Tuesday , 23 January 2018
Home » Scrolling News » ഡിഎന്‍എ തകരാറുകള്‍: ഒരു നൊബേല്‍ കഥ

ഡിഎന്‍എ തകരാറുകള്‍: ഒരു നൊബേല്‍ കഥ

About the author

ഡോ. ദിലീപ് മമ്പള്ളില്‍,

 

ജീവന്‍റെ തന്മാത്രയാണ് ഡിഎന്‍എ. കാരണം ഡിഎന്‍എ-യിലെ ജീനുകളാണ് ഒരു ജീവിയുടെ സ്വഭാവഗുണങ്ങള്‍ നിര്‍ണ്ണയിക്കുന്നത്. ജീവിയെതന്നെ ഡിസൈന്‍ ചെയ്യുന്നത് ജീനുകളാണ്. കോശത്തിനുള്ളിലെ നൂക്ലിയസില്‍ ഗോവണി ആകൃതിയില്‍ രണ്ടു പിരികളായി ചുരുണ്ട് കിടക്കുന്ന നീളന്‍ തന്മാത്രയാണ് ഡിഎന്‍എ. രണ്ടു മുത്തുമാലകള്‍ പിരിഞ്ഞു കിടക്കുന്നത് പോലെ എന്നും പറയാം. ശരീരത്തിലെ ഓരോ കോശത്തിലുമുണ്ട് ഡിഎന്‍എ.

ഗുവാനിന്‍ (Guanine), സൈടോസിന്‍ (Cytosine), തൈമിന്‍ (Thymine), അഡനിന്‍ (Adenine) എന്നീ നാലുതരം തന്മാത്രകളാണ് ഡിഎന്‍എ-യുടെ പ്രധാന ഭാഗങ്ങൾ. ബേസുകള്‍ എന്ന് വിളിക്കുന്ന ഈ നാലുതരം ചെറുതന്മാത്രകളുടെ വിവിധങ്ങളായ ക്രമങ്ങള്‍ കൊണ്ടാണ് ജീനുകളില്‍ ഒരു ജീവിയുടെ സ്വഭാവ ഗുണങ്ങള്‍ നിര്‍ണ്ണയിക്കുന്ന പ്രോട്ടീന്‍ തന്മാത്രകളുടെ കോഡ് സൂക്ഷിച്ചിരിക്കുന്നത്‌. നാലു നിറങ്ങളിലുള്ള കോടിക്കണക്കിനു  മുത്തുകള്‍ വിവിധ ക്രമത്തില്‍ കോര്‍ത്തെടുത്ത നീളന്‍ മാലയായി ഡിഎന്‍എ-യെ സങ്കല്‍പ്പിക്കാം. മുത്തുകളുടെ ക്രമങ്ങളാണ് കോഡുകള്‍.

ഡി എൻ ഏ യുടെയും ബേസുകളുടെയും ഘടന (ചിത്രത്തിനു കടപ്പാട് Zephyris (Richard Wheeler) വിക്കിപ്പീഡിയ)
ഡി എൻ ഏ യുടെയും ബേസുകളുടെയും ഘടന (ചിത്രത്തിനു കടപ്പാട് Zephyris (Richard Wheeler) വിക്കിപ്പീഡിയ)

ഡിഎന്‍എ-യില്‍ തകരാറുകള്‍ വന്നാല്‍ എന്ത് സംഭവിക്കും? ഉദാഹരണത്തിന് ബേസ് തന്മാത്രകളുടെ (മുത്തുകളുടെ) ക്രമത്തില്‍ മാറ്റങ്ങള്‍ വന്നാല്‍ എന്ത് സംഭവിക്കും? അല്ലെങ്കില്‍ ചില മുത്തുകള്‍ കേടുവന്നു പോയാല്‍?

ഡിഎന്‍എ-യിലെ അല്ലെങ്കില്‍ ജീനുകളിലെ ഭാഗങ്ങള്‍ (ബേസ് തന്മാത്രകള്‍) മാറിപ്പോകുകയോ മുറിഞ്ഞു നഷ്ടപ്പെട്ടു പോകുകയോ ചെയ്യാം. ഇതിനു മ്യൂട്ടേഷന്‍ (mutation) എന്നാണ് പറയുന്നത്. അതായത് ഒരു മുത്തുമാലയില്‍ പുതിയ മുത്തുകള്‍ കൂട്ടിച്ചേര്‍ക്കെപ്പടുകയോ അല്ലെങ്കില്‍ ചില മുത്തുകള്‍ നഷ്ടപ്പെട്ടു പോകുകയോ ചെയ്യുന്നതുപോലെ. മുത്തുകളുടെ ക്രമം മാറിയാല്‍ കോഡുകള്‍ മാറിപ്പോകും. പലപ്പോഴും മ്യൂട്ടേഷനുകള്‍ ഒരു പ്രശ്നവും ഉണ്ടാക്കില്ല. ചിലപ്പോള്‍ ജീവിക്ക് ഗുണകരവുമാകാം. എന്നാല്‍ കുറേ മ്യൂട്ടേഷനുകള്‍ അടിഞ്ഞുകൂടുന്നത് ചിലപ്പോള്‍ കാന്‍സര്‍ പോലെയുള്ള രോഗങ്ങള്‍ ഉണ്ടാക്കാം.

പക്ഷേ, മ്യൂട്ടേഷന്‍ കൂടാതെ ഡിഎന്‍എ-യില്‍ കേടുപാടുകളും സംഭവിക്കാം. ഉദാഹരണത്തിന് ഡിഎന്‍എ-യിലെ ബേസ് തന്മാത്രകള്‍ക്ക് രാസമാറ്റം സംഭവിക്കുന്നത്. ഒരു മുത്തുമാലയിലെ ചില മുത്തുകള്‍ കേടുവന്നു പോകുന്നതുപോലെ എന്ന് പറയാം. അതുമല്ലെങ്കില്‍ തെറ്റായ ക്രമത്തില്‍ കോര്‍ക്കുന്നതുപോലെ. ഓരോ ദിവസവും നമ്മുടെ (അല്ലെങ്കില്‍ ഓരോ ജീവിയുടേയും)  ഡിഎന്‍എ-യില്‍ ആയിരക്കണക്കിന് ഇത്തരം തകരാറുകള്‍ ഉണ്ടാകുന്നുണ്ട്.

കോശങ്ങളിലെ ഉപാപചയ പ്രവര്‍ത്തനങ്ങളുടെ ഭാഗമായി ഉണ്ടാക്കപ്പെടുന്ന രാസവസ്തുക്കള്‍, പുറമേ നിന്നുള്ള വികിരണങ്ങള്‍, അല്ലെങ്കില്‍ നാം കഴിക്കുന്ന ആഹാരത്തിലെ അനാവശ്യ രാസവസ്തുക്കള്‍ എന്നിവയെല്ലാം ഇങ്ങനെയുള്ള തകരാറുകള്‍ക്ക് ആക്കം കൂട്ടാം.

തകരാറുകള്‍ ഉടനടി പരിഹരിച്ചില്ലെങ്കില്‍ കോശങ്ങളുടെ നിലനില്പുതന്നെ അപകടത്തിലാകും. അതുകൊണ്ടുതന്നെ ഡിഎന്‍എ-യില്‍ കൂടെക്കൂടെ ഉണ്ടാകുന്ന തകരാറുകള്‍ പരിഹരിക്കുന്ന ഒരു സംവിധാനം നമ്മുടെ കോശങ്ങളില്‍ ഉണ്ട്. ഈ സംവിധാനം എങ്ങനെ പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നു എന്ന് കണ്ടുപിടിച്ചതിനാണ് തോമസ്‌ ലിണ്ടാല്‍, പോള്‍ മോദ്രിക്, അസിസ് സങ്കാര്‍ എന്നീ ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ക്ക് 2015 ലെ കെമിസ്ട്രിക്കുള്ള നൊബേല്‍ പുരസ്കാരം ലഭിച്ചത്.  അവരുടെ സംഭാവനകള്‍ എന്താണെന്ന് നമുക്ക് പരിശോധിക്കാം.

തോമസ്‌ ലിണ്ടാല്‍ (Thomas Lindahl)

ഡിഎന്‍എ വളരെ സ്ഥിരതയുള്ള തന്മാത്രയാണ് എന്നായിരുന്നു  കരുതപ്പെട്ടിരുന്നത്. എന്നാല്‍ 1960-കളില്‍ ലിണ്ടാല്‍ ഡിഎന്‍എ-യില്‍ ദിവസേന ധാരാളം തകരാറുകള്‍ കടന്നു കൂടുന്നുണ്ട് എന്ന് മനസിലാക്കി. ഇത് പരിഹരിക്കാന്‍ കോശത്തില്‍ എന്തെങ്കിലും ഒരു സംവിധാനം ഉണ്ടായിരിക്കണം എന്ന് അദ്ദേഹം അനുമാനിച്ചു. 1974-ല്‍ അദ്ദേഹം ബാക്റ്റീരിയയില്‍ ഈ സംവിധാനത്തിന്റെ ഭാഗമായ ഒരു എന്‍സൈം (Enzyme) തിരിച്ചറിഞ്ഞു. കോശത്തിനുള്ളിലെ രാസപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളെ സഹായിക്കുന്ന തന്മാത്രക

തോമസ്‌ ലിണ്ടാല്‍
തോമസ്‌ ലിണ്ടാല്‍ (ചിത്രത്തിന് വിക്കിപ്പീഡിയയോട് കടപ്പാട്)

ളാണ് എന്‍സൈമുകള്‍. വ്യത്യസ്ത പ്രവർത്തനങ്ങൾ വ്യത്യസ്ത എൻസൈമുകളാണ് നിയന്ത്രിക്കുന്നത്.

ഡിഎന്‍എ-യില്‍ ബേസ് ഏക്സ്സിഷന്‍ റിപെയര്‍ (Base excision repair) എന്ന ഒരു പ്രക്രിയ തകരാറുകള്‍ പരിഹരിക്കാനായി  നടക്കുന്നുണ്ട് എന്ന് അദ്ദേഹം കണ്ടുപിടിച്ചു.

ബേസ് ഏക്സ്സിഷന്‍ റിപെയര്‍ എന്ന പ്രക്രിയ നടക്കുന്നത് ഡിഎന്‍എ-യിലെ ഒരു ബേസ് തന്മാത്ര കേടുവരുമ്പോള്‍ ആണ്. ഉദാഹരണത്തിന് എളുപ്പം കേടുവരുന്ന ബേസ് തന്മാത്രയാണ് സൈടോസിന്‍ (cytosine). ഇങ്ങനെ വന്നാല്‍ അത് ഡിഎന്‍എ-യില്‍ നിന്നും മുറിച്ചു മാറ്റപ്പെടും. ഗ്ലൈകോസിലേസ് (Glycosylase) എന്ന എന്‍സൈം ആണ് ഈ ജോലി ചെയ്യുന്നത്. ഇത് കഴിഞ്ഞാല്‍ ഡിഎന്‍-എ പൊളിമറേസ് (DNA polymerase) എന്ന മറ്റൊരു എന്‍സൈം ഈ മുറിഞ്ഞു പോയ ഭാഗത്ത് പുതിയ തന്മാത്രയെ കൂട്ടിചേര്‍ക്കും. ഇത്തരം പ്രക്രിയ മനുഷ്യരിലും നടക്കുന്നുണ്ട്.

 

അസിസ് സങ്കാര്‍ (Aziz Sancar)

ഡോക്ടറായി തുര്‍ക്കിയിലെ ഒരു ഗ്രാമത്തില്‍ പ്രാക്ടീസ് ചെയ്തിരുന്ന  അസിസ് സങ്കാര്‍ 1973-ല്‍ ബയോകെമിസ്ട്രി പഠിക്കാന്‍ തീരുമാനിച്ചു.  അദ്ദേഹത്തിന്റെ താല്പര്യം താൻ പ്രത്യേകം നിരീക്ഷിച്ച ഒരു കാര്യത്തിലായിരുന്നു. കടുത്ത അള്‍ട്രാവയലറ്റ് വികിരണങ്ങള്‍ക്കു വിധേയമാക്കിയ ബാക്റ്റീരിയ നീല ലൈറ്റ് അടിക്കുമ്പോള്‍ പെട്ടെന്ന് ആരോഗ്യം വീണ്ടെടുക്കുന്നു. രാസപരമായി ഇതെങ്ങനെ സംഭവിക്കുന്നു എന്ന് അദ്ദേഹം ചിന്തിച്ചുതുടങ്ങി.

അസിസ് സങ്കാര്‍
അസിസ് സങ്കാര്‍ (ചിത്രത്തിന് വിക്കിപ്പീഡിയയോട് കടപ്പാട്)

പിന്നീട് ടെക്സാസ് യുണിവേഴ്സിറ്റിയില്‍ ഗവേഷണം ചെയ്യുമ്പോള്‍ അദ്ദേഹം അള്‍ട്രാവയലറ്റ് വികിരണങ്ങള്‍ മൂലം ഡിഎന്‍എ-യില്‍ ഉണ്ടാകുന്ന തകരാറുകള്‍ പരിഹരിക്കുന്ന ഫോട്ടോലൈസ് (Photolyse) എന്ന എന്‍സൈം തിരിച്ചറിഞ്ഞു. ഈ കണ്ടുപിടുത്തം അത്ര വലിയ ശാസ്ത്ര ശ്രദ്ധയൊന്നും നേടിയില്ല. അതു കൊണ്ടു തന്നെ നല്ല ജോലിയൊന്നും കിട്ടാത്തതിനാല്‍ അദ്ദേഹം യേല്‍ യുണിവേഴ്സിറ്റിയില്‍ ടെക്നീഷ്യനായി ജോലിക്ക് ചേര്‍ന്നു. ഇവിടെ വച്ചാണ് നൊബേല്‍ സമ്മാനത്തിനര്‍ഹമാക്കിയ കാര്യങ്ങള്‍ അദ്ദേഹം ചെയ്തത്.

ഫോട്ടോലൈസ് എന്ന എന്‍സൈം നീല വെളിച്ചത്തില്‍ ബാക്റ്റീരിയയിലെ ഡിഎന്‍എ തകരാറുകള്‍ പരിഹരിച്ചെങ്കില്‍, ഇത്തരം അൾട്രാവയലറ്റ് വികിരണങ്ങള്‍ മൂലമുണ്ടാകുന്ന തകരാറുകള്‍ വെളിച്ചമില്ലാത്ത അവസ്ഥയിലും പരിഹരിക്കുന്ന എൻസൈമുകളെ അദ്ദേഹം തിരിച്ചറിഞ്ഞു. ഈ എന്‍സൈമുകള്‍ നൂക്ലിയോടൈഡ് ഏക്സിഷന്‍ റിപയര്‍ (Nucleotide Excision repair) എന്ന പ്രക്രിയയിലൂടെ ഡിഎന്‍എ-യിലെ തകരാറുകള്‍ പരിഹരിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന് അൾട്രാവയലറ്റ് വികിരണങ്ങള്‍മൂലം സാധാരണ സംഭവിക്കുന്ന ഒരു തകരാറാണ് ഒരു പിരിയിലെതന്നെ രണ്ടു തൈമിന്‍ ബേസുകള്‍ അടുത്തടുത്ത് വന്നാല്‍  കൂടിച്ചേര്‍ന്നു പോകുന്നത്. ഇങ്ങനെ സംഭവിച്ചാല്‍ ഈ എന്‍സൈമുകള്‍ ആ തൈമിന്‍ ബേസുകള്‍ ഉള്‍ക്കൊള്ളുന്ന ഡിഎന്‍എ-യുടെ  ചെറിയൊരു ഭാഗംതന്നെ മുറിച്ചു മാറ്റും. വീണ്ടും ഡിഎന്‍-എ പോളിമറേസ് എന്ന എന്‍സൈം ഈ മുറിഞ്ഞു പോയ ഭാഗത്ത് പുതിയ തന്മാത്രയെ കൂട്ടിചേര്‍ക്കും. മനുഷ്യരിലും ഇത്തരം ഒരു സംവിധാനം ഉണ്ടെന്ന് അദ്ദേഹം കണ്ടെത്തി.

പോള്‍ മോണ്ട്രിക് (Paul Mondrich)

പോള്‍ മോണ്ട്രിക് ജനിച്ചു വളര്‍ന്നത്‌ ന്യൂ-മെക്സിക്കോയിലെ ഒരു ഗ്രാമത്തിലാണ്. അദ്ദേഹത്തിന്റെ ഗവേഷണ വിദ്യാഭ്യാസം സ്റ്റാന്‍ഫോര്‍ഡ്, ഹാര്‍വാര്‍ഡ് തുടങ്ങിയ സര്‍വ്വകലാശാലകളില്‍ ആയിരുന്നു. ഡ്യൂക്ക് സര്‍വ്വകലാശാലയില്‍ ഗവേഷണം ചെയ്യുമ്പോള്‍ അദ്ദേഹം ഹാര്‍വാര്‍ഡിലെ മാത്യു മേസേല്‍സനുമായി ചേര്‍ന്ന് ഡിഎന്‍എ-യെ ബാധിക്കുന്ന ചില എന്സൈമുകളെക്കുറിച്ചു പഠിക്കാന്‍ തുടങ്ങി. അങ്ങനെ മോണ്ട്രികിന്റെ നേതൃത്വത്തില്‍ തിരിച്ചറിഞ്ഞ ഒന്നാണ് ഡിഎന്‍-എ മിസ്‌മാച്ച് റിപ്പയറിങ്ങ് (DNA mismatch repairing) സംവിധാനം.

പോള്‍ മോണ്ട്രിക്
പോള്‍ മോണ്ട്രിക്  (ചിത്രത്തിന് വിക്കിപ്പീഡിയയോട് കടപ്പാട്)

 

ഡിഎന്‍എ രണ്ടു പിരികളുള്ള നീളന്‍ തന്മാത്രയാണ് എന്ന് പറഞ്ഞല്ലോ. അതായത്, രണ്ടു മാലകള്‍ പിരിഞ്ഞു കിടക്കുന്നത് പോലെ. ഈ രണ്ടു പിരിയിലെയും ഇരുഭാഗത്തുമുള്ള, നേര്‍ക്കുനേര്‍ വരുന്ന, ഗുവാനിന്‍ സൈടോസിനുമായും (G-C),   തൈമിന്‍  അഡനിനുമായും (T-A) ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കും.  മിസ്‌മാച്ച് റിപ്പയറിങ്ങ് എന്ന സംഗതി വരുന്നത് ഇവിടെയാണ്. ഡിഎന്‍-എ പകര്‍പ്പുണ്ടാക്കുകയും വീണ്ടും ഓരോ പകര്‍പ്പിലും രണ്ടാം പിരി ഉണ്ടാക്കുകയും ചെയ്യുമ്പോള്‍ ഇടയ്ക്ക് തെറ്റായി ബേസുകള്‍ നേര്‍ക്കുനേര്‍ വരും.  ഉദാഹരണത്തിന്, ഗുവാനിന്‍ അഡിനിനുമായി (G-A) കൂട്ടിച്ചേര്‍ക്കുന്ന രീതിയില്‍ വരാം. ഇതാണ് മിസ്മാച്ച് അല്ലെങ്കില്‍ ചേരാത്ത അവസ്ഥ. ഇങ്ങനെ വന്നാല്‍ മൂന്നുതരം  വ്യത്യസ്ത എന്‍സൈമുകള്‍ ഇടപെട്ട് ഈ ഭാഗത്തെ ഡിഎന്‍എ മുറിച്ചു മാറ്റും. ഉടനടി ഡിഎന്‍എ പോളിമറൈസ് പുതിയ ഡിഎന്‍എ കഷണം ശരിയായി കൂട്ടിച്ചേര്‍ക്കും.

***

ഡി എന്‍ എ തകരാറുകള്‍ പരിഹരിക്കുന്ന സംവിധാനം ശരിയായി പ്രവർത്തിക്കാതെ വന്നാല്‍ ഈ തകരാറുകള്‍ അടിഞ്ഞുകൂടി ക്യാന്‍സറുകള്‍ക്ക് കാരണമാകാം. അതുകൊണ്ടുതന്നെ ഈ തകരാര്‍ പരിഹരിക്കുന്ന സംവിധാനത്തെക്കുറിച്ചുള്ള അറിവ് വളരെ പ്രാധാന്യം അര്‍ഹിക്കുന്നതാണ്.

ഇതിനു വേറൊരു വശം കൂടിയുണ്ട്. ഡിഎന്‍എ തകരാറുകള്‍ പരിഹരിക്കുന്ന സംവിധാനം പൂര്‍ണ്ണമായും നിന്നുപോയാല്‍ ഡിഎന്‍എ-യില്‍ വളരെ അധികം തകരാറുകള്‍ അടിഞ്ഞുകൂടി കോശം നശിച്ചു പോകും. എന്നുവച്ചാല്‍ അത് കോശത്തിന്റെ മരണത്തിനു തന്നെ കാരണമാകും. ഈ കാര്യം ക്യാന്‍സറിനുള്ള പുതിയ മരുന്നുകള്‍ കണ്ടുപിടിക്കാന്‍ സഹായിക്കും. അതായത് ക്യാന്‍സര്‍ കോശങ്ങളിലെ ഡിഎന്‍എ തകരാര്‍ പരിഹരിക്കുന്ന സംവിധാനത്തെ പൂര്‍ണ്ണമായും തടയുക. അപ്പോള്‍ ഡിഎന്‍എ-യില്‍ തകരാറുകള്‍ വളരെ അധികമായി അടിഞ്ഞുകൂടുന്നതുമൂലം ക്യാന്‍സര്‍ കോശങ്ങള്‍ സ്വയം മരിക്കും.

എന്തായാലും ജനിതക ശാസ്ത്രത്തിന്റെ പുത്തന്‍ അറിവുകള്‍ക്കും അത്ഭുതങ്ങള്‍ക്കുമായി നമുക്ക്  കാത്തിരിക്കാം.

 

Use Facebook to Comment on this Post

Check Also

ജൈവതന്മാത്രാചിത്രങ്ങളും രസതന്ത്രനോബലും

അതിശീത ഇലക്ട്രോണ്‍ മൈക്രോസ്കോപ്പിയുടെ വികാസത്തിന് കാരണക്കാരായ ജാക്ക് ഡ്യുബോഷേ (സ്വിറ്റ്സര്‍ലാന്റ്), ജോക്കിം ഫ്രാങ്ക് (യൂ. എസ്. ഏ), റിച്ചാഡ് ഹെന്‍റെഴ്‌സണ്‍ (യൂ. കെ), എന്നിവര്‍ക്ക് 2017 ലെ രസതന്ത്രത്തിനുള്ള നോബല്‍ സമ്മാനം. ഡോ. സംഗീത ചേനംപുല്ലി എഴുതുന്നു.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *