അസാധാരണ പ്രോട്ടീനുകൾ

Read Time:27 Minute

ഡോ.പി.കെ.സുമോദൻ

സുവോളജി അസോസിയേറ്റ് പ്രൊഫസർ (റിട്ട.),

ഗവ. കോളേജ്, മടപ്പള്ളി, വടകര

വിവിധതരം പ്രോട്ടീനുകളുടെ പരിചയപ്പെടുത്തുന്നു.
പ്രോട്ടീനിന്റെ ഉപയോഗത്തെക്കുറിച്ച് വിശദീകരിക്കുന്നു.
കൃത്രിമ പ്രോട്ടീൻ നിർമ്മാണത്തിന്റെ സാധ്യത വിശദമാക്കുന്നു.

2023 ജനുവരി ലക്കം ശാസ്ത്രഗതിയിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചത്

പ്രോട്ടീനുകളെ അവയുടെ ധർമങ്ങളനുരിച്ച് ഏഴ് തരമായി വർഗീകരിക്കുന്ന ഒരു സമ്പ്രദായമുണ്ട്. അവ ഏതൊക്കെയാണെന്ന് നോക്കാം.

ആന്റിബോഡികൾ (Antibodies): രോഗപ്രതിരോധത്തിന് സഹായിക്കുന്ന ഇമ്യൂണോഗ്ലോബുലിനുകൾ.
സങ്കോചഗുണമുള്ള പ്രോട്ടീനുകൾ (Contractile proteins): മാംസപേശികളുടെ സങ്കോചത്തിനും ചലനത്തിനും സഹായകമാകുന്ന ആക്ടിൻ, മയോസിന്റെ തുടങ്ങിയ പ്രോട്ടീനുകൾ.
എൻസൈമുകൾ (Enzymes): കോശങ്ങൾക്കുള്ളിലെ എല്ലാത്തരം രാസപ്രവർത്തങ്ങളെയും സഹായിക്കുന്ന ഉൽപ്രേരകങ്ങൾ.
ഹോർമോണുകൾ (Hormones): ശരീരത്തിന്റെ നാനാവിധമായ പ്രവർത്തനങ്ങളെ ഏകോപിപ്പിക്കുന്നതും അന്തഃസ്രാവി ഗ്രന്ഥികൾ ഉൽപാദിപ്പിക്കുന്നതുമായ പ്രോട്ടീനുകൾ. ഉദാഹരണം: ഇൻസുലിൻ
ഘടനാ പാട്ടീനുകൾ (Struct ural proteins): ശരീരത്തിന്റെ ഘടനയെ നിലനിർത്തുകയും സംരക്ഷിക്കുകയും ചെയ്യുന്ന പ്രോട്ടീനുകൾ. ഉദാഹരണം: കൊളാജൻ.
സംഭരണ പ്രോട്ടീനുകൾ (Sto- rage proteins): അമിനോ ആസിഡുകളെയും ലോഹ അയോണുകളെയും സംഭരിച്ചുവെക്കുന്ന പ്രോട്ടീനുകൾ. ഉദാ: ഇരുമ്പിനെ സംഭരിച്ചുവെക്കുന്ന ഫെറിറ്റിൽ
വാഹക പ്രോട്ടീനുകൾ (Transport proteins): തന്മാത്രകളെ ഒരിടത്തു നിന്നും മറ്റൊരിടത്തേക്ക് വഹിച്ചുകൊണ്ടുപോകുന്ന പ്രോട്ടീനുകൾ: ഉദാഹരണം: ഓക്സിജനെ വഹിച്ചുകൊണ്ടുപോകുന്ന ഹീമോഗ്ലോബിൻ.

എന്നാൽ, ഇവയിലൊന്നും പെടാത്ത ഏതാനും പ്രോട്ടീനുകളുമുണ്ട്. അവയിൽ ചിലതിനെക്കുറിച്ചാണ് ഈ ലേഖനം. സൗകര്യത്തിനുവേണ്ടി അത്തരം അസാധാരണ പ്രോട്ടീനുകളെ ഏഴ് തലക്കെട്ടുകൾക്ക് കീഴിൽ വിശദീകരിക്കാം: വിഷങ്ങൾ, ഷാപ്പറോണുകൾ, ശീതീകരണ വിരുദ്ധ പ്രോട്ടീനുകൾ (Anti-freeze proteins), മധുരമുള്ള പ്രോട്ടീനുകൾ, റബർ പ്രോട്ടീൻ, ജൈവപശകൾ, കൃത്രിമ പ്രോട്ടീനുകൾ.

വിഷങ്ങൾ

വിഷ പ്രോട്ടീനുകളെ ചൂഷക പ്രോട്ടീനുകൾ (exploitive proteins) എന്നും വിളിക്കാറുണ്ട്. ബാക്ടീരിയകൾ, സസ്യങ്ങൾ, ജന്തുക്കൾ തുടങ്ങി എല്ലാതരം ജീവിവർഗങ്ങളും വിഷം ഉൽപാദിക്കുന്നുണ്ട്; സസ്തനികൾ ഉൾപ്പെടെ. മൃഗവിഷങ്ങൾ, സസ്യവിഷങ്ങൾ, ബാക്ടീരിയാവിഷങ്ങൾ എന്നീ മൂന്ന് വിഭാഗങ്ങളിലായി പ്രധാനപ്പെട്ട ചില വിഷങ്ങളെക്കുറിച്ച് ചർച്ച ചെയ്യാം.

മൃഗവിഷങ്ങൾ: ഭൂമിയിലുള്ള മൃഗ സ്പീഷീസുകളുടെ 15 ശതമാനത്തോളം വിഷജീവികളാണ്. ഇവയിൽ വിശദമായ പഠനങ്ങൾ നടന്നത് ചിലന്തികൾ, കടൽ ഒച്ചുകൾ (Cone nsails), തേളുകൾ, പാമ്പുകൾ എന്നിവയുടെ വിഷങ്ങളെക്കുറിച്ചാണ് (Oliveiraet al, 2022). പ്രോട്ടീനുകളുടെയും പെപ്ടൈഡുകളുടെയും (നീളം കുറഞ്ഞ പ്രോട്ടീനുകൾ) ഒരു മിശ്രിതമാണ് മൃഗവിഷങ്ങൾ. മേൽപ്പറഞ്ഞ നാല് വിഷങ്ങളിൽ ആദ്യത്തെ മൂന്നിലും ചെറിയ പെപ്ടൈഡുകളാണ് കൂടുതലുള്ളത്. ചിലന്തികളുടേയും ഒച്ചുകളുടേയും വിഷങ്ങളിൽ ആയിരക്കണക്കിന് പെപ്ടൈഡുകളുണ്ട്. കൂട്ടത്തിൽ ചില വലിയ പ്രോട്ടീനുകളും. നാഡീവ്യവസ്ഥയെയാണ് ഈ വിഷങ്ങൾ പ്രധാനമായും ബാധിക്കുന്നത്. തേൾ വിഷത്തിൽ നൂറുകണക്കിന് പെപ്ടൈഡുകളാണുള്ളത്.

വിഷങ്ങളിൽ ഏറ്റവും കുപ്രസിദ്ധമായ പാമ്പിൻ വിഷമാണല്ലോ. ഗ്ലോബൽ സ്നെയ്ക്ക് ബൈറ്റ് ഇനിഷിയേറ്റീവിന്റെ കണക്ക് പ്രകാരം ആഗോളതലത്തിൽ വർഷം തോറും ഒരു ലക്ഷത്തിൽ കൂടുതൽ ആളുകൾ പാമ്പുവിഷമേറ്റ് മരണമടയുന്നുണ്ട് (https://www.nsakebiteinitiative.org/). പാമ്പിൻ വിഷങ്ങളിൽ സ്പീഷീസുകളനുസരിച്ച് ഇരുപതു മുതൽ നൂറിൽ കൂടുതൽ വരെ ഘടകങ്ങളുണ്ട്. അവയിൽ തൊണ്ണൂറു ശതമാനത്തോളം പ്രോട്ടീനുകളും പെപ്ടൈഡുകളാണ്. രണ്ടുതരം പാമ്പിൻ വിഷങ്ങളുണ്ട് നാഡീമണ്ഡലത്തെ ബാധിക്കുന്നവയും (neurotoxic) രക്തമണ്ഡലത്തെ ബാധിക്കുന്നവയും (haemotoxic). മൂർഖൻ, ശംഖുവരയൻ തുടങ്ങിയവയുടെ വിഷങ്ങൾ ആദ്യവിഭാഗത്തിലും അണലികളുടെ വിഷം രണ്ടാമത്തെ വിഭാഗത്തിലും പെടുന്നു. പരിസ്ഥിതിയിലെ പ്രത്യേകതകൾ, പാമ്പിന്റെ വയസ്സ്, ലിംഗം, ലഭ്യമായ ഇരകൾ എന്നിവ വിഷത്തിന്റെ ഘടനയിൽ മാറ്റമുണ്ടാക്കാം.

ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട പാമ്പിൻ വിഷങ്ങളെല്ലാം രണ്ട് പാമ്പ് കുടുംബങ്ങളിലെ അംഗങ്ങൾ ഉൽപാദിപ്പിവയാണ്. ഇലാപ്പിഡേയും (മൂർഖൻ, ശംഖുവരയൻ മുതലായവ) വൈപ്പറിഡേയും (അണലികൾ). ഇവയുടെ വിഷങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള രാസപരമായ വ്യത്യാസങ്ങൾ എന്തൊക്കെയാണെന്ന് നോക്കാം. ഏഴ് വ്യത്യസ്ത കുടുംബങ്ങളിൽപ്പെട്ട പ്രോട്ടീനുകളും പെപ്ടൈഡുകളും ഫോസ്ഫോലിപ്പേസുകൾ (എൻസൈമുകൾ), ത്രീ-ഫിൻഗർ വിഷങ്ങൾ (three-finger toxins) എന്നിവയാണ് ഇലാപ്പിഡേ വിഷങ്ങളിലുള്ള പ്രധാന ഘടകങ്ങൾ. ഇവ നാഡികൾ, ഹൃദയം, കോശങ്ങൾ എന്നിവയെയാണ് പ്രധാനമായും ബാധിക്കുന്നത്. വൈപ്പറിഡേ വിഷങ്ങളിലുള്ള മുഖ്യ ഘടകങ്ങൾ ഒൻപത് കുടുംബങ്ങളിൽ പെട്ട വിഷ പ്രോട്ടീനുകളാണ്. രക്ത മണ്ഡലത്തേയും പേശികളെയുമാണ് വൈപ്പറിഡേ വിഷങ്ങൾ ബാധിക്കുന്നത്.

പാമ്പിൻ വിഷം കഴിഞ്ഞാൽ മൃഗവിഷങ്ങളിലെ പ്രശസ്തർ തേനീച്ച വിഷവും കടന്നൽ വിഷവുമാണ്. പാമ്പിൻ വിഷം പോലെതന്നെ വിവിധയിനം പ്രോട്ടീനുകളുടെ മിശ്രിതങ്ങളാണ് തേനീച്ച വിഷങ്ങളും കടന്നൽ വിഷങ്ങളും. തേനീച്ചകളും കടന്നലുകളും ഉയർന്ന ജൈവവൈവിധ്യം പ്ര ദർശിപ്പിക്കുന്ന ഷഡ്പദങ്ങളാണ്. അതുപോലെ, വിഷങ്ങളും വൈവിധ്യമുള്ളവയാണ്. എങ്കിലും, പൊതുവായി ഈ വിഷങ്ങളിലുള്ള പ്രധാന ഘടകങ്ങൾ മാസ്റ്റ് സെൽ ഡീ ഗ്രാനുലേഷൻ പ്രോട്ടീൻ (mast cell de-granulation protein), ഹൈലുറുഡി നേസ്, ആസിഡ് ഫോസ്ഫറ്റേസ്, ലൈസോഫോസ്ഫോലിപ്പേസ് തുടങ്ങിയ പ്രോട്ടീനുകളും ഹിസ്റ്റാമിൻ, ഡോപ്പമിൻ, നോർ-എപ്പിനെഫ്രിൻ, സീറോടോണിൻ തുടങ്ങിയ നൈട്രജൻ സംയുക്തങ്ങളുമാണ്. തേനീച്ച വിഷത്തിലുള്ള ഒരു പ്രധാന പെപ്ടൈഡാണ് അപ്പാമിൻ (Apamin). ഇതിന് തലച്ചോറിനെ ബാധിക്കാനുള്ള കഴിവുണ്ട്. ഇവയ്ക്ക് പുറമേ നാഡികളെ ബാധിക്കുന്ന ഒട്ടേറെ വിഷങ്ങൾ കടന്നൽ വിഷങ്ങളിലുണ്ട്. മേൽപറഞ്ഞ ജീവികൾക്ക് പുറമേ ഒട്ടേറെ വിഷജീവികൾ മൃഗലോകത്തുണ്ട്. അവയിൽ ചിലത് പട്ടിക-1 ൽ കാണാം.

സസ്യവിഷങ്ങൾ : സസ്യലോകവും മൃഗലോകത്തെപ്പോലെതന്നെ പ്രോട്ടീൻ വിഷങ്ങളാൽ സമൃദ്ധമാണ്. സസ്യഭോജികളിൽ നിന്നും രോഗാണുക്കളിൽ നിന്നും സസ്യങ്ങളെ സംരക്ഷിക്കുകയാണ് വിഷശക്തിയുള്ള ഈ പ്രോട്ടീനുകളുടെ ധർമ്മം. അത്തരം വിഷങ്ങൾക്കുള്ള ഉദാഹരണങ്ങളാണ് ലെക്ടിനുകൾ, റൈബോ സോമിനെ നിഷ്ക്രിയമാക്കുന്ന പ്രോട്ടീനുകൾ, പ്രോട്ടിയേസ് എൻസൈമുകളെ നിഷ്ക്രിയമാക്കുന്ന പ്രോട്ടീനുകൾ, ആൽഫ അമിലേസ് എൻ സൈമുകളെ നിഷ്ക്രിയമാക്കുന്ന പ്രോട്ടീനുകൾ, യൂറിയേസുകൾ, ആർസെലിനുകൾ, തയോണുകൾ, സൂക്ഷ്മ ജീവികൾക്കെതിരെയുള്ള പെപ്ടൈഡുകൾ, സുഷിരങ്ങളുണ്ടാക്കുന്ന വിഷങ്ങൾ തുടങ്ങിയവ. പ്രധാന മായും വിത്തുകളിലും മറ്റു സംഭരണ കലകളിലുമാണ് ഈ വിഷങ്ങൾ നിക്ഷേപിക്കപ്പെടുന്നത്. ജന്തുവിഷങ്ങളുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ സസ്യവിഷങ്ങളിലുള്ള പഠനങ്ങൾ കുറവാണെന്ന് പറയാം.

ബാക്ടീരിയാവിഷങ്ങൾ: രോഗമുണ്ടാക്കുന്ന മിക്ക ബാക്ടീരിയകളിലും വിഷമുള്ള പ്രോട്ടീനുകളുണ്ട്. ഉദാഹരണത്തിന്, കോളറ, ഡിഫ്തീരിയ, ടെറ്റനസ് തുടങ്ങിയവ. ബാക്ടീരിയകൾ ഉൽപാദിപ്പിക്കുന്ന വിഷങ്ങളെ രണ്ടായി തരം തിരിക്കാം. പുറം വിഷവും (exotoxins) അകം വിഷവും (endotoxins). ആദ്യത്തേത്, ബാക്ടീരിയയുടെ ചുറ്റുപാടിലേക്ക് സ്രവിപ്പിക്കപ്പെടുന്നതും രണ്ടാമത്തേത്, കോശഭിത്തിയിൽ കാണപ്പെടുന്നതുമാണ്. പുറംവിഷങ്ങൾ പലരീതിയിലും അപകടകാരികളാകാം. ചിലത് നാഡികളെയും ബാധിച്ച് പക്ഷാഘാതമുണ്ടാക്കിയെന്നുവരാം. മറ്റു ചിലവ രക്തകോശങ്ങളെ നശിപ്പിക്കും. ഭക്ഷ്യവിഷബാധയുണ്ടാക്കുന്നതും പുറം വിഷങ്ങൾ തന്നെ. അകം വിഷങ്ങൾ നേരിട്ടല്ലാതെ ശരീരത്തിനുള്ളിൽ വീക്കമുണ്ടാക്കുകയും (inflammation) സെപ്റ്റിക്ക് ഷോക്കിന് കാരണമാവുകയും ചെയ്യും. ഏറ്റവും മാരകമായ ജൈവവിഷം ക്ലോസ്ട്രീഡിയം ബോട്ടുലിനം (Clostridium botulinum) എന്ന ബാക്ടീരിയ ഉൽപാദിപ്പിക്കുന്ന ബോട്ടുലിനം വിഷമാണ്. ഇതൊരു പുറം വിഷമാണ്. രണ്ട് അമിനോ ആസിഡ് ശൃംഖലകൾ ചേർന്നതാണ് ഒരു ബോട്ടുലിനം പ്രോട്ടീൻ തന്മാത്ര. നാഡീവ്യവസ്ഥയെയാണ് ഈ വിഷം ബാധിക്കുന്നത്. A, B, C1, C2, D, E, F, G എന്നിങ്ങനെ ബോട്ടുലിനത്തിന് എട്ട് സീറോ ടൈപ്പുകളുണ്ട്. അവയിൽ A യാണ് ഏറ്റവും ശക്തം.

വിഷങ്ങളിൽ നിന്ന് ഔഷധങ്ങൾ: പ്രോട്ടീൻ വിഷങ്ങളെ കൊലയാളികളെന്ന് മുദ്രകുത്താൻ വരട്ടെ, പലപ്പോഴും അവ രക്ഷകരാണ്. പാമ്പിൻ വിഷങ്ങൾ, തേനീച്ചവിഷം, ചില സസ്യവിഷങ്ങൾ, ബോട്ടുലിനം തുടങ്ങിയവയിൽനിന്ന് പലതരത്തിലുള്ള ഔഷധങ്ങളും ഉൽപാദിപ്പിക്കുന്നുണ്ട്. മുഖത്തെ ചുളിവുകൾ മാറ്റാനുള്ള സൗന്ദര്യചികിൽസയിൽ ബോട്ടുലിനത്തിന്റെ ഉപയോഗം പ്രശസ്തമാണ്.

ഷാപ്പറോണുകൾ

ജീനുകളുടെ നിർദേശപ്രകാരം അമിനോ ആസിഡുകൾ കോർത്തിണക്കിയാണ് കോശങ്ങൾ പ്രോട്ടീനുകൾ നിർമ്മിക്കുന്നത് എന്നറിയാമല്ലോ. എന്നാൽ, പ്രോട്ടീനുകൾ പ്രവർത്തനക്ഷമമാകണമെങ്കിൽ അവ നിയതമായ ത്രിമാന ഘടന പ്രാപിക്കണമെന്നും കേട്ടിരിക്കും. ചരടു പോലെ നീണ്ട അമിനോ ആസിഡ് ശൃംഖലകൾ പ്രത്യേക രീതിയിൽ മടങ്ങിയാണ് ത്രിമാനരൂപമുണ്ടാകുന്നത്. ഒരു പ്രോട്ടീനിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന അമിനോ ആസിഡുകൾ ഏതൊക്കെയാണെന്നതിനും എത്രത്തോളമാണന്നതിനും അനുസരിച്ചായിരിക്കും അതിന്റെ ത്രിമാനരൂപം. ചെറിയ പ്രാട്ടീനുകളാണെങ്കിൽ അമിനോ ആസിഡ് ശൃംഖല ഉണ്ടായ ഉടൻതന്നെ, പരസഹായമില്ലാതെ മടങ്ങി മടങ്ങി ത്രിമാനരൂപം കൈക്കൊള്ളും. എന്നാൽ, വലിയ പ്രോട്ടീനുകൾക്ക് അല്പം ബാഹ്യസഹായം ആവശ്യമായി വരും. അങ്ങനെ, പ്രോട്ടീനുകളെ തെറ്റുകൾ കൂടാതെ കൃത്യമായി മടങ്ങി ത്രിമാനരൂപമാകാൻ സഹായിക്കുന്നത് ചില പ്രത്യേകതരം പ്രോട്ടീനുകളാണ്. അവയാണ് ഷാപ്പറോണുകൾ. ഷാപ്പറോൺ (chaperone) എന്ന വാക്കിന്റെ അർഥം അകമ്പടി സേവക എന്നോ തോഴി എന്നോ ആണ്. പ്രോട്ടീനുകൾ മടങ്ങുന്ന സമയത്ത് അവയെ മറ്റു പ്രോട്ടീനുകളിൽ നിന്ന് സംരക്ഷിക്കുകയാണ് ഷാപ്പറോണുകളുടെ പ്രധാന ധർമ്മം. ഷാപ്പറോണുകൾ പലതരത്തിലുണ്ട്. അവയിൽ പ്രധാനപ്പെട്ട ഒന്നാണ് ഹീറ്റ് ഷോക്ക് പ്രോട്ടീൻ. താപനില വർധിക്കുമ്പോൾ പ്രോട്ടീനുകൾക്ക് അവയുടെ ത്രിമാനരൂപം നഷ്ടപ്പെടാനുള്ള സാധ്യത കൂടിക്കൂടി വരും. ഇങ്ങനെ, താപനില കൂടുമ്പോഴാണ് കോശങ്ങളിൽ ഹീറ്റ് ഷോക്ക് പ്രോട്ടീനുകളുടെ ഉൽപാദനം കൂടുന്നത്. അങ്ങനെയാണ് അവയ്ക്ക് ആ പേര് ലഭിച്ചത്. ഉദാഹരണത്തിന്, HSP-60. എഷെറിക്കിയ കോളിബാക്ടീരിയയിൽ കാണപ്പെടുന്ന ഒരു ഷാപ്പറോണാണ് GroEL-Gro ES കോംപ്ലക്സ് (ചിത്രം-1). ഇതിന് ഒരു ഇരട്ട വളയത്തിന്റെ രൂപമാണ്. വളയത്തിന്റെ മധ്യത്തിൽ ഒരു പ്രോട്ടീനിന്റെ വലുപ്പമുള്ള പൊള്ളയായ ഒരു ഭാഗമുണ്ട്. പുതിയതായി ഉൽപാദിപ്പിച്ച പ്രോട്ടീനുകൾ ഇതിലേക്ക് പ്രവേശിക്കുകയും സുരക്ഷിതമായ ഈ ചെപ്പിനുള്ളിൽ കൃത്യമായ ത്രിമാന രൂപം പ്രാപിക്കുകയും ചെയ്യും.

ശീതീകരണ വിരുദ്ധ പ്രോട്ടീനുകൾ

മൃഗങ്ങളുടെ ശരീരത്തിൽ അറുപതുശതമാനത്തിൽ കൂടുതൽ ജലമാണമല്ലോ. പൂജ്യം ഡിഗ്രിയിൽ ജലം ഐസായി മാറുകയും ചെയ്യും. അപ്പോൾ അതിലും താഴെ താപമുള്ള അന്റാർട്ടിക്ക പോലുള്ള പ്രദേശങ്ങളിൽ ജീവൻ നിലനിൽക്കുന്നത് എങ്ങനെയാണ്? താഴ്ന്ന താപത്തിൽ നിന്നും രക്ഷപ്പെടാൻ ജീവികൾ പല തരത്തിലുള്ള മർഗങ്ങൾ സ്വീകരിക്കുന്നുണ്ട്. അതിലൊന്നാണ് ഐസ് രൂപീകരണത്തെ പ്രതിരോധിക്കുന്ന പ്രത്യേകതരം പ്രോട്ടീനുകൾ. മത്സ്യങ്ങൾ, ഷഡ്പദങ്ങൾ, ബാക്ടീരിയ, പൂപ്പൽ, സസ്യങ്ങൾ തുടങ്ങിയവയിലെല്ലാം ഇത്തരം പ്രോട്ടീനുകൾ കാണപ്പെടുന്നുണ്ട്. നമുക്കവയെ ചുരുക്കത്തിൽ എഎഫ്പി എന്നു വിളിക്കാം (Anti-freeze proteins). രണ്ടു തരം എഎഫ്പിയുണ്ട്. ഐസ് രൂപീകരണം പൂർണ്ണമായി തടയുന്നവയും ഐസ് രൂപീകരണം സഹനീയമാക്കുന്നവയും.

മധുരമുള്ള പ്രോട്ടീനുകൾ

മധുരമുള്ള അമിനോ ആസിഡുകളുണ്ട്. അലാനിൻ, ഗ്ലൂട്ടാമിൻ, ഗ്ലയിസിൻ, സെറീൻ, തിയോണിൻ, പ്രോലിൻ തുടങ്ങിയവ. എന്നാൽ, മധുരമുള്ള പ്രോട്ടീനുകൾ എന്നു കേട്ടിട്ടുണ്ടോ? ആഫ്രിക്കയിലെ ഒരു സസ്യത്തിൽ നിന്നും വേർതിരിച്ചെടുക്കുന്ന മോണിലിൻ (monilin) ആണ് ഒരു ഉദാഹരണം. തൗമാറ്റിൻ (thaumatin), പെന്റാഡിൻ (pentadin), ബാസിൻ (brazzein), മിറാക്കുലിൻ (miraculin) എന്നിവയും ആഫ്രിക്കൻ സസ്യങ്ങളിൽ നിന്ന് ലഭിക്കുന്ന മധുരമുള്ള പ്രോട്ടീനുകളാണ്. ഇവയ്ക്ക് പുറമേ, ചൈനയിലെ മാബിലിനും (mabilin), മലേഷ്യയിലെ കുർകുലിനും (curculin) സസ്യജന്യമായ മധുരമുള്ള പ്രോട്ടീനുകളാണ്. പ്രമേഹരോഗികൾക്ക് പഞ്ചസാരയ്ക്കും മറ്റു കൃതിമമായ മധുര വസ്തുക്കൾക്കും പകരമായി ഇത്തരം പ്രോട്ടീനുകൾ ഉപയോഗിക്കാൻ പറ്റുമോ എന്ന അന്വേഷണം ഊർജിതമായി നടന്നുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്.

റബർ പ്രോട്ടീൻ

റബർ മരങ്ങളിൽ നിന്ന് ലഭിക്കുന്ന പ്രകൃതിദത്തമായ റബർ ഐയോസീൻ (iosprene) എന്ന രാസ സംയുക്തങ്ങളാൽ നിർമ്മിതമാണ്. അവ പ്രോട്ടീനുകളല്ല. എന്നാൽ, ഷഡ്പദങ്ങൾ റബറിന് സമാനമായ ഒരു പ്രോട്ടീൻ ഉൽപാദിപ്പിക്കുന്നുണ്ട്. അതാണ്, റെസിലിൻ (resilin). ഷഡ്പദങ്ങളുടെ കാൽ സന്ധികളിലും ചിറകും ശരീരവും ചേരുന്ന സ്ഥലത്തു മൊക്കെയാണ് റെസിലിൻ കാണുന്നത്. ചിറകുവിരിക്കാനും ചാടാനും റെസിലിൻ സഹായകമാണ്. ഷഡ്പദങ്ങളുടെ കൂട്ടത്തിലെ പ്രമുഖ ചാട്ടക്കാരായ ചെളളുകളുടെ (fleas) വിജയരഹസ്യം അവയുടെ പിൻകാലുകളിലുള്ള റെസിലിൻ ആണ്. ഇന്ന് ലഭ്യമായ ഏറ്റവും മികച്ച ഇലാസ്റ്റിക് പദാർഥമാണ് റെസിലിൻ. റെസിലിൻ പ്രോട്ടീനിന്റെ 35-40% ഗ്ലയിസിനും 7-10% പ്രോലിനുമാണ്. റെസിലിൻ ഒരു ക്രമരഹിത പ്രോട്ടീനാണ്. അതിന്റെ ചില ഭാഗങ്ങൾക്ക് നിയതമായ രൂപമുണ്ടെങ്കിലും മറ്റു ചിലഭാഗങ്ങളെ പരലുകളാക്കാൻ (crystallize) കഴിയില്ല. റെസിലിന്റെ മൃദുലതയ്ക്ക് ഇതാണ് കാരണം. ആരോഗ്യമേഖലയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങളുടെ നിർമ്മാണത്തിനു റെസിലിന് സമാനമായ വസ്തുക്കൾ ഉപയോഗിക്കാമോ എന്ന അന്വേഷണം നടന്നു കൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്. റെസിലിന്റെ ഏറെ പ്രത്യേകതകളുള്ള ഘടന ഗവേഷകർക്ക് ഈ ദിശയിൽ വഴികാട്ടിയാകും.

ജൈവപശ

കല്ലുമ്മേൽ കായ എന്ന ജീവിയെ കുറിച്ച് കേട്ടിട്ടുണ്ടോ? ചിപ്പി വർഗത്തിൽപ്പെട്ട കടൽ ജീവികളാണിവ. മലബാറുകാരുടെ ഇഷ്ടഭക്ഷണവും. പെർണ വിറിഡിസ് (Pernaviridis) എന്നാണ് ശാസ്ത്രനാമം. പച്ച നിറവും പാറക്കെട്ടുകളിൽ ഒട്ടിപ്പിടിച്ചു ജീവിക്കുന്ന സ്വഭാവവുമാണ് അവയ്ക്ക് കല്ലുമ്മേൽ കായ എന്ന പേര് വരാൻ കാരണം. ശരീരത്തിന് അടിഭാഗത്തുള്ള ബൈസസ്സ് (byssus) എന്ന നാരുകൾ ഉപയോഗിച്ചാണ് അവ കല്ലുകളിൽ ഒട്ടിപ്പിടിക്കുന്നത് (ചിത്രം-2). ബൈസസ്സിന്റെ അഗ്രഭാഗത്തുള്ള ഫലകത്തിൽ ഒരുതരം പശ ഊറിക്കൂ ടിയിരിക്കും. അതാണ് ബൈസസ്സിനെ കല്ലിൽ ഉറപ്പിക്കുന്നത്. ഈ പശ ഒരു തരം പ്രോട്ടീനാണ്. മസ്സൽ അസ്ഹസീവ് പ്രോട്ടീൻ (എം എ പി) എന്നറിയപ്പെടുന്ന പ്രോട്ടീൻ. പ്രോട്ടീൻ ഉൽപാദനനാന്തരം അതിലടങ്ങിയ ടൈറോസിൻ അമിനോ ആസിഡുകൾ ഡോപ്പ (3, 4 – dihydroxy- phenylalanine) എന്ന രാസവസ്തുവായി മാറുന്നു. ഈ ഡോപ്പ തന്മാത്രകളാണ് എം എ പി യുടെ ഒട്ടൽ സ്വഭാവത്തിന് കാരണം. പശിമയുള്ള ഇത്തരം ആറ് പ്രോട്ടീനുകൾ തിരിച്ചറിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്. മറ്റു പശകളിൽ നിന്നും ഏറെ വ്യത്യസ്തമാണ് എം എ പി. ജലവുമായി സമ്പർക്കത്തിൽ വരുമ്പോൾ ഇതിന്റെ ശക്തി കൂടുകയാണ് ചെയ്യുന്നത്. ഈ പ്രത്യേകത എം എ പി യെ ശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് പ്രിയങ്കരമാക്കിയിട്ടുണ്ട്. എന്നാൽ, ശുദ്ധമായ എം എ പി വേർതിരിച്ചെടുക്കുക അത്ര എളുപ്പമുള്ള കാര്യമല്ല. ഒരു ഗ്രാം പശ ലഭിക്കാൻ ആയിരക്കണക്കിന് കല്ലുമ്മേൽ കായകൾ വേണ്ടി വരും. അത് തികച്ചും അപ്രായോഗികമാണല്ലോ. അതുകൊണ്ട് ജൈവ സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിച്ചോ കൃത്രിമമായോ എം എ പി ഉൽപാദിക്കാനാണ് ശ്രമങ്ങൾ നടക്കുന്നത്.

കൃത്രിമ പ്രോട്ടീനുകൾ

കുറെ അമിനോ ആസിഡുകളെടുത്ത് തമ്മിൽ ഘടിപ്പിച്ച് ഒരു ശൃംഖലയുണ്ടാക്കാൻ കഴിഞ്ഞേക്കാം. എന്നാൽ, അവ പ്രവർത്തനക്ഷമമായ പ്രോട്ടീനുകളാകുമോ? ഒരിക്കലുമില്ല എന്നായിരുന്നു ഏതാനും വർഷങ്ങൾ മുമ്പുവരെ ശാസ്ത്രജ്ഞർ വിശ്വസി ച്ചിരുന്നത്. കാരണം, പ്രോട്ടീനുകൾ പ്രവർത്തനക്ഷമമാകണമെങ്കിൽ അവ ശരിയായ രീതിയിൽ മടങ്ങുകയും കൃത്യമായ ത്രിമാനാകൃതി പ്രാപിക്കുകയും ചെയ്യണം. പ്രോട്ടീനുകൾ മടങ്ങുന്നതെങ്ങനെ? ഇഴപിരിച്ചെടുക്കാനാവാത്ത പ്രഹേളികയായിരുന്നു അത്. ആ രഹസ്യം ഒരിക്കലും വെളിവാവുകയില്ല എന്നുതന്നെയാണ് ഭൂരിപക്ഷം ശാസ്ത്രജ്ഞരും വിശ്വസിച്ചിരുന്നത്. എന്നാൽ, 2003-ൽ വാഷിങ്ടൺ സർവകലാശാലയിലെ ഡേവിഡ് ബേക്കറും ബ്രയൻ കുൽമാനും ചേർന്ന് അതിസങ്കീർണ്ണമായ കമ്പ്യൂട്ടർ അൽഗോരിതം ഉപയോഗിച്ച് ആദ്യത്തെ പ്രവർത്തനക്ഷമമായ പ്രോട്ടീൻ നിർമ്മിച്ചെടുത്തു. അതോടെ കൃത്രിമ പ്രോട്ടീനുകളുടെ യുഗം പിറന്നു. നിർമ്മിതബുദ്ധിയുടെ (artificial intelligence) അഭൂതപൂർവമായ വികസനത്തോടെ കാര്യങ്ങൾ കൂടുതൽ എളുപ്പമായി. ഇന്ന് കൃത്രിമ പ്രോട്ടീൻ നിർമ്മിതിക്കായി മാത്രം ഒരു ഗവേഷണ സ്ഥാപനമുണ്ട്. വാഷിങ്ടൺ സർവകലാശാലയിലെ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് പ്രോട്ടീൻ ഡിസൈൻ (IPD). അവരുമായി സഹകരിച്ച് 2020-ൽ ലെക്സി വാൾസ് എന്ന ഗവേഷക കോവിഡ് വാക്സിനായി ഉപയോഗിക്കാവുന്ന ഒരു കൃതിമ പ്രോട്ടീൻ നിർമ്മിച്ചെടുത്തു. ഭാവിയിലെ വാക്സിൻ നിർമ്മാണത്തിലേക്കുള്ള വലിയൊരു വാതിലാണ് അതോടെ തുറക്കപ്പെട്ടിട്ടുള്ളത്. ചികിത്സാ മേഖലയിലും വ്യവസായ മേഖയിലും ആവശ്യമായ ഒട്ടേറെ പ്രോട്ടീനുകൾ ഈ രീതിയിൽ നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയുമെന്നാണ് പ്രതീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നത്. കൃത്രിമ പ്രോട്ടീനു കളുടെ സുവർണ്ണകാലം വരാൻ പോകുന്നതേയുള്ളൂ.

References

Visith Sitprijaa and Suchai Suteparak (2008). Animal toxins: an overview. Asian Biomedicine. 2 (6): 451-457
Postma, T. (2009). Neurotoxic Animal Poisons and Venoms. Clinical Neurotoxicology, 55(2-3), 463-489.
Sumodan P.K. (2010). Living Technologies: Imitating Life. VDM Verlag, Germany
Garret R.H. and Grisham C.M. (2012). Biochemistry. 5th Edition. Wadsworth Publishing Co Inc
Rowan Jacobson (2021). Artificial Proteins Never Seen in the Natural World Are Becoming New COVID Vaccines and Medicines. Scientific American. 325 (1): 28-37
Ana L. Oliveira, Matilde F. Viegas, Saulo L. da Silva, Andreimar M. Soares, Maria J. Ramos, and Pedro A. Fernandes (2022). The chemistry of snake venom and its medicinal potential. Nature Reviews Chemistry. 6:451- 469

ശാസ്ത്രഗതി മാസിക ഓൺലൈനായി വരിചേരാം..