ജീവൻ ചങ്ങലകളുടെ വിസ്‌മയാവഹമായ ഒരു സമാഹാരം
നിങ്ങളുടെ ശരീരം അതിസൂക്ഷ്‌മ ചങ്ങലകളുടെ ഒരു സമാഹാരമാണെന്ന്‌ നിങ്ങൾ എന്നെങ്കിലും ചിന്തിച്ചിട്ടുണ്ടോ? ഒരുപക്ഷേ ഇല്ലായിരിക്കും. എന്നാൽ വാസ്‌തവത്തിൽ, “പ്രസക്തമായ ഏറ്റവും ചെറിയ ഘടകങ്ങളുടെ തലത്തിൽ” ജീവൻ “സംഘടനാ ഉപാധിയായി ചങ്ങലയെ” ഉപയോഗിക്കുന്നതായി ജീവൻ പ്രവർത്തിക്കുന്ന വിധം (ഇംഗ്ലീഷ്‌) എന്ന പുസ്‌തകം പറയുന്നു. ഈ കാരണത്താൽ, ഈ ചങ്ങലകളിൽ ചിലതിലുള്ള ഒരു ചെറിയ തകരാറിനുപോലും നമ്മുടെ ആരോഗ്യത്തെ ഗണ്യമായ വിധത്തിൽ ബാധിക്കാൻ കഴിയും. ഏതാണ്‌ ഈ ചങ്ങലകൾ? അവ എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു? നമ്മുടെ ആരോഗ്യവും സുസ്ഥിതിയുമായി അവ എങ്ങനെ ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു?
അടിസ്ഥാനപരമായി, ഇവ ചങ്ങലരൂപത്തിലുള്ള തന്മാത്രകളാണ്‌. ഇവയെ മുഖ്യമായും രണ്ടു വിഭാഗത്തിൽപ്പെടുത്താം. ആദ്യത്തെ വിഭാഗം പ്രോട്ടീൻ (മാംസ്യം) തന്മാത്രകളാണ്‌. അവയെക്കുറിച്ചാണ്‌ ഈ ലേഖനത്തിൽ നമ്മൾ പരിചിന്തിക്കാൻ പോകുന്നത്‌. രണ്ടാമത്തെ വിഭാഗത്തിൽ, ജനിതക വിവരങ്ങൾ ശേഖരിച്ചുവെക്കുകയും കൈമാറുകയും ചെയ്യുന്ന ഡിഎൻഎ-യും ആർഎൻഎ-യും ഉൾപ്പെടുന്നു. തീർച്ചയായും, ഈ രണ്ടു വിഭാഗത്തിൽപ്പെടുന്ന തന്മാത്രകളും വളരെ അടുത്ത്‌ ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. വാസ്‌തവത്തിൽ ഡിഎൻഎ-യുടെയും ആർഎൻഎ-യുടെയും പ്രാഥമികമായ ഒരു ധർമം ജീവന്‌ ആധാരമായ നിരവധിവരുന്ന പ്രോട്ടീനുകളെ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുകയെന്നതാണ്‌.
ഉത്‌പ്രേരകങ്ങൾ, കാവൽക്കാർ, തൂണുകൾ
ശരീരത്തിലെ വലിപ്പമേറിയ തന്മാത്രകളിൽ ഏറ്റവും വൈവിധ്യമാർന്നതു പ്രോട്ടീനുകളാണ്‌. പ്രോട്ടീൻകുടുംബത്തിൽ ആന്റിബോഡികൾ (പ്രതിദ്രവ്യങ്ങൾ), എൻസൈമുകൾ, സന്ദേശവാഹകർ, ചമയ പ്രോട്ടീനുകൾ (structural proteins), ട്രാൻസ്‌പോർട്ട്‌ പ്രോട്ടീനുകൾ (പദാർഥങ്ങൾ ഒരിടത്തുനിന്നും മറ്റൊരിടത്തേക്കു കൊണ്ടുപോകുന്നവർ) എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. പ്രതിദ്രവ്യങ്ങൾ അഥവാ ഇമ്മ്യൂണോഗ്ലോബുലിനുകളുടെ വലിയ ശേഖരം ബാക്ടീരിയ, വൈറസ്‌ തുടങ്ങിയ അന്യ ആക്രമണകാരികളെ പ്രതിരോധിക്കുന്നു. മറ്റു ഗ്ലോബുലിനുകൾ പരുക്കുമൂലം തകരാറിലായ രക്തക്കുഴലുകൾ അടയ്‌ക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു.
എൻസൈമുകൾ, ഉത്‌പ്രേരകങ്ങൾ അഥവാ രാസത്വരകങ്ങളായി വർത്തിക്കുന്നു. അതായത്‌ അവ, ദഹനത്തിൽ ഉൾപ്പെട്ടിരിക്കുന്നവപോലുള്ള രാസപ്രവർത്തനങ്ങളെ ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്നു. വാസ്‌തവത്തിൽ, “എൻസൈമുകൾ ഇല്ലായിരുന്നെങ്കിൽ ശരീരത്തിനു വേണ്ടത്ര പോഷണം കിട്ടാതെ നിങ്ങൾ വലഞ്ഞേനെ, കാരണം [അവയുടെ അഭാവത്തിൽ] ഒരു സാധാരണ ഭക്ഷണം ദഹിക്കുന്നതിന്‌ 50 വർഷം എടുക്കും” എന്ന്‌ ജീവന്റെ തന്തു (ഇംഗ്ലീഷ്‌) എന്ന പുസ്‌തകം വിശദീകരിക്കുന്നു. അസംബ്ലി ലൈൻ രീതിയിലാണ്‌ എൻസൈമുകൾ പ്രവർത്തിക്കുന്നത്‌, അതായത്‌ ഓരോ പ്രോട്ടീനും ഒരു പ്രത്യേക ധർമം നിർവഹിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്‌, മാൾട്ടേസ്‌ എന്ന എൻസൈം മാൾട്ടോസ്‌ എന്ന പഞ്ചസാരയെ രണ്ടു ഗ്ലൂക്കോസ്‌ തന്മാത്രകളായി വിഘടിപ്പിക്കുന്നു. ലാക്ടേസ്‌ പാലിലെ പഞ്ചസാരയായ ലാക്ടോസിനെ വിഘടിപ്പിക്കുന്നു. മറ്റ്‌ എൻസൈമുകൾ ആറ്റങ്ങളെയും തന്മാത്രകളെയും സംയോജിപ്പിച്ച്‌ പുതിയ പദാർഥങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കുന്നു. മിന്നൽ വേഗത്തിലാണ്‌ എൻസൈമുകൾ അവയുടെ ജോലി നിർവഹിക്കുന്നത്‌. ഒരൊറ്റ എൻസൈം തന്മാത്രയ്‌ക്ക്‌ ഒരു സെക്കൻഡിൽ ആയിരക്കണക്കിനു രാസപ്രവർത്തനങ്ങളിൽ ഉത്‌പ്രേരകമായി വർത്തിക്കാൻ സാധിക്കും.
പ്രോട്ടീൻ കുടുംബത്തിലെ മറ്റൊരു കൂട്ടരായ ഹോർമോണുകൾ സന്ദേശവാഹകരായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു. രക്തപ്രവാഹത്തിലേക്കു സ്രവിക്കപ്പെടുന്ന അവ മറ്റു ശരീരഭാഗങ്ങളുടെ പ്രവർത്തനത്തെ ഉത്തേജിപ്പിക്കുകയോ മന്ദീഭവിപ്പിക്കുകയോ ചെയ്യുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്‌, കോശങ്ങളുടെ ഊർജസ്രോതസ്സായ ഗ്ലൂക്കോസിനെ ആഗിരണം ചെയ്യാൻ അവയെ ഉത്തേജിപ്പിക്കുന്നത്‌ ഇൻസുലിനാണ്‌. ചമയ പ്രോട്ടീനുകളാണ്‌ വേറൊരു കൂട്ടർ. തരുണാസ്ഥി, മുടി, നഖം, ത്വക്ക്‌ എന്നിവയുടെ പ്രധാന ഘടകങ്ങൾ കൊളാജൻ, കെരാറ്റിൻ തുടങ്ങിയ ചമയ പ്രോട്ടീനുകളാണ്‌. ഈ പ്രോട്ടീനുകൾ “കോശങ്ങളിൽ തൂണുകൾ, തുലാങ്ങൾ, പ്ലൈവുഡ്‌, സിമന്റ്‌, ആണികൾ എന്നിവയ്‌ക്കു തുല്യമായി വർത്തിക്കുന്നു” എന്ന്‌ ജീവൻ പ്രവർത്തിക്കുന്ന വിധം എന്ന പുസ്‌തകം പറയുന്നു.
കോശസ്‌തരങ്ങളിലെ ട്രാൻസ്‌പോർട്ട്‌ പ്രോട്ടീനുകൾ പദാർഥങ്ങളെ കോശങ്ങൾക്കകത്തേക്കും പുറത്തേക്കും കടക്കാൻ അനുവദിക്കുന്ന പമ്പുകളും ചാലുകളുമായി വർത്തിക്കുന്നു. നമുക്കിപ്പോൾ, പ്രോട്ടീനുകൾ എന്തിനാൽ നിർമിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നുവെന്നും ചങ്ങലരൂപത്തിലുള്ള ഘടന അവയുടെ പ്രവർത്തനവുമായി എങ്ങനെ ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നുവെന്നും നോക്കാം.
ലാളിത്യത്തിൽ അധിഷ്‌ഠിതമായ സങ്കീർണത
മിക്ക ഭാഷകളുടെയും ഒരു അടിസ്ഥാന ഘടകമാണ്‌ അക്ഷരമാല. അക്ഷരങ്ങൾ ചേർന്നു വാക്കുകളുണ്ടാകുന്നു. വാക്കുകൾ ചേർന്നു വാക്യങ്ങളും. തന്മാത്രീയ തലത്തിൽ, ജീവൻ സമാനമായ ഒരു തത്ത്വമാണ്‌ ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌. ഡിഎൻഎ ഒരു മാസ്റ്റർ “അക്ഷരമാല” പ്രദാനം ചെയ്യുന്നു. അതിശയകരമായി, ഈ “അക്ഷരമാല”യിൽ നാല്‌ അക്ഷരങ്ങളേ ഉള്ളൂ—A,C,G,T. അഡിനിൻ, സൈറ്റോസിൻ, ഗ്വാനിൻ, തൈമിൻ എന്നീ രാസ ബേസുകളെയാണ്‌ ഈ അക്ഷരങ്ങൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നത്‌. ഈ നാലു ബേസുകളിൽനിന്നും ഡിഎൻഎ ഒരു ആർഎൻഎ മധ്യസ്ഥൻ വഴി അമിനോ അമ്ലങ്ങൾക്ക്‌ രൂപം കൊടുക്കുന്നു, ഇവയെ വാക്കുകളോടു താരതമ്യപ്പെടുത്താൻ സാധിക്കും. എന്നാൽ സാധാരണ വാക്കുകളിൽനിന്നു വ്യത്യസ്‌തമായി, എല്ലാ അമിനോ അമ്ലങ്ങൾക്കും തുല്യ എണ്ണം അക്ഷരങ്ങളേ ഉള്ളൂ, മൂന്നെണ്ണം മാത്രം. റൈബോസോമുകൾ എന്നു വിളിക്കപ്പെടുന്ന “പ്രോട്ടീൻ-സംയോജക യന്ത്രങ്ങൾ” അമിനോ അമ്ലങ്ങളെ ബന്ധിപ്പിക്കുന്നു. അതിന്റെ ഫലമായുണ്ടാകുന്ന ചങ്ങലകളെ അഥവാ പ്രോട്ടീനുകളെ വാക്യങ്ങളോട്‌ ഉപമിക്കാൻ സാധിക്കും. പറയുകയോ എഴുതുകയോ ചെയ്യുന്ന ഒരു വാക്യത്തിൽ ഉള്ള വാക്കുകളുടെ എണ്ണത്തിൽനിന്നും വ്യത്യസ്‌തമായി, ഒരു സാധാരണ പ്രോട്ടീനിൽ ഏതാണ്ട്‌ 300 മുതൽ 400 വരെ അമിനോ അമ്ലങ്ങൾ ഉണ്ടായെന്നുവരാം.
ഒരു പരാമർശ ഗ്രന്ഥം പറയുന്നത്‌ പ്രകൃതിയിൽ നൂറുകണക്കിന്‌ വ്യത്യസ്‌തതരം അമിനോ അമ്ലങ്ങളുണ്ടെങ്കിലും ഏകദേശം 20 തരം മാത്രമേ മിക്ക പ്രോട്ടീനുകളിലും കാണപ്പെടുന്നുള്ളൂ എന്നാണ്‌. ഈ അമിനോ അമ്ലങ്ങൾക്ക്‌ ഏതാണ്ട്‌ അനന്തമായ എണ്ണം സംയോജനങ്ങൾ സാധ്യമാണ്‌. ഇത്‌ പരിചിന്തിക്കുക: വെറും 20 അമിനോ അമ്ലങ്ങൾ ഉൾപ്പെടുന്ന 100 അമിനോ അമ്ലങ്ങൾ നീളമുള്ള ഒരു ചങ്ങലയുണ്ടെങ്കിൽ ആ ചങ്ങല 10100—1-നു ശേഷം 100 പൂജ്യങ്ങൾ വരുന്ന സംഖ്യ—വ്യത്യസ്‌ത വിധങ്ങളിൽ ക്രമീകരിക്കാൻ കഴിയും.
പ്രോട്ടീനുകളുടെ ആകൃതിയും പ്രവർത്തനവും
പ്രോട്ടീന്റെ ആകൃതി കോശത്തിലെ അതിന്റെ ധർമത്തോടു നിർണായകമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. അമിനോ അമ്ലങ്ങളുടെ ഒരു ചങ്ങലയ്‌ക്ക്‌ ഒരു പ്രോട്ടീന്റെ ആകൃതിയെ എങ്ങനെയാണു സ്വാധീനിക്കാൻ സാധിക്കുന്നത്‌? ലോഹമോ പ്ലാസ്റ്റിക്കോ കൊണ്ടുള്ള ഒരു ചങ്ങലയിലെ അയഞ്ഞ കണ്ണികളിൽനിന്നും വ്യത്യസ്‌തമായി അമിനോ അമ്ലങ്ങൾ ചില പ്രത്യേക കോണുകളിൽ സംയോജിച്ച്‌ നിശ്ചിത രൂപങ്ങൾ കൈവരിക്കുന്നു. ഇത്തരത്തിലുള്ള ചില രൂപങ്ങൾ ടെലിഫോൺ കോർഡിന്റെ ചുരുളുകൾപോലെയോ അല്ലെങ്കിൽ ഞൊറിവുള്ള വസ്‌ത്രത്തിലെ മടക്കുകൾപോലെയോ ആയിരിക്കും. പിന്നെ ഈ രൂപങ്ങൾ മടങ്ങി കൂടുതൽ സങ്കീർണമായ ത്രിമാന ഘടനകളുണ്ടാകുന്നു. പ്രോട്ടീന്റെ ആകൃതി ഒരു പ്രകാരത്തിലും യാദൃച്ഛികമായി രൂപപ്പെടുന്നതല്ല. തീർച്ചയായും, പ്രോട്ടീന്റെ ആകൃതി അതിന്റെ ധർമവുമായി വളരെ അടുത്തു ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. അമിനോ അമ്ല ചങ്ങലയിലെ തകരാറ്‌ പ്രോട്ടീന്റെ പ്രവർത്തനത്തിൽ പ്രതിഫലിക്കുന്നു എന്നത്‌ അതിനു തെളിവാണ്‌.
ചങ്ങലയ്‌ക്ക്‌ തകരാറുള്ളപ്പോൾ
പ്രോട്ടീനിലെ അമിനോ അമ്ല ചങ്ങലയ്‌ക്ക്‌ എന്തെങ്കിലും തകരാറോ അത്‌ മടങ്ങിയിരിക്കുന്ന വിധത്തിൽ അപാകതയോ ഉണ്ടെങ്കിൽ അത്‌ സിക്കിൾ-സെൽ അനീമിയ, സിസ്റ്റിക്‌ ഫൈബ്രോസിസ്‌ തുടങ്ങി പല രോഗങ്ങൾക്കും ഇടയാക്കും. സിക്കിൾ-സെൽ അനീമിയ ഒരു ജനിതക രോഗമാണ്‌. ഈ രോഗമുള്ളവരിൽ അരുണരക്താണുക്കളിലെ ഹീമോഗ്ലോബിൻ തന്മാത്രകൾ തകരാറുള്ളതായിരിക്കും. ഒരു ഹീമോഗ്ലോബിൻ തന്മാത്രയിൽ നാലു ചങ്ങലകളിലായി ക്രമീകരിച്ച 574 അമിനോ അമ്ലങ്ങളുണ്ട്‌. നാലു ചങ്ങലകളുള്ളതിൽ രണ്ടു ചങ്ങലകളിലെ അമിനോ അമ്ല ക്രമത്തിലുണ്ടാകുന്ന ഒരു വ്യതിയാനംപോലും ഒരു സാധാരണ ഹീമോഗ്ലോബിനെ സിക്കിൾ-സെൽ വകഭേദമാക്കിത്തീർക്കുന്നു. അമിനോ അമ്ല ചങ്ങലയുടെ ഒരു മർമസ്ഥാനത്ത്‌ ഫെനിലാലനിൻ എന്ന അമിനോ അമ്ലം ഇല്ലാത്ത ഒരു പ്രോട്ടീനാണ്‌ സിസ്റ്റിക്‌ ഫൈബ്രോസിസിന്റെ മിക്ക കേസുകൾക്കും കാരണം. ഈ തകരാറ്‌ പല പ്രശ്‌നങ്ങൾക്കും ഇടയാക്കുന്നു. അതിലൊന്ന്‌, അത്‌ ആമാശയം, കുടൽ, ശ്വാസകോശങ്ങൾ എന്നിവയുടെ ഉൾഭാഗത്തെ ആവരണം ചെയ്യുന്ന സ്‌തരങ്ങളിലുള്ള വെള്ളത്തിന്റെയും ഉപ്പിന്റെയും സന്തുലിതാവസ്ഥയെ തകിടംമറിക്കുന്നു എന്നതാണ്‌. തത്‌ഫലമായി ഈ പ്രതലങ്ങളെ ആവരണം ചെയ്യുന്ന ശ്ലേഷ്‌മം ക്രമാതീതമായി കട്ടിയുള്ളതും പശയുള്ളതുമായിത്തീരുന്നു.
ചില പ്രോട്ടീനുകളുടെ ഗണ്യമായ അപര്യാപ്‌തതയോ അസാന്നിധ്യമോ ആൽബിനിസം, ഹിമൊഫിലിയ തുടങ്ങിയ തകരാറുകൾ ഉണ്ടാകുന്നതിന്‌ ഇടയാക്കുന്നു. വർണകത്തിന്റെ അപര്യാപ്‌തതയായ ആൽബിനിസത്തിന്റെ ഏറ്റവും സാധാരണമായ രൂപത്തിനുള്ള കാരണം ഒരു പ്രധാന പ്രോട്ടീനായ ടിറോസിനേസിന്റെ തകരാറോ അഭാവമോ ആണ്‌. ഇത്‌ കണ്ണ്‌, മുടി, ത്വക്ക്‌ എന്നിവയിൽ സാധാരണ കാണപ്പെടുന്ന തവിട്ടു നിറമുള്ള വർണകമായ മെലാനിന്റെ ഉത്‌പാദനത്തെ ബാധിക്കുന്നു. രക്തം കട്ടപിടിക്കാൻ സഹായിക്കുന്ന പ്രോട്ടീൻ ഘടകങ്ങളുടെ തീരെ താണ അളവോ അഭാവമോ ആണ്‌ ഹീമോഫീലിയയ്‌ക്ക്‌ കാരണം. പ്രോട്ടീൻ തകരാറു മൂലമുണ്ടാകുന്ന മറ്റനേകം ആരോഗ്യപ്രശ്‌നങ്ങളിൽ ലാക്ടോസ്‌ അസഹനീയതയും മാംസപേശി ശോഷണവും ഉൾപ്പെടുന്നു.
രോഗകാരണത്തെ സംബന്ധിച്ച ഒരു സിദ്ധാന്തം
അടുത്തകാലത്ത്‌ ശാസ്‌ത്രജ്ഞർ പ്രയോൺ എന്ന്‌ അറിയപ്പെടുന്ന പ്രോട്ടീന്റെ ഒരു അസാധാരണ ഇനം മൂലമുണ്ടാകുന്നത്‌ എന്നു പറയപ്പെടുന്ന ഒരു രോഗത്തെക്കുറിച്ചു പഠിക്കാൻ തുടങ്ങി. തകരാറുള്ള പ്രയോണുകൾ സാധാരണ പ്രയോൺ പ്രോട്ടീനുകളോടു ചേർന്ന്‌ അവ വികലമായി മടങ്ങാൻ ഇടയാക്കുമ്പോഴാണ്‌ രോഗമുണ്ടാകുന്നത്‌ എന്നാണു സിദ്ധാന്തം. “രോഗം വ്യാപിക്കാനും പുതിയ സാംക്രമിക പദാർഥങ്ങൾ ഉണ്ടാകാനും ഇടയാക്കുന്ന ഒരു ശൃംഖലാ പ്രതിപ്രവർത്തനമാണ്‌” ഇതിന്റെ ഫലമെന്ന്‌ സയന്റിഫിക്‌ അമേരിക്കൻ എന്ന മാസിക പറയുന്നു.
പ്രയോൺ കാരണമുള്ളതായിരുന്നിരിക്കാൻ ഇടയുള്ള രോഗത്തിന്റെ ഒരു കേസ്‌ ആദ്യമായി പൊതുജന ശ്രദ്ധയിൽപ്പെട്ടത്‌ 1950-ൽ പാപ്പുവ ന്യൂഗിനിയിലാണ്‌. ചില ഒറ്റപ്പെട്ട ഗോത്രങ്ങൾ മതപരമായ കാരണങ്ങളാൽ ഒരു തരം നരഭോജനത്തിൽ ഏർപ്പെടുകയും അത്‌ ‘കുറു’ എന്ന രോഗത്തിന്‌ ഇടയാക്കുകയും ചെയ്‌തു. ഈ രോഗത്തിന്‌ ക്രോയ്‌റ്റ്‌സ്‌ഫെൽറ്റ്‌-യാക്കോബ്‌ എന്ന രോഗത്തിന്റേതിനോടു സമാനമായ ലക്ഷണങ്ങളാണുണ്ടായിരുന്നത്‌. എന്നാൽ രോഗബാധിത ഗോത്രങ്ങൾ തങ്ങളുടെ ഈ മതപരമായ അനുഷ്‌ഠാനം ഉപേക്ഷിച്ചപ്പോൾ ‘കുറു’ കേസുകളുടെ എണ്ണം പൊടുന്നനെ കുറഞ്ഞു. ഇപ്പോൾ അതിനെക്കുറിച്ചു കേൾക്കാൻതന്നെയില്ല എന്നു പറയാം.
വിസ്‌മയാവഹമായ രൂപകൽപ്പന!
എന്നാൽ സന്തോഷകരമെന്നു പറയട്ടെ, മിക്കപ്പോഴും പ്രോട്ടീനുകൾ ശരിയായ രീതിയിൽത്തന്നെ മടങ്ങുകയും അവ അതിശയകരമായ സഹകരണത്തോടും കാര്യക്ഷമതയോടും കൃത്യതയോടും കൂടെ അവയുടെ ജോലികൾ നിർവഹിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. മനുഷ്യ ശരീരത്തിൽ 1,00,000-ത്തിലധികം ഇനങ്ങളിലുള്ള പ്രോട്ടീനുകളുണ്ടെന്നും അവയെല്ലാം ആയിരക്കണക്കിനു തരത്തിൽ മടങ്ങിയിരിക്കുന്ന സങ്കീർണമായ ചങ്ങലകളാണെന്നും അറിയുമ്പോഴാണ്‌ അതു ശ്രദ്ധേയമാകുന്നത്‌.
പ്രോട്ടീനുകളുടെ ലോകത്തെക്കുറിച്ച്‌ മിക്ക കാര്യങ്ങളും നമുക്കിപ്പോഴും അജ്ഞാതമാണ്‌. കൂടുതൽ പഠിക്കുന്നതിനുവേണ്ടി ഗവേഷകർ ഇപ്പോൾ അമിനോ അമ്ലത്തിന്റെ ക്രമത്തിൽനിന്നും പ്രോട്ടീന്റെ ആകൃതി പ്രവചിക്കാൻ സാധിക്കുന്ന അത്യാധുനിക കമ്പ്യൂട്ടർ പ്രോഗ്രാമുകൾ കണ്ടുപിടിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്‌. എന്നിരുന്നാലും പ്രോട്ടീനുകളെക്കുറിച്ചുള്ള നമ്മുടെ പരിമിതമായ അറിവുതന്നെ “ജീവന്റെ” ഈ “ചങ്ങലകൾ” വിദഗ്‌ധമായി സംഘടിപ്പിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നുവെന്നു മാത്രമല്ല അവ ആഴമായ ബുദ്ധിശക്തിയെ പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്നുവെന്നും സംശയാതീതമായി പ്രകടമാക്കുന്നു.
[27-ാം പേജിലെ ചതുരം/ചിത്രം]
പ്രോട്ടീനുകൾക്ക്‌ “പിൻകോഡുകൾ”
തപാൽ വിതരണം സുഗമമാക്കുന്നതിനുവേണ്ടി കത്തുകളിലെ മേൽവിലാസങ്ങളിൽ ഒരു പിൻകോഡ്‌ ഉൾപ്പെടുത്തണമെന്നത്‌ പല തപാൽ വകുപ്പുകളുടെയും നിബന്ധനയാണ്‌. പ്രോട്ടീനുകൾ കോശത്തിനുള്ളിൽ അവയുടെ വഴി കണ്ടെത്തുന്നു എന്ന്‌ ഉറപ്പാക്കുന്നതിനുവേണ്ടി സ്രഷ്ടാവും സമാനമായ ഒരു രീതിയാണ്‌ ഉപയോഗിച്ചിരിക്കുന്നത്‌. കോശങ്ങൾ നൂറു കോടി പ്രോട്ടീനുകൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്ന വളരെ തിരക്കുപിടിച്ച സ്ഥലങ്ങളാണെന്നുള്ളതു കണക്കിലെടുക്കുമ്പോൾ അത്തരമൊരു നടപടി അത്യന്താപേക്ഷിതമാണ്‌. എങ്കിൽപ്പോലും പുതിയതായി രൂപംകൊള്ളുന്ന പ്രോട്ടീനുകൾ എല്ലായ്‌പോഴും അവരുടെ പണിസ്ഥലത്ത്‌ എത്തിച്ചേരുന്നു. അവിടെ അവ എത്തിച്ചേരുന്നത്‌ തന്മാത്രീയ “പിൻകോഡി”ന്റെ അഥവാ പ്രോട്ടീനിലുള്ള ഒരു പ്രത്യേക അമിനോ അമ്ല ശ്രേണിയുടെ സഹായത്താലാണ്‌.
വിസ്‌മയിപ്പിക്കുന്ന ഈ ആശയം കണ്ടുപിടിച്ചതിന്‌ 1999-ൽ കോശ ജീവശാസ്‌ത്രജ്ഞനായ ഗൂന്റർ ബ്ലോബെലിന്‌ നോബൽ സമ്മാനം ലഭിക്കുകയുണ്ടായി. പക്ഷേ ബ്ലോബെൽ ഒരു കണ്ടുപിടിത്തം നടത്തിയെന്നേയുള്ളൂ. അപ്പോൾ ജീവകോശത്തിന്റെയും അതിലെ തന്മാത്രകളുടെ അമ്പരപ്പിക്കുന്ന ശ്രേണിയുടെയും സ്രഷ്ടാവിന്‌ അതിനെക്കാൾ കൂടുതൽ മഹത്ത്വം ലഭിക്കേണ്ടതല്ലേ?—വെളിപ്പാടു 4:11.
[24, 25 പേജുകളിലെ രേഖാചിത്രം/ചിത്രങ്ങൾ]
(പൂർണരൂപത്തിൽ കാണുന്നതിന്‌ പ്രസിദ്ധീകരണം നോക്കുക)
പ്രോട്ടീനുകൾ എങ്ങനെയാണ്‌ നിർമിക്കപ്പെടുന്നത്‌?
കോശം
1 കോശമർമത്തിനുള്ളിലെ ഡിഎൻഎ-യിൽ ഓരോ പ്രോട്ടീനും ആവശ്യമായ നിർദേശങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു
ഡിഎൻഎ
2 ഡിഎൻഎ-യുടെ ഒരു ഭാഗം ഇഴപിരിയുകയും ജനിതകവിവരം ഒരു സന്ദേശവാഹക ആർഎൻഎ ആയിത്തീരുകയും ചെയ്യുന്നു
സന്ദേശവാഹക ആർഎൻഎ
3 റൈബോസോമുകൾ—“സന്ദേശം വായിക്കുന്ന പ്രോട്ടീൻ സംയോജകർ”—ആർഎൻഎ-യോടു ചേരുന്നു.
4 ട്രാൻസ്‌ഫർ ആർഎൻഎ-കൾ റൈബോസോമിലേക്ക്‌ അമിനോ അമ്ലങ്ങളെ കൊണ്ടെത്തിക്കുന്നു
ഒറ്റയ്‌ക്കുള്ള അമിനോ അമ്ലങ്ങൾ
ട്രാൻസ്‌ഫർ ആർഎൻഎ-കൾ
റൈബോസോം
5 റൈബോസോം ആർഎൻഎ-യെ “വായിക്കുമ്പോൾ,” അത്‌ ഒറ്റയ്‌ക്കുനിൽക്കുന്ന അമിനോ അമ്ലങ്ങളെ ഒരു പ്രത്യേക ക്രമത്തിൽ ബന്ധിപ്പിച്ച്‌ ഒരു ചങ്ങല—പ്രോട്ടീൻ—ഉണ്ടാക്കുന്നു
പ്രോട്ടീനുകൾ അമിനോ അമ്ലങ്ങളാൽ നിർമിതമാണ്‌
6 ചങ്ങലരൂപത്തിലുള്ള പ്രോട്ടീൻ അതിന്റെ ധർമം നിർവഹിക്കുന്നതിനായി ശരിയായ ആകൃതിയിൽത്തന്നെ മടങ്ങേണ്ടതുണ്ട്‌. ഒന്നു സങ്കൽപ്പിച്ചു നോക്കൂ, ഒരു സാധാരണ പ്രോട്ടീന്‌ 300 “കണ്ണി”കളിലധികം നീളമുണ്ട്‌!
പ്രോട്ടീൻ
ജീവന്‌ അത്യന്താപേക്ഷിതമായ 1,00,000-ത്തിലേറെ ഇനങ്ങളിലുള്ള പ്രോട്ടീനുകൾ ശരീരത്തിലുണ്ട്‌
ആന്റിബോഡികൾ
എൻസൈമുകൾ
ചമയ പ്രോട്ടീനുകൾ
ഹോർമോണുകൾ
ട്രാൻസ്‌പോർട്ട്‌ പ്രോട്ടീനുകൾ
[25-ാം പേജിലെ രേഖാചിത്രം/ചിത്രങ്ങൾ]
(പൂർണരൂപത്തിൽ കാണുന്നതിന്‌ പ്രസിദ്ധീകരണം നോക്കുക)
ഡിഎൻഎ ഓരോ പ്രോട്ടീനിലും “അക്ഷരങ്ങളെ വിന്യസിക്കുന്നത്‌” എങ്ങനെയാണ്‌?
ഡിഎൻഎ G T C T A T A A G
ഡിഎൻഎ വെറും നാല്‌ “അക്ഷരങ്ങൾ” ആണ്‌ ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌: A, T, C, G
A T C G A
ഡിഎൻഎ “അക്ഷരവിന്യാസം,” ആർഎൻഎ-രൂപത്തിലേക്ക്‌ പകർത്തിയെഴുതപ്പെടുന്നു. ആർഎൻഎ T-യ്‌ക്കു പകരം U (യുറാസിൽ) ഉപയോഗിക്കുന്നു
U C G
മൂന്ന്‌-അക്ഷരങ്ങളുടെ ഓരോ കൂട്ടവും ഒരു പ്രത്യേക “വാക്ക്‌” അഥവാ അമിനോ അമ്ലമായി “വായിക്കപ്പെടുന്നു.” ഉദാഹരണത്തിന്‌:
G U C = വാലിൻ
U A U = ടൈറൊസിൻ
A A G = ലൈസിൻ
ഈ രീതിയിൽ, സാധാരണ കാണപ്പെടുന്ന 20 അമിനോ അമ്ലങ്ങളിൽ ഓരോന്നിനെയും “വായിക്കാൻ” സാധിക്കും. “വാക്കുകൾ” ബന്ധിച്ച്‌ ഒരു ചങ്ങല അഥവാ “വാക്യം”—പ്രോട്ടീൻ—ഉണ്ടാകുന്നു
[26-ാം പേജിലെ രേഖാചിത്രം/ചിത്രങ്ങൾ]
(പൂർണരൂപത്തിൽ കാണുന്നതിന്‌ പ്രസിദ്ധീകരണം നോക്കുക)
പ്രോട്ടീൻ “മടങ്ങുന്നത്‌” എങ്ങനെയാണ്‌?
ഒറ്റപ്പെട്ട അമിനോ അമ്ലങ്ങൾ ബന്ധിപ്പിക്കപ്പെട്ട്‌ . . .
1 ഒരു ചങ്ങലയുണ്ടാകുന്നു, എന്നിട്ട്‌ . . .
2 ഇവ ചുരുളുകളായോ ഞൊറിവുകളായോ മറ്റെന്തെങ്കിലും ആകൃതിയിലോ രൂപപ്പെടുന്നു, എന്നിട്ട്‌ . . .
ചുരുളുകൾ
ഞൊറിവുകൾ
3 കൂടുതൽ സങ്കീർണമായ ത്രിമാന ഘടനയായി മടങ്ങുന്നു, അത്‌ . . .
4 സങ്കീർണമായ ഒരു പ്രോട്ടീന്റെ ഒരു ഉപഘടകം മാത്രമായിരിക്കാം
[26-ാം പേജിലെ ചിത്രം]
റൈബോസോം പ്രോട്ടീന്റെ ഒരു ഭാഗത്തിന്റെ ഈ കമ്പ്യൂട്ടർ മാതൃകയിൽ ത്രിമാന സ്വഭാവം കാണിക്കുന്നതിന്‌ നിറങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചിരിക്കുന്നു. സർപ്പിളാകൃതിയിലുള്ള അടയാളങ്ങളും (ചുരുളുകൾ) ശരചിഹ്നങ്ങളും (ഞൊറിവുള്ള ചെറിയ ഭാഗങ്ങൾ) ഘടനകളെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു
[കടപ്പാട്‌]
The Protein Data Bank, ID: 1FFK; Ban, N., Nissen, P., Hansen, J., Moore, P.B., Steitz, T.A.: The Complete Atomic Structure of the Large Ribosomal Subunit at 2.4 A Resolution, Science 289 pp. 905 (2000)
[24-ാം പേജിലെ ചിത്രങ്ങൾക്ക്‌ കടപ്പാട്‌]
Adapted drawings: From THE WAY LIFE WORKS by Mahlon Hoagland and Bert Dodson, copyright ©1995 by Mahlon Hoagland and Bert Dodson. Used by permission of Times Books, a division of Random House, Inc.