل ساخت کو مکمل طور پر نمایاں کیا گیا ہے، اور تھرموٹوگا میریٹیما میں پائے جانے والے انزائم کی بنیاد پر ایک کرسٹل ڈھانچہ تیار کیا گیا ہے۔ فعال سائٹ ریورس گائریس میں ہیلیکیس اور ٹوپو آئسومیرس ڈومین ہوتے ہیں۔ فعال جگہ، جہاں نیوکلیوٹائڈز انزائم سے جڑے ہوتے ہیں، اس کی خصوصیت ایس پی 78، فی 75، جی ایل این 83، لائس 106، ایس پی 203، اور تھر 107 باقیات ہیں۔ یہ قیاس کیا جاتا ہے کہ H1 اور H2 ذیلی ڈومینز میں نیوکلیوٹائڈ بائنڈنگ کی صلاحیتیں بھی ہوتی ہیں، اور ڈی این اے اسٹرینڈ کو ان ذیلی ڈومینز کے ذریعے پکڑا جا سکتا ہے اور بعد میں مثبت سپر کوائلنگ کو مکمل کرنے کے لیے انزائم کے ٹوپو آئسومیرس ڈومین کے ذریعے کھلایا جاتا ہے۔ لیچ ڈومین تمام انواع میں متغیر معلوم ہوتا ہے، جس میں ڈومین کا سائز 10 امینو ایسڈ سے لے کر 120 امینو ایسڈ تک ہوتا ہے۔ لیچ کے بارے میں خیال کیا جاتا ہے کہ یہ ٹوپو آئسومیرس ڈومین کو منفی سپر کوئل بنانے اور ڈی این اے کو آرام دینے سے روکنے کے لیے ایک کنٹرول میکانزم کے طور پر کام کرتا ہے، اور اس کے بجائے انزائم کو ہیلیکیس ڈومین کے اسٹرینڈ گزرنے کے مرحلے کے دوران اے ٹی پی پر منحصر انداز میں مثبت سپر کوئل بنانے کی اجازت دیتا ہے۔ زنک فنگرز ریورس گائرز انزائم میں زنک فنگر ڈومین ہوتا ہے، جہاں دو زنک آئن انزیمیٹک فنکشن کو مربوط کرنے میں مدد کرتے ہیں۔ پہلے زنک آئن کو چار سسٹین کے باقیات کے ساتھ تعامل کے ذریعے رکھا جاتا ہے۔ دوسرا زنک آئن ہمیشہ ریورس گیریز انزائموں میں نہیں پایا جاتا ہے۔ تاہم، جب موجود ہوتے ہیں، تو دونوں آئن نیوکلک ایسڈ کے بائنڈنگ سائٹ کے قریب پائے جاتے ہیں۔ یہ خیال کیا جاتا ہے کہ یہ زنک کی انگلیاں ڈی این اے اور اسٹرینڈ گزرنے کے ابتدائی پابند میں کردار ادا کرتی ہیں، لیکن ان کے عمل کے عین مطابق طریقہ کار حیاتیات کے درمیان مختلف دکھائی دیتے ہیں۔ تھرموفائل کی اہمیت وہ جاندار جو معیاری درجہ حرارت اور دباؤ کے حالات میں رہتے ہیں، یا میسوفائل (20 ڈگری سیلسیس اور 40 ڈگری سیلسیس کے درمیان درجہ حرارت کی حدود میں رہتے ہیں)، ان کے ڈی این اے اسٹرینڈز میں منفی سپر کوائلنگ ہوتے ہیں۔ یہ جینیاتی مواد کو گاڑھا کرنے میں مدد کرتا ہے تاکہ یہ میزبان خلیوں کے اندر (یا یوکرائٹس کے معاملے میں، خلیے کے جوہری علاقے کے اندر) فٹ ہو جائے۔ منفی سپر کوائلنگ، جسے انڈروائنڈنگ بھی کہا جاتا ہے، کے نتیجے میں ڈی این اے اسٹرینڈ کی گھڑی کی مخالف سمت مڑ جاتی ہے۔ منفی سپر کوائلنگ مختلف سیلولر عمل کے لیے دستیاب ڈی این اے اسٹرینڈز کو چھوڑ دیتی ہے، جیسے جینوم کی نقل اور نقل، کیونکہ ڈی این اے کو عام طور پر انڈراؤنڈ ہونے کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ مناسب انزائموں کے ذریعے اس تک رسائی حاصل کی جا سکے۔ دوسری طرف، تھرموفائلز (ایسے جاندار جو 40 ڈگری سیلسیس سے لے کر 122 ڈگری سیلسیس تک کے درجہ حرارت میں زندہ رہ سکتے ہیں) کے بارے میں خیال کیا جاتا ہے کہ وہ اپنے ڈی این اے میں کئی مثبت سپر کوئلز کو برقرار رکھتے ہیں تاکہ ان اعلی درجہ حرارت کی تخفیف کی صلاحیتوں کے تحت ڈی این اے کی ساختی سالمیت کو برقرار رکھنے میں مدد مل سکے۔ مثبت سپر کوائلنگ، جسے اوور وائنڈنگ کہا جاتا ہے، کے نتیجے میں اسٹرینڈ گھڑی کی سمت مڑ جاتا ہے۔ جیسا کہ پہلے دریافت کیا گیا ہے، ڈی این اے اسٹرینڈز میں مثبت سپر کوئلز کو برقرار رکھنے کے سب سے بڑے فوائد میں سے ایک اعلی درجہ حرارت میں اسٹرینڈز کی علیحدگی کو روکنا ہے۔ اگرچہ مثبت سپر کوائلنگ یقینی طور پر تھرموفائلز میں زیادہ عام ہے، مثبت سپر کوائلنگ میسوفیلک حیاتیات میں پائی گئی ہے۔ مثال کے طور پر، ٹیلومیرس اور کنڈینسن دونوں مثبت سپر کوائلنگ کو کروموسومل ساخت میں حصہ ڈالنے کے لیے ایک ذریعہ کے طور پر استعمال کر سکتے ہیں۔ مزید برآں، ریورس گیریز انزائم تھرموفائلز کے لیے خصوصی نہیں ہے۔ کچھ ریورس گائرز انزائم تھرموفیلک درجہ حرارت کی حدود سے باہر بھی کام کرتے ہیں، جس سے پتہ چلتا ہے کہ میسوفیلک درجہ حرارت پر کچھ جاندار ہو سکتے ہیں جو اس انزائم کو استعمال کرتے ہیں۔ سپر کوائلنگ میکانزم یہ شبہ ہے کہ ریورس گائرز انزائم کے ہیلیکیس اور ٹوپو آئسومیرس ڈومینز ڈی این اے میں مثبت سپر کوائلنگ کو فروغ دینے کے لیے مل کر کام کرتے ہیں۔ تاہم، عمل کے عین مطابق طریقہ کار حیاتیات کے درمیان مختلف دکھائی دیتے ہیں۔ مثال کے طور پر، سلفوبس سولفٹریکس اور تھرموٹوگا میریٹیما ہیلیکیس سرگرمی کے لحاظ سے مخالف مظاہر کا تجربہ کرتے ہیں: سلفوبس سولفٹریکس ہیلیکیس کی اے ٹی پی کو ہائیڈرولائز کرنے کی صلاحیت ٹوپو آئسومیرس کے ذریعے چالو ہوتی دکھائی دیتی ہے، جبکہ ہیلکیس کے ذریعے تھرموٹوگا میریٹیما اے ٹی پی ہائیڈرولائسس کی صلاحیت ٹوپو آئسومیرس ڈومین کے ذریعے کم ہوتی دکھائی دیتی ہے۔ جب ڈی این اے سے جڑا ہوتا ہے، تو ریورس گائرز بائیں ہاتھ سے لپیٹنے کے ذریعے ساخت میں تبدیلی کو جنم دیتا ہے، جو کم و بیش ایک بے ترتیب کے طور پر کام کرتا ہے۔ خاص طور پر، ایس سولفٹریکس (ایک کرینارچیوٹا ٹاپ آر 2 ریورس گائرز) میں پایا جانے والا ریورس گائرز ڈی این اے ڈھانچے سے منسلک ہونے پر تقریبا 20 بیس جوڑوں کو کھولنے کا آغاز کرتا ہے۔ ڈی این اے کے ساتھ ابتدائی پابند ہونے پر، ہیلیکیس ڈومین ایک کھلی تشکیل میں ہوتا ہے، جبکہ ٹوپو آئسومیرس آئی اے ڈومین ایک بند تشکیل میں ہوتا ہے۔ ریورس گائرز ڈھانچے سے اے ٹی پی کے پابند ہونے کے بعد، ہیلیکیس ڈومین بند ہو جاتا ہے، اور ٹوپو آئسومیرس آئی اے ڈومین کھل جاتا ہے۔ یہ غیر زخمی بلبلے میں 20 بیس جوڑوں میں سے 10 کی ریونڈنگ کو متحرک کرتا ہے، اور ٹوپو آئسومیرس آئی اے ڈومین اسٹرینڈ گزرنے کے دوران مثبت سپر کوائلنگ متعارف کرا سکتا ہے۔ جیسے جیسے اسٹرینڈ گزرتا ہے، ریورس گیریز کا ٹوپوآئسومیرس آئی اے ڈومین ڈی این اے اسٹرینڈ کے منسلک نمبر (ڈی این اے کا ایک اسٹرینڈ دوسرے اسٹرینڈ کے گرد کتنی بار لپیٹا جاتا ہے) کو بڑھانے کے قابل ہوتا ہے کیونکہ وہ دوبارہ تیار ہوتے ہیں۔ اے ٹی پی ہائیڈرولیسس-انڈیوسڈ ریونڈنگ کے بعد، ریورس گیریز انزائم ڈومینز اپنی اصل حالت میں واپس آجاتے ہیں (اوپن ہیلیکیس ڈومین اور کلوزڈ ٹوپو آئسومیرس آئی اے ڈومین) اور ریورس گیریز کو چھوڑ دیا جاتا ہے، جو ڈی این اے کے ایک نئے علاقے سے منسلک ہونے اور عمل کو دہرانے کے لیے تیار ہوتا ہے۔ ٹوپو آئسومیرس اور ہیلیکیس ڈومینز کے درمیان تعاملات میں فرق سے قطع نظر، عام طور پر، ریورس گائرز انزائمز تمام تعریفی تبدیلیوں سے گزرتے ہیں جب نیوکلیوٹائڈز فعال سائٹ سے منسلک ہوتے ہیں۔ حوالہ جات ویکیپیڈیا اسٹوڈنٹ پروگرام ای سی 5.99.1