أَعُوذُ بِاللّٰهِ مِنَ الشَّيْطَانِ الرَّجِيمِ

بِسۡمِ ٱللهِ ٱلرَّحۡمَـٰنِ ٱلرَّحِيمِ

اللہ کے نام سے شروع جو بڑا مہربان نہایت رحم کرنے والا ہے

انسانی بدن کی حیاتیاتی گھڑی

سرکیڈین تال کو کنٹرول کرنے والے مالیکیولر میکانزم کی دریافتیں۔ نوبل انعام یافتہ : فزیالوجی یا میڈیسن کا 2017 کا نوبل انعام جیفری سی ہال، مائیکل روزباش اور مائیکل ڈبلیو ینگ کو مشترکہ طور پر دیا گیا۔

سرکیڈین (دن رات کا محیط چوبیس گھنٹہ) تال ایک قدرتی، اندرونی 24 گھنٹے کا چکر ہے جو نیند کے جاگنے کے انداز، ہارمون کے اخراج، جسمانی درجہ حرارت، اور انسانوں اور دیگر جانداروں میں میٹابولزم کو منظم کرتا ہے۔ دماغ کی ماسٹر کلاک کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے — یہ دماغ میں ایک مخصوص لوتھڑا ہے سپراشیاسمیٹک نیوکلس — یہ چوکنا رہنے اور آرام کا انتظام کرنے کے لیے بنیادی طور پر روشنی اور تاریک اشارے کا جواب دیتا ہے۔ خلل صحت کے مسائل کا سبب بن سکتا ہے، جبکہ صحت مند عادات جیسے مستقل نیند کا نظام الاوقات اور رات کے وقت روشنی کی کم نمائش اسے برقرار رکھنے میں مدد کرتی ہے۔

زمین پر زندگی ہمارے سیارے کی گردش کے مطابق ہے۔ کئی سالوں سے ہم جانتے ہیں کہ جانداروں بشمول انسانوں کے پاس ایک اندرونی، حیاتیاتی گھڑی ہوتی ہے جو انہیں دن اور رات کی باقاعدہ تال کے مطابق اندازہ لگانے اور موافقت کرنے میں مدد کرتی ہے۔ لیکن یہ گھڑی دراصل کیسے کام کرتی ہے؟ جیفری سی ہال، مائیکل روزباش اور مائیکل ڈبلیو ینگ ہماری حیاتیاتی گھڑی کے اندر جھانکنے اور اس کے اندرونی کام کو واضح کرنے کے قابل بنے تھے۔ ان کی دریافتیں بتاتی ہیں کہ پودے، جانور اور انسان اپنی حیاتیاتی تال کو کس طرح ڈھال لیتے ہیں تاکہ یہ زمین کے انقلابات کے ساتھ ہم آہنگ ہو۔

پھلوں کی مکھیوں کو ایک ماڈل آرگنزم کے طور پر استعمال کرتے ہوئے، 2017 سال کے نوبل انعام یافتہ افراد نے ایک ایسے جین کو الگ تھلگ کیا جو عام روزمرہ کی حیاتیاتی تال کو کنٹرول کرتا ہے۔ انہوں نے دکھایا کہ یہ جین ایک پروٹین کو انکوڈ کرتا ہے جو رات کے وقت سیل میں جمع ہوتا ہے، اور پھر دن کے وقت انحطاط پذیر ہوتا ہے۔ اس کے بعد، انہوں نے اس مشینری کے اضافی پروٹین اجزاء کی نشاندہی کی، جس سے سیل کے اندر خود کو برقرار رکھنے والی گھڑی کے کام کو چلانے والے میکانزم کو بے نقاب کیا گیا۔ اب ہم تسلیم کرتے ہیں کہ حیاتیاتی گھڑیاں انسانوں سمیت دیگر کثیر خلوی جانداروں کے خلیوں میں انہی اصولوں سے کام کرتی ہیں۔

انتہائی درستگی کے ساتھ، ہماری اندرونی گھڑی ہماری فزیالوجی (جسمانی ساخت) کو دن رات چکر کے ڈرامائی طور پر مختلف مراحل کے مطابق ڈھال لیتی ہے۔ یہ گھڑی اہم افعال کو منظم کرتی ہے جیسے کہ رویے، ہارمون کی سطح، نیند، جسمانی درجہ حرارت اور میٹابولزم (جسم کے تواانائی حاصل کرنے والے افعال )۔ ہماری صحت اس وقت متاثر ہوتی ہے جب ہمارے بیرونی ماحول اور اس داخلی حیاتیاتی گھڑی کے درمیان مماثلت خراب ہوجاتی ہے؛ مثال کے طور پر جب ہم کئی ٹائم زونز میں سفر کرتے ہیں اور "جیٹ لیگ" کا تجربہ کرتے ہیں۔ ایسے اشارے بھی ہیں کہ ہمارے طرز زندگی اور ہمارے اندرونی ٹائم کیپر کی طرف سے طے شدہ تال کے درمیان دائمی غلط فہمی مختلف بیماریوں کے بڑھتے ہوئے خطرے سے وابستہ ہے۔

ہماری بدنی اندرونی گھڑی

زیادہ تر جاندار ماحول میں روزمرہ کی تبدیلیوں کا اندازہ لگاتے ہیں اور ان سے مطابقت رکھتے ہیں۔ 18 ویں صدی کے دوران، ماہر فلکیات جین جیکس ڈی اورٹوس ڈی میران نے میموسا پودوں کا مطالعہ کیا، اور پتہ چلا کہ پتے دن کے وقت سورج کی طرف کھلتے ہیں اور شام کے وقت بند ہو جاتے ہیں۔ اس نے سوچا کہ اگر پودے کو مسلسل اندھیرے میں رکھا جائے تو کیا ہو گا۔ اس نے راز پایا کہ روزانہ سورج کی روشنی سے آزاد پتے اپنے معمول کے روزمرہ کے دوغلی حالت کی پیروی کرتے رہتے ہیں (شکل 1)۔ ایسا لگتا تھا کہ پودوں کی اپنی حیاتیاتی گھڑی ہے۔

دوسرے محققین نے جان لیا کہ نہ صرف پودوں بلکہ جانوروں اور انسانوں میں بھی ایک حیاتیاتی گھڑی ہے جو دن کے اتار چڑھاؤ کے لیے ہماری فزیالوجی کو تیار کرنے میں مدد کرتی ہے۔ اس باقاعدہ موافقت کو سرکیڈین تال کہا جاتا ہے، جو لاطینی الفاظ سرکا سے نکلتا ہے جس کا مطلب ہے "آس پاس" اور مرجاتا ہے جس کا مطلب ہے "دن"۔ لیکن ہماری اندرونی سرکیڈین حیاتیاتی گھڑی کس طرح کام کرتی تھی یہ ایک معمہ بنی ہوئی تھی۔

کھڑکی میں میموسا پلانٹس / پودا

شکل 1. ایک اندرونی حیاتیاتی گھڑی۔ میموسا پودے کے پتے دن کے وقت سورج کی طرف کھلتے ہیں لیکن شام کے وقت بند ہو جاتے ہیں (اوپری حصہ)۔ جین جیکوس مارین نے پودے کو مسلسل اندھیرے (نچلے حصے) میں رکھا اور پایا کہ پتے روزانہ کی روشنی میں کسی بھی اتار چڑھاؤ کے بغیر بھی اپنی معمول کی روزانہ کی تال کی پیروی کرتے رہتے ہیں۔

سنہ 1970 کی دہائی کے دوران، سیمور بینزر اور ان کے طالب علم رونالڈ کونوپکا نے پوچھا کہ کیا پھلوں کی مکھیوں میں سرکیڈین تال کو کنٹرول کرنے والے جینز کی شناخت کرنا ممکن ہو گا۔ انہوں نے یہ راز جانا کہ نامعلوم جین میں تغیرات نے مکھیوں کی سرکیڈین گھڑی میں خلل ڈالا۔ انہوں نے اس جین کو پیریڈ کا نام دیا۔ لیکن یہ جین سرکیڈین تال کو کیسے متاثر کر سکتا ہے؟

اس سال کے نوبل انعام یافتہ، جو پھلوں کی مکھیوں کا بھی مطالعہ کر رہے تھے، کا مقصد یہ دریافت کرنا تھا کہ گھڑی دراصل کیسے کام کرتی ہے۔ 1984 میں، جیفری ہال اور مائیکل روزباش، بوسٹن کی برینڈیز یونیورسٹی میں قریبی تعاون سے کام کر رہے تھے، اور نیویارک کی راکفیلر یونیورسٹی میں مائیکل ینگ، پیریڈ جین کو الگ کرنے میں کامیاب ہوئے۔ اس کے بعد جیفری ہال اور مائیکل روزباش نے دریافت کیا کہ پیریڈ پروٹین، مدت کے لحاظ سے انکوڈ شدہ پروٹین، رات کے وقت جمع ہوتا ہے اور دن کے وقت انحطاط پذیر ہوتا ہے۔ اس طرح، پیریڈ پروٹین کی سطح سرکیڈین تال کے ساتھ ہم آہنگی میں، 24 گھنٹے کے چکر میں دوہراتی ہے۔

اگلا کلیدی مقصد یہ سمجھنا تھا کہ کس طرح یہ سرکیڈینتال کو جنم دیا جاتا ہے اور یہ کیسے برقراا رہتے ہیں؟ جیفری ہال اور مائیکل روزباش نے یہ قیاس کیا کہ پیریڈ پروٹین نے پیریڈ جین کی سرگرمی کو روک دیا۔ انہوں نے استدلال کیا کہ روکے ہوئے فیڈ بیک لوپ کے ذریعے، پیریڈ پروٹین اپنی ترکیب کو روک سکتا ہے اور اس طرح اس کی اپنی سطح کو مسلسل، چکراتی تال (شکل 2) میں منظم کر سکتا ہے۔

پیریڈ جین کے فیڈ بیک ریگولیشن کی آسان مثال

شکل 2۔ پیریڈ جین کے فیڈ بیک ریگولیشن کی ایک آسان مثال۔ اعداد و شمار 24 گھنٹے کے دوران ہونے والے واقعات کی ترتیب کو ظاہر کرتا ہے۔ جب پیریڈ جین فعال ہوتا ہے تو پیریڈ ایم آر این اے بنایا جاتا ہے۔ ایم آر این اے کو سیل کے سائٹوپلازم میں لے جایا جاتا ہے اور پیریڈ پروٹین کی تیاری کے لیے ٹیمپلیٹ کے طور پر کام کرتا ہے۔ پیریڈ پروٹین سیل کے نیوکلئس میں جمع ہوتا ہے، جہاں پیریڈ جین کی سرگرمی مسدود ہوتی ہے۔ یہ روکنے والے فیڈ بیک میکانزم کو جنم دیتا ہے جو سرکیڈین تال کو زیر کرتا ہے۔

ماڈل بہت پریشان کن تھا، لیکن پہیلی کے چند ٹکڑے غائب تھے۔ پیریڈ جین کی سرگرمی کو روکنے کے لیے، پیریڈ پروٹین، جو سائٹوپلازم میں پیدا ہوتا ہے، کو خلیے کے مرکز تک پہنچنا ہوگا، جہاں جینیاتی مواد واقع ہے۔ جیفری ہال اور مائیکل روزباش نے دکھایا تھا کہ پیریڈ پروٹین رات کے وقت نیوکلئس میں بنتا ہے، لیکن یہ وہاں کیسے پہنچا؟ 1994 میں مائیکل ینگ نے ایک دوسرا کلاک جین دریافت کیا، جو بے وقت تھا، جس نے ٹی ائی ایم پروٹین کو انکوڈنگ کیا جو ایک عام سرکیڈین تال کے لیے ضروری تھا۔ خوبصورت کام میں، اس نے ظاہر کیا کہ جب ٹی ائی ایم پیریڈ کے ساتھ منسلک ہوتا ہے، تو دو پروٹین سیل نیوکلئس میں داخل ہونے کے قابل تھے جہاں انہوں نے روکنے والے فیڈ بیک لوپ (شکل 2ب) کو بند کرنے کے لیے پیریڈ جین کی سرگرمی کو روک دیا۔

سرکیڈین گھڑی کے سالماتی اجزاء۔

شکل 2ب۔ سرکیڈین گھڑی کے مالیکیولر اجزاء کی ایک آسان مثال۔

اس طرح کے ایک ریگولیٹری فیڈ بیک میکانزم نے وضاحت کی کہ سیلولر پروٹین کی سطح کا یہ دوغلا پن کیسے ابھرا، لیکن سوالات لمبے لمبے رہے۔ دوغلوں کی فریکوئنسی کو کس چیز نے کنٹرول کیا؟ مائیکل ینگ نے ایک اور جین کی نشاندہی کی، ڈبل ٹائم، ڈی بی ٹی پروٹین کو انکوڈنگ کرتا ہے جس نے پیریڈ پروٹین کے جمع ہونے میں تاخیر کی۔ اس سے یہ بصیرت ملتی ہے کہ 24 گھنٹے کے چکر سے زیادہ قریب سے ملنے کے لئے کس طرح ایک دولن کو ایڈجسٹ کیا جاتا ہے۔

انعام یافتہ افراد کی طرف سے نمونہ بدلنے والی دریافتوں نے حیاتیاتی گھڑی کے لیے کلیدی میکانکی اصول قائم کیے ہیں۔ اگلے سالوں کے دوران کلاک ورک میکانزم کے دیگر مالیکیولر اجزاء کو واضح کیا گیا، جو اس کے استحکام اور کام کی وضاحت کرتا ہے۔ مثال کے طور پر، اس سال کے انعام یافتہ افراد نے دورانیے کے جین کو چالو کرنے کے لیے درکار اضافی پروٹین کی نشاندہی کی، ساتھ ہی اس طریقہ کار کے لیے جس کے ذریعے روشنی گھڑی کو ہم آہنگ کر سکتی ہے۔

ہماری انسانی فزیالوجی پر وقت رکھنا

حیاتیاتی گھڑی ہماری پیچیدہ فزیالوجی کے بہت سے پہلوؤں میں شامل ہے۔ اب ہم جانتے ہیں کہ تمام کثیر خلوی جاندار بشمول انسان، سرکیڈین تال کو کنٹرول کرنے کے لیے ایک ہی طریقہ کار کا استعمال کرتے ہیں۔ ہمارے جینز کا ایک بڑا حصہ حیاتیاتی گھڑی کے ذریعے ریگولیٹ ہوتا ہے اور اس کے نتیجے میں، ایک احتیاط سے (انتہائی باریک بانی سے ترتیب دیا گیا نظام) کیلیبریٹ شدہ سرکیڈین تال ہماری فزیالوجی کو دن کے مختلف مراحل کے مطابق ڈھالتا ہے (شکل 3)۔ تینوں انعام یافتہ افراد کی بنیادی دریافتوں کے بعد سے، سرکیڈین بیالوجی ایک وسیع اور انتہائی متحرک تحقیقی میدان میں ترقی کر چکی ہے، جس کے ہماری صحت اور تندرستی پر مضمرات ہیں۔

سرکیڈین گھڑی

شکل 3۔ سرکیڈین گھڑی ہماری فزیالوجی کو دن کے مختلف مراحل کے مطابق پیش کرتی ہے اور اسے ڈھالتی ہے۔ ہماری حیاتیاتی گھڑی نیند کے پیٹرن، کھانا کھلانے کے رویے، ہارمون کے اخراج، بلڈ پریشر اور جسم کے درجہ حرارت کو کنٹرول کرنے میں مدد کرتی ہے۔

کلیدی اشاعتیں۔

Zehring, W.A., Wheeler, D.A., Reddy, P., Konopka, R.J., Kyriacou, C.P. Rosbash, M., and Hall, J.C (1984)۔ پیریڈ لوکس ڈی این اے کے ساتھ پی عنصر کی تبدیلی اتپریورتی، اریتھمک ڈروسوفلا میلانوگاسٹر میں تال کو بحال کرتی ہے۔ سیل 39، 369–376۔

بارگیلو، ٹی اے، جیکسن، ایف آر، اور ینگ، ایم ڈبلیو (1984)۔ ڈروسوفلا میں جین کی منتقلی کے ذریعہ سرکیڈین طرز عمل کی بحالی۔ فطرت 312، 752–754۔

Siwicki, K.K., Eastman, C. Petersen, G. Rosbash, M., and Hall, J.C (1988)۔ ڈروسوفلا کے پیریڈ جین پروڈکٹ کے اینٹی باڈیز بافتوں کی متنوع تقسیم اور بصری نظام میں تال کی تبدیلیوں کو ظاہر کرتی ہیں۔ نیوران 1، 141–150۔

Hardin, P.E., Hall, J.C, and Rosbash, M. (1990)۔ ڈروسوفلا پیریڈ جین پروڈکٹ کا فیڈ بیک اس کے میسنجر آر این اے لیولز کی سرکیڈین سائیکلنگ پر۔ فطرت 343، 536–540۔

لیو، ایکس، زوئیبل، ایل جے، ہنٹن، ڈی، بینزر، ایس، ہال، جے سی، اور روزباش، ایم (1992)۔ پیریڈ جین بالغ ڈروسوفلا میں بنیادی طور پر جوہری پروٹین کو انکوڈ کرتا ہے۔ جے نیوروسکی 12، 2735–2744۔

ووشل، ایل بی، پرائس، جے ایل، سہگل، اے، سیز، ایل، اور ینگ، ایم ڈبلیو (1994)۔ ایک دوسری گھڑی کی تبدیلی کے ذریعے پیریڈ پروٹین کے جوہری لوکلائزیشن میں رکاوٹ، بے وقت۔ سائنس 263، 1606-1609۔

پرائس، J.L.، Blau، J.، Rothenfluh, A., Abodeely, M., Kloss, B., and Young, M.W. (1998)۔ ڈبل ٹائم میںایک ناول ڈروسوفلا کلاک جین ہے جو PERIOD پروٹین کے جمع ہونے کو منظم کرتا ہے۔ سیل 94، 83–95۔

جیفری سی ہال 1945 میں نیویارک، امریکہ میں پیدا ہوئے۔ انہوں نے 1971 میں سیئٹل کی یونیورسٹی آف واشنگٹن سے ڈاکٹریٹ کی ڈگری حاصل کی اور 1971 سے 1973 تک پاساڈینا میں کیلیفورنیا انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی میں پوسٹ ڈاکٹریٹ فیلو رہے۔ انہوں نے 1974 میں والتھم کی برینڈیز یونیورسٹی میں فیکلٹی میں شمولیت اختیار کی۔ 2002 میں وہ یونیورسٹی آف مائن سے وابستہ ہو گئے۔

مائیکل روزباش 1944 میں کنساس سٹی، امریکہ میں پیدا ہوئے۔ انہوں نے 1970 میں کیمبرج کے میساچوسٹس انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی سے ڈاکٹریٹ کی ڈگری حاصل کی۔ اگلے تین سالوں کے دوران، وہ سکاٹ لینڈ کی یونیورسٹی آف ایڈنبرا میں پوسٹ ڈاکٹریٹ فیلو رہے۔ 1974 سے، وہ والتھم، USA میں برینڈیز یونیورسٹی میں فیکلٹی پر ہیں۔

مائیکل ڈبلیو ینگ 1949 میں میامی، امریکہ میں پیدا ہوئے۔ انہوں نے 1975 میں آسٹن کی یونیورسٹی آف ٹیکساس سے اپنی ڈاکٹریٹ کی ڈگری حاصل کی۔ 1975 اور 1977 کے درمیان، وہ پالو آلٹو میں اسٹینفورڈ یونیورسٹی میں پوسٹ ڈاکٹریٹ فیلو تھے۔ 1978 سے، وہ نیویارک کی راک فیلر یونیورسٹی میں فیکلٹی پر رہے ہیں۔

مندرجہ بالا مواد درج ذیل لنک سے لیا گیا ہے اور ترجمہ کیا ہے۔

https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2017/press-release/

انسان کی داخلی حیاتیاتی گھڑی، یا سرکیڈین تال، دماغ میں سپراشیاسمیٹک نیوکلئس (ایس سی این) کے ذریعے منظم ہونے والا 24 گھنٹے کا خود کو برقرار رکھنے والا چکر ہے۔ یہ جسمانی، ذہنی، اور طرز عمل کے عمل کو - بشمول نیند، ہارمون کا اخراج، اور ہاضمہ - کو قدرتی روشنی کے تاریک چکر کے ساتھ ہم آہنگ کرتا ہے۔

جدید زندگی روزمرہ کی عادات کو قدرتی روشنی/ تاریک چکروں سے منقطع کر کے انسانی اندرونی حیاتیاتی گھڑی — یا سرکیڈین تال کو تیزی سے پریشان کرتی ہے۔ اس کے نتیجے میں، دائمی سرکیڈین غلط ترتیب کی حالت پیدا ہوتی ہے، جس سے اہم جسمانی، ذہنی، اور طرز عمل سے متعلق صحت کے مسائل پیدا ہوتے ہیں، جیسے کینسر، امراض قلب، موٹاپا اور ذیابیطس کے بڑھتے ہوئے خطرات۔

ہمیں اپنی اندرونی حیاتیاتی گھڑی (سرکیڈین تال) کی حفاظت کے لیے جدید زندگی کو منظم کرنا چاہیے۔ جس کے لیے روشنی کی نمائش، کھانے کے اوقات، اور نیند کے معمولات کو قدرتی دن کی روشنی/تاریکی کے چکروں کے ساتھ ہم آہنگ کرنے کے لیے جان بوجھ کر انتظام کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ بنیادی حکمت عملی یہ ہے کہ دن میں زیادہ سے زیادہ روشن روشنی حاصل کی جائے اور رات کو مکمل اندھیرے کو یقینی بنایا جائے تاکہ میلاٹونن کی پیداوار کی اجازت دی جا سکے۔