"زمین پر زندگی کی تمام شکلوں کا ایک ہی مسئلہ ہے،" کہا جوناتھن کیگن، بوسٹن چلڈرن ہسپتال میں ایک امیونولوجی محقق۔ "اور یہ انفیکشن سے نمٹ رہا ہے۔" جس طرح ہم بیکٹیریل انفیکشن کے بارے میں فکر مند ہیں، بیکٹیریا ان وائرسوں کی نگرانی میں ہیں جنہیں فیز کہتے ہیں جو ان کو متاثر کرتے ہیں، اور - زندگی کی ہر مملکت میں ہر جاندار کی طرح - انھوں نے انفیکشن سے لڑنے کے لیے مالیکیولر ٹولز کا ایک ہتھیار تیار کیا ہے۔
انسانوں جیسی بڑی، پیچیدہ مخلوق خاص خلیات کے بے پناہ مدافعتی نظام پر پھٹ سکتی ہے جو حملہ آوروں کا پتہ لگاتے ہیں یا انہیں تباہ کرتے ہیں۔ پودوں اور بیکٹیریا جیسے سادہ جانداروں کو اکثر ملٹی ٹاسکنگ پروٹین کے سوٹ پر انحصار کرنے کی ضرورت ہوتی ہے جو سوئس آرمی چاقو کی طرح دونوں کاموں کے لیے لیس ہوتے ہیں۔ چونکہ دفاع ایک عالمگیر تشویش ہے، اس لیے یہ حیرت کی بات نہیں ہے کہ ان میں سے بہت سے دفاعی نظام ارتقاء کے ذریعے محفوظ کیے گئے ہیں اور انسانوں سمیت متنوع جانداروں کے درمیان مشترکہ ہیں۔
لیکن ایک نئی تحقیق اس مہینے میں شائع ہوا۔ سائنس دریافت کیا کہ بیکٹیریا اور آثار قدیمہ میں پروٹین کا ایک خاندان، سادہ پروکریوٹک خلیات جو زندگی کی قدیم ترین شکل ہیں، وائرس کا اس طرح سے پتہ لگاتے ہیں جس سے پہلے کبھی نہیں دیکھا گیا تھا۔
دستانے کی طرح فٹ بیٹھتا ہے۔
جین کی ترتیب اور بائیو انفارمیٹک تکنیکوں میں پیشرفت کی وجہ سے، بہت سے اینٹی وائرل ڈیفنسز جو بیکٹیریا استعمال کرتے ہیں صرف پچھلے 50 سالوں میں ہی نظر آنا شروع ہوئے ہیں۔ لیکن بیکٹیریل CRISPR-Cas9 سسٹم کو استعمال کرنے والے طاقتور جین ایڈیٹنگ ٹول کی وجہ سے پچھلی دہائی میں ان میں دلچسپی بڑھ گئی ہے۔ اس آلے کی کامیابی نے محققین کو اس بات پر زیادہ توجہ دینے کی ترغیب دی ہے کہ کس طرح بیکٹیریل مالیکیول وائرس کو پہچانتے ہیں اور انہیں ختم کرتے ہیں۔
ان میں سے کچھ اینٹی وائرل ڈیفنسز، جیسے CRISPR-Cas9، ڈی این اے میں مخصوص ترتیب کو پہچانتے ہیں جو ایک فیج اپنے میزبان میں داخل کرتا ہے۔ دوسرے وائرس کے ٹکڑوں کو براہ راست محسوس نہیں کرتے ہیں لیکن وائرس سے ہونے والے نقصان کے ثبوت کا جواب دیتے ہیں، جیسے کہ ڈی این اے کو نقصان پہنچا یا سیلولر عمل کی خرابی - ٹوٹنے کے موقع پر ٹوٹے ہوئے شیشے کے مالیکیولر مساوی۔
لیکن بیکٹیریل امیون سینسرز جنہیں Avs پروٹین کہا جاتا ہے وہ بھی ایسا نہیں کرتے، جیسا کہ محققین کی قیادت میں فینگ ژانگ۔ میساچوسٹس انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی اور یوجین کونین نیشنل سینٹر برائے بائیوٹیکنالوجی انفارمیشن نے اب دریافت کیا ہے۔ اے وی ایس پروٹین سیل کی ہائی جیک شدہ مشینری سے تیار کردہ وائرل پروٹین کا براہ راست پتہ لگاسکتے ہیں۔
پروٹین کی نگرانی جرثوموں کے لیے ایک پرخطر حکمت عملی ہے: یہاں تک کہ کچھ تغیرات بھی پروٹین کے امینو ایسڈ کی ترتیب کو ناقابل شناخت بنا سکتے ہیں، جس سے روگزن کا پتہ لگانے سے بچ جاتا ہے۔ انسانوں اور دیگر فقاری جانوروں میں انکولی مدافعتی نظام وائرل پروٹین کا پیچھا کر سکتے ہیں کیونکہ وہ تلاش کرنے کے لیے اربوں خصوصی خلیات تعینات کر سکتے ہیں - ایک ایسا اختیار جو انفرادی بیکٹیریا کے لیے کھلا نہیں ہے۔
اس کے باوجود ژانگ کے گروپ نے پایا کہ Avs پروٹینز امائنو ایسڈ کی ترتیب میں چھوٹی تبدیلیوں سے پریشان نہیں ہوتے ہیں - یا اس معاملے کے لیے بڑے۔ "ہم نے 24 مختلف فیز کا تجربہ کیا، جس میں نو فیز فیملیز پر محیط تھے۔" الیکس گاو، اسٹینفورڈ یونیورسٹی کے ایک بایو کیمسٹ اور اس مقالے کے سرکردہ مصنف، "اور پتہ چلا کہ تقریباً یہ تمام بورڈ ایکٹیویشن تھا"۔
مختلف وائرل فیملیز میں ٹارگٹڈ پروٹینز تقریباً مکمل طور پر مختلف امینو ایسڈ کی ترتیب رکھتے تھے، لیکن ان سب نے ایک ہی کام انجام دیا: وائرل ڈی این اے کے کناروں کو سپول کرنا اور انہیں نئے بننے والے وائرس کے ذرات میں پیک کرنا۔ اس کے نتیجے میں، ان سب نے ایک ہی فعال شکل کو برقرار رکھا.
ٹیم نے محسوس کیا کہ Avs پروٹین اس سالماتی مماثلت کا فائدہ اٹھاتے ہیں۔ گاو نے وضاحت کی کہ پروٹین "ترتیب کے بجائے تین جہتی تہوں اور شکلوں کو پہچان رہے تھے۔" ایک Avs پروٹین "بنیادی طور پر ہاتھ کے گرد دستانے کی طرح لپیٹتا ہے۔" انہوں نے مزید کہا کہ اس قسم کی 3D ساختی شناخت کی "جہاں تک ہم جانتے ہیں، مالیکیولر بائیولوجی میں پوری طرح سے نظیر نہیں ملتی"۔
ان وائرل پروٹینز کے لیے Avs کا پتہ لگانے سے بچنے کا واحد راستہ ناقابل شناخت شکل میں تبدیل ہونا ہے۔ لیکن "پروٹین کو غیر مستحکم کیے بغیر شکل کو تبدیل کرنا یا دوسری صورت میں فیز میں اس کے کام سے سمجھوتہ کرنا معمولی بات نہیں ہے،" کونین نے کہا۔
Avs پروٹین کی ورسٹائل، لپیٹنے والی پہچان کی مہارتیں صرف ان وائرسوں تک محدود نہیں ہیں جو بیکٹیریا کو متاثر کرتے ہیں۔ کونین نے گاو سے یہ پوچھنا ایک مذاق کے طور پر یاد کیا کہ کیا Avs پروٹین جانوروں کے ہرپیس وائرس کا پتہ لگاسکتے ہیں - کاغذ میں جانچے گئے فیز کے بہت دور کے رشتہ دار۔ اس کی حیرت میں، گاو نے جواب دیا، "'ہاں، ہم پہلے ہی یہ کر چکے ہیں! وہ کرتے ہیں." اے وی ایس پروٹین نے انسانی ہرپیس وائرس میں ڈی این اے پیکنگ پروٹین کو پہچان لیا، حالانکہ یہ پہچان بیکٹیریل فیز کے مقابلے میں کمزور تھی۔
"یہ پہلی بار ہے کہ میں جانتا ہوں کہ حملہ آور کو پہچاننے والا عنصر ایسے وائرسوں کی شناخت کر سکتا ہے جو اس طرح کے دور دراز حیاتیات کو متاثر کرتے ہیں،" کہا۔ روٹیم سوریک، ویزمین انسٹی ٹیوٹ آف سائنس کے ایک مائکروبیل جینیاتی ماہر جو مطالعہ میں شامل نہیں تھے۔
جب Avs پروٹین وائرل پروٹین کا پتہ لگاتے ہیں، تو وہ مختلف طریقوں سے وائرس پر حملہ کر سکتے ہیں - جن میں سے کم از کم کچھ بیکٹیریل خود کو تباہ کر دیتے ہیں۔ سیلولر خودکشی ایک دفاعی طور پر غیر فطری معلوم ہوسکتی ہے، لیکن بیکٹیریا اکثر مضبوط جینیاتی مماثلت کے ساتھ کالونیوں میں رہتے ہیں۔ کونین نے کہا کہ خود کو تباہ کر کے، متاثرہ خلیے پڑوسیوں کی حفاظت کر سکتے ہیں جو کہ بنیادی طور پر ان کے جڑواں بچے ہیں، جو کہ ایک ارتقائی حکمت عملی کے طور پر "بالکل معنی رکھتا ہے"۔
اس کے علاوہ، جب تک وائرل پروٹینز ایک بیکٹیریم میں Avs ڈیفنس پر ظاہر ہو جاتے ہیں، وائرس پہلے سے ہی اپنی کاپیاں اکٹھا کر رہا ہوتا ہے اور جلد ہی متاثرہ خلیے سے پھٹ جاتا ہے۔ اس وقت، سوریک نے کہا، "ویسے بھی فیج کے ذریعہ موت سے کوئی فرار نہیں ہے۔"
چھوٹے اساتذہ
بیکٹیریا اور آثار قدیمہ میں دیگر مدافعتی دفاع کے بارے میں اپنے مطالعے میں، محققین نے انسانوں اور دیگر جانداروں کے زیادہ پیچیدہ یوکرائیوٹک خلیات کے ساتھ حیرت انگیز مماثلتوں کا انکشاف کیا ہے۔ ان میں سے کچھ جینیاتی شکل اور فنکشن میں مماثلت یہ تجویز کرنے کے لیے کافی قریب ہیں کہ ہم یوکرائیوٹس کو براہ راست ہمارے کچھ دفاع ہمارے پروکریوٹک آباؤ اجداد سے وراثت میں ملے ہیں۔
آیا ہمیں Avs پروٹین میں سے کچھ وراثت میں ملا ہے یہ دیکھنا باقی ہے۔ جب کہ انسانی فطری قوت مدافعت کے سینسرز کی توڑ پھوڑ مخصوص پیتھوجین پروٹینز کو پہچانتی ہے، لیکن ہمارے پیدائشی مدافعتی سینسر میں کام کرنے پر کسی کو بھی پروٹین کی شکل کی شناخت جیسی کوئی چیز نہیں ملی۔ Avs پروٹین میں بعض یوکرائیوٹک دفاعی مالیکیولز سے کچھ دلچسپ ساختی مماثلتیں ہیں، لیکن یہ مماثلت متضاد ارتقاء اور دفاعی حکمت عملی کے طور پر پیٹرن کی شناخت کی طاقت کا نتیجہ ہو سکتی ہے۔ گاو نے کہا کہ "یہ ممکن ہے کہ فطرت واقعی ان [مدافعتی سینسرز] کو بنانا پسند کرتی ہے کیونکہ یہ واقعی اچھی طرح سے کام کرتا ہے۔"
یہ دیکھتے ہوئے کہ پروٹین کی شکل کی پہچان بیکٹیریا اور آثار قدیمہ کے لیے کتنی اچھی طرح سے کام کرتی ہے، ہم توقع کر سکتے ہیں کہ Avs پروٹینز کی طرح یوکرائٹس میں آخرکار تبدیل ہو جائیں گے۔ کاگن کا خیال ہے کہ اگر اور کچھ نہیں تو یہ دریافت فطری قوت مدافعت کے اہداف کے طور پر پروٹین کے مطالعہ میں دلچسپی پیدا کر سکتی ہے۔
کاگن نے کہا کہ بیکٹیریا نے "ہمیں پڑھانا بند نہیں کیا ہے۔ "انہوں نے ہمیں ڈی این اے کی نقل کے بارے میں سکھایا، انہوں نے ہمیں ڈی این اے کی مرمت کے بارے میں سکھایا، انہوں نے ہمیں سیل ڈویژن کے بارے میں سکھایا، اور اب وہ ہمیں استثنیٰ کے بارے میں سکھا سکتے ہیں۔"
