Science · · 5 min read
مطالعے میں سیسٹین کی زہریلی کیفیت کا تعلق مائٹوکونڈریا میں لوہے کی زیادتی سے جوڑا گیا
راک فیلر یونیورسٹی کی تحقیق سے معلوم ہوا ہے کہ زائد سیسٹین ذخیرہ شدہ لوہے کو خارج کرکے مائٹوکونڈریا کو نقصان پہنچاتی اور خلیات کو ہلاک کر دیتی ہے۔
ایک مطالعے میں اس طریقۂ کار کی نشاندہی کی گئی ہے جو زائد سیسٹین کو خلیات کے لیے مہلک بناتا ہے: یہ امینو ایسڈ فیریٹن سے لوہا نکال کر اس دھات کو مائٹوکونڈریا تک پہنچا سکتا ہے، جہاں یہ توانائی کی پیداوار میں خلل ڈالتا ہے۔ راک فیلر یونیورسٹی کی جانب سے رپورٹ کیے گئے اور Nature Metabolism میں شائع ہونے والے نتائج سے یہ سمجھنے میں مدد ملتی ہے کہ خلیات آزاد سیسٹین کی سطح غیر معمولی حد تک کم کیوں رکھتے ہیں۔
سیسٹین ان 20 امینو ایسڈز میں شامل ہے جنہیں پروٹین بنانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ یہ خلیے کے کیمیائی توازن کو برقرار رکھنے، آئرن-سلفر کلسٹرز بنانے اور گلوٹاتھایون تیار کرنے میں بھی شامل ہے، جو خلیے کا ایک اہم اینٹی آکسیڈنٹ ہے۔ تاہم پروٹین بنانے والے دیگر امینو ایسڈز کے برعکس، سیسٹین جمع ہونے کی صورت میں شدید نقصان دہ بن جاتی ہے۔
نئی تحقیق سے معلوم ہوتا ہے کہ خطرہ صرف سیسٹین کے کیمیائی تعامل پذیری کی وجہ سے نہیں، بلکہ لوہے کے ذخیرے اور منتقلی پر اس کے اثر کی وجہ سے بھی پیدا ہوتا ہے۔ فیریٹن کے اندر معمول کے مطابق موجود لوہے کو آزاد کرکے سیسٹین اس دھات کو مائٹوکونڈریا میں جمع ہونے کا سبب بنتی ہے۔ اس کے نتیجے میں ہونے والا نقصان ان عضیات کے کام کو متاثر کرتا ہے جو خلیے کو توانائی فراہم کرتے ہیں اور بالآخر خلیے کی موت کا باعث بنتا ہے۔
ایک ضروری سالمہ، مگر محفوظ حد بہت محدود
خلیات کو سیسٹین کی ضرورت ہوتی ہے، لیکن وہ عموماً اس کی زیادہ مقدار کو آزاد شکل میں باقی رہنے نہیں دیتے۔ اس کے بجائے وہ اسے تیزی سے گلوٹاتھایون بنانے کے لیے استعمال کرتے ہیں، جو اسی طرح کا زہریلا اثر پیدا کیے بغیر کہیں زیادہ ارتکاز میں موجود ہو سکتا ہے۔
یہ فرق طویل عرصے سے ایک حیاتیاتی معمّا رہا ہے۔ سیسٹین اور گلوٹاتھایون دونوں میں سلفر کا ایک تعامل پذیر گروپ موجود ہوتا ہے، اس لیے ان کے متضاد اثرات کو محض اس کیمیائی خصوصیت کی موجودگی سے سمجھایا نہیں جا سکتا تھا۔ راک فیلر یونیورسٹی کے کیوانچ برسوئے کی قیادت میں محققین نے یہ معلوم کرنے کی کوشش کی کہ خلیات آزاد سیسٹین کو سختی سے محدود رکھتے ہوئے گلوٹاتھایون کو اپنا بنیادی اینٹی آکسیڈنٹ کیوں بناتے ہیں۔
اس سوال کی عملی اہمیت بھی ہے۔ کچھ تحقیقات سے اشارہ ملا ہے کہ سیسٹین کے سپلیمنٹس فوائد دے سکتے ہیں، لیکن مطالعے کے نتائج خلیات کو امینو ایسڈ کی زیادہ مقدار کے سامنے لانے کے ممکنہ خطرات کو اجاگر کرتے ہیں۔ سیسٹین کی بہت کم مقدار گلوٹاتھایون کی پیداوار گھٹا سکتی ہے اور خلیے کی موت میں کردار ادا کر سکتی ہے؛ جبکہ بہت زیادہ مقدار لوہے سے متعلق نقصان کی ایک الگ قسم کو متحرک کر سکتی ہے۔
ٹیم نے جینوم بھر میں CRISPR اسکرین استعمال کی، جس کے ذریعے خلیات کے اندر جینز کو غیر فعال کرکے ایسی تبدیلیوں کی نشاندہی کی گئی جو انہیں سیسٹین کے سامنا ہونے کے باوجود زندہ رہنے دیتی ہیں۔ دو اشارے نمایاں رہے۔ ایک SLC25A28 تھا، جو ایک ایسے ٹرانسپورٹر کی تیاری کرتا ہے جو لوہے کو مائٹوکونڈریا میں منتقل کرتا ہے۔ دوسرا ان پروٹینز سے متعلق تھا جو فیریٹن کو توڑنے میں مدد دیتے ہیں؛ فیریٹن وہ پیچیدہ سالماتی ڈھانچا ہے جو لوہے کو نسبتاً محفوظ شکل میں ذخیرہ کرتا ہے۔
ان نتائج نے محققین کو سیسٹین اور فیریٹن کے درمیان تعلق کی جانب متوجہ کیا۔ بعد کے تجربات سے ظاہر ہوا کہ سیسٹین فیریٹن میں موجود لوہے کے ساتھ تعامل کرکے اسے ایسی حالت میں تبدیل کر دیتی ہے جس میں وہ ذخیرے کے اس پیچیدہ ڈھانچے سے باہر نکل سکتا ہے۔ گلوٹاتھایون میں سلفر پر مشتمل ملتا جلتا گروپ ہونے کے باوجود اس نے لوہے کا اخراج اسی طرح نہیں کیا۔
لوہا خلیے کے توانائی کے نظام کے خلاف ہو جاتا ہے
آزاد ہونے کے بعد لوہا مائٹوکونڈریا میں منتقل ہو گیا۔ وہاں اس نے آئرن-سلفر پروٹینز کو نقصان پہنچایا، جو مائٹوکونڈریا میں توانائی پیدا کرنے والے متعدد اہم عمل کے لیے ضروری ہوتے ہیں۔ جب یہ نظام ناکام ہوئے تو توانائی کی پیداوار منہدم ہو گئی اور خلیات مر گئے۔
محققین نے یہ بھی جانچا کہ آیا اس راستے میں مداخلت کرکے نقصان کو روکا جا سکتا ہے۔ فیریٹن سے لوہے کے اخراج کو روکنے یا اسے مائٹوکونڈریا میں منتقل ہونے سے روکنے سے خلیات سیسٹین کی ان مقداروں سے محفوظ رہے جو بصورت دیگر زہریلی ہوتیں۔ ان تجربات نے سیسٹین کے سامنا ہونے اور خلیے کی موت کے درمیان ایک مخصوص واقعاتی سلسلہ قائم کیا، بجائے اس کے کہ اسے صرف عمومی کیمیائی دباؤ کا نتیجہ سمجھا جائے۔
نتائج سے گلوٹاتھایون کے لیے خلیات کی ارتقائی ترجیح کی وضاحت ملتی ہے۔ سیسٹین کو اس اینٹی آکسیڈنٹ میں شامل کرنے کے لیے توانائی درکار ہو سکتی ہے، لیکن اس طرح امینو ایسڈ کو ذخیرہ شدہ لوہے کے ساتھ تعامل کرنے اور مائٹوکونڈریا کو خطرے میں ڈالنے سے روکا جاتا ہے۔ اس وضاحت کے مطابق آزاد سیسٹین کا ذخیرہ کم رکھنا خلیے کی توانائی پیدا کرنے والی مشینری کے تحفظ کی ایک حکمتِ عملی ہے۔
سرطان کی تحقیق کے لیے ممکنہ مضمرات
یہ دریافت بالآخر سرطان کے میٹابولزم سے متعلق مطالعات میں مدد دے سکتی ہے۔ سرطان کے بعض خلیات غذائی اجزا کے استعمال میں تبدیلی لاتے ہیں اور سیسٹین کی آکسیڈائزڈ شکل کی غیر معمولی طور پر زیادہ مقدار جذب کرتے ہیں۔ اس رویے سے سیسٹین کا ایک ممکنہ طور پر خطرناک بوجھ پیدا ہو سکتا ہے، یعنی ایسے خلیات کو ایسی موافقتوں کی ضرورت پڑ سکتی ہے جو لوہے کو ان کے مائٹوکونڈریا میں جمع ہونے سے روکیں۔
اگر ان حفاظتی موافقتوں کی شناخت ہو جائے تو محققین ممکنہ طور پر ان میں مداخلت کرکے ایسی کمزوری کو سامنے لا سکتے ہیں جو سرطان کے خلیات کے لیے مخصوص ہو۔ یہ مطالعہ کسی علاج کا تعین نہیں کرتا، لیکن یہ لوہے کے انتظام اور مائٹوکونڈریا کے تحفظ کو مستقبل کی تحقیق کے ممکنہ شعبوں کے طور پر پیش کرتا ہے۔
فی الحال یہ کام بنیادی حیاتیات میں ایک اہم پیش رفت ہے۔ برسوئے کی تجربہ گاہ اس امر کا جائزہ لے رہی ہے کہ خلیات کیمیائی طور پر تعامل پذیر سالمات کو کیسے شناخت اور قابو کرتے ہیں، جن میں یہ سوال بھی شامل ہے کہ سرطان اور دیگر بیماریوں میں یہ نظام کیسے تبدیل ہو سکتے ہیں۔ مطالعے کا بنیادی贡献 یہ دکھانا ہے کہ سیسٹین کی کمی برقرار رکھنا کیوں ضروری ہو سکتا ہے: بے قابو سیسٹین لوہے کو آزاد کر سکتی ہے، اور یہ لوہا اس مشینری کو ناکارہ بنا سکتا ہے جو خلیات کو زندہ رکھتی ہے۔