ജീനുകൾക്കും സ്വിച്ച് - എപ്പിജെനറ്റിക്സ് എന്ന മാജിക്

Read Time:11 Minute

രാജലക്ഷ്മി രഘുനാഥ്

ചുറ്റുപാടുകൾ നമ്മുടെ ജീനുകളുടെ പ്രവർത്തനരീതിയെ എങ്ങനെ ബാധിക്കുന്നു എന്ന പഠനമാണ് എപ്പിജെനെറ്റിക്സ്. ജനിതക മാറ്റങ്ങളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, എപിജെനെറ്റിക് മാറ്റങ്ങൾ വിപരീത ദിശയിലാണ് സംഭവിക്കുന്നത്. നമ്മുടെ ഡി.എൻ.എ.യിലെ നൈട്രജൻ ബേസ് ക്രമത്തിൽ മാറ്റമൊന്നും വരുത്താതെ, ഒരു ഡി.എൻ.എ. സീക്വൻസ് എങ്ങനെ വായിക്കുന്നു എന്നതാണ് എപിജെനെറ്റിക്സിന്റെ പ്രവർത്തനരീതി.

ജനിതകവസ്തു അഥവാ ക്രോമസോമുകൾ നമ്മുടെ കോശത്തിന്റെ കേന്ദ്രമായ ന്യൂക്ലിയസിൽ ഡി.എൻ.എ.യും അനുബന്ധ ഹിസ്റ്റോൺ പ്രോട്ടീനുകളുമായി ചുറ്റിപ്പിണഞ്ഞു കാണപ്പെടുന്നു. ഇവ ന്യൂക്ലിയോസോമുകൾ എന്നാണ് അറിയപ്പെടുക. ഇവ കൂടുതൽ ചുരുണ്ടുകിടക്കുമ്പോൾ അവയെ ക്രോമാറ്റിൻ എന്ന് വിളിക്കുന്നു. വളരുന്നതിന്റെ ഭാഗമായി കോശങ്ങൾ വിഭജിക്കുന്നു. അതിന് മുന്നോടി യായി ന്യൂക്ലിയസിനുള്ളിലെ ഡി.എൻ.എ.യും ഇരട്ടിയാകുന്നു. അതായത് ഒരു യാത്രയ്ക്ക് മുൻപ് നമ്മൾ എല്ലാം മുൻകൂട്ടി തയ്യാറാക്കി വെക്കുന്നത് പോലെ കോശങ്ങളും വിഭജനത്തിന് തയാറെടുക്കുന്നു. നിലവിലുള്ള ഡി.എൻ.എ.യുടെ ഒരു പകർപ്പുകൂടി ഉണ്ടാക്കുന്ന ഈ പ്രക്രിയയെയാണ് ഡി.എൻ.എ. റെപ്ലിക്കേഷൻ എന്ന് വിളിക്കുന്നത്. ഒരു ഫോട്ടോസ്റ്റാറ്റ് മെഷീന് സമാനമായ പ്രവർ ത്തനരീതിയാണ് ഇവിടെ. അതിനുശേഷം ഡി. എൻ.എ.യിലെ സന്ദേശം പ്രോട്ടീൻ നിർമാണത്തിനായി ആർ.എൻ.എ. യിലേക്ക് കോപ്പി ചെയ്യുന്ന പ്രക്രിയയാണ് ട്രാൻസ്ക്രിപ്ഷൻ. റെപ്ലിക്കേഷനും ട്രാൻസ്ക്രിപ്ഷനും നടക്കുക ന്യൂക്ലിയസിൽ ആയിരിക്കും. അങ്ങനെ ഡി.എൻ.എ.യിലെ കോഡുക ളുടെ പകർപ്പ് സന്ദേശങ്ങളുമായി ആർ.എൻ.എ. ന്യൂക്ലിയസിൽ നിന്നും സൈറ്റോപ്ലാസത്തിൽ എത്തുന്നു. ഇത്തരം സന്ദേശവാഹകരായി ആർ.എൻ.എ. യെ messenger RNA എന്നാണ് വിളിക്കുക. സൈറ്റോപ്ലാസത്തിൽ റൈബോസോമിന്റെ സഹായത്തോടെ പ്രോട്ടീൻ നിർമിക്കപ്പെടുന്നു. കോശത്തിലെ പ്രോട്ടീൻ നിർമാണശാലയായി നമുക്ക് ഇവയെ കണക്കാക്കാം. അതായത് ഓരോ ജീനും പ്രകടമാകുന്നത് അവ പ്രോട്ടീൻ ആയി മാറ്റപ്പെടുമ്പോൾ മാത്രമാണ്. ഓരോ ഡി.എൻ.എ. ഇഴകളിലും പ്രോട്ടീൻ നിർമിക്കാൻ കഴിയുന്ന കോഡുകളുണ്ടായിരിക്കും. ജീനുകൾക്കുള്ളിലെ നിർദേശങ്ങൾക്കനുസരിച്ച് നമുക്ക് ആവശ്യമുള്ള പ്രോട്ടീനുകൾ എത്ര തവണയുണ്ടാക്കണം, എപ്പോഴുണ്ടാക്കണം എന്നതിനെയാണ് ജീൻ എക്സ്പ്രഷൻ എന്നതുകൊണ്ട് ഉദ്ദേശിക്കുന്നത്. എപിജെനെറ്റിക് മാറ്റങ്ങൾ ജീനുകളെ ഓൺ / ഓഫ് ആക്കി ജീൻ എക്സ്പ്രഷനെ നിയന്ത്രിക്കുന്നു. അതായത് നമ്മുടെ പരിസ്ഥിതി, ഭക്ഷണക്രമം, വ്യായാമം ഇവയ്ക്കനുസരിച്ച് ജീൻ എക്സ്പ്രഷനെ നിയന്ത്രിക്കുന്ന സ്വിച്ച് പോലെയാണ് എപിജെനെറ്റിക്സ്.

എപിജെനെറ്റിക്സിന്റെ പ്രവർത്തനം

എപിജെനെറ്റിക് മാറ്റങ്ങൾ വ്യത്യസ്ത രീതികളിൽ ജീൻ എക്സ്പ്രഷനെ ബാധിക്കുന്നു.

ഡി എൻ എ മെഥിലേഷൻ

ഡി.എൻ.എ.യിൽ മീഥൈൽ (CH₃) എന്നൊരു കെമിക്കൽ ഗ്രൂപ്പ് ചേർക്കു ന്നതിനെയാണ് ഡി.എൻ.എ. മെഥിലേഷൻ എന്ന് പറയുന്നത്. സാധാരണ ഗതിയിൽ, ഈ ഗ്രൂപ്പ് ഡി.എൻ.എ.യിലെ പ്രത്യേക നൈട്രജൻ ബേസുകളിൽ ചേർക്കുന്നതിനാൽ, ജീനിനെ വായിക്കാനാവുന്ന പ്രോട്ടീനുകളെ ഡി.എൻ.എ.യുമായി സംവദിക്കുന്നതിൽ നിന്ന് തടയുന്നു. ഡീമെഥിലേഷൻ എന്ന പ്രക്രിയയിലൂടെ ഈ രാസഗ്രൂപ്പിനെ നീക്കം ചെയ്യാം. അതിനാൽ, മെഥിലേഷൻ, ജീനുകളെ ‘ഓഫ്’ ആക്കുകയും ഡീമെഥിലേഷൻ ജീനുകളെ ‘ഓൺ’ ആക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

ഹിസ്റ്റോൺ പരിഷ്ക്കരണം

ഹിസ്റ്റോൺ പ്രോട്ടീനുകളുമായിട്ട് മീഥൈൽ (CH₃) ഗ്രൂപ്പുകൾ ചേർന്നിരു ന്നാൽ അവ ഡി.എൻ.എ.യുടെ സന്ദേശം പകർത്താനെത്തുന്ന പ്രോട്ടീനുകളെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നു. അങ്ങനെ ആ ജീ നുകളുടെ എക്സ്പ്രഷൻ ഓഫ് ‘ ആക്കുന്നു. എന്നാൽ അസെറ്റയിൽ ( CH₃CO) ഗ്രൂപ്പാണ് ഹിസ്റ്റോൺ പ്രോട്ടീനുമായിട്ട് ചേർന്നിരിക്കുന്നതെങ്കിൽ അവ ജീനുക ളുടെ എക്സ്പ്രഷൻ ‘ഓൺ’ ആക്കുന്നു.

എപിജെനെറ്റിക്സും വളർച്ചയും

നമ്മൾ ജനിക്കുന്നതിനും മുമ്പേ എപിജെനെറ്റിക് മാറ്റങ്ങൾ ആരംഭിക്കുന്നു. നമ്മുടെ എല്ലാ കോശങ്ങൾക്കും ഒരേ ജീനുകളാണുള്ളത്. എന്നാൽ അവ നാം വളരുന്നതിനനുസരിച്ച് വ്യത്യസ്തമായ ഘടനയിൽ വ്യത്യസ്തമായ പ്രവൃത്തികളാണ് ചെയ്യുന്നത്. വളരുമ്പോൾ, ഒരു കോശത്തിന് ഏത് ജോലിയാണ് ചെയ്യേണ്ടി വരുക എന്ന് നിർണയിക്കാൻ എപിജെനറ്റിക്സ് സഹായിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു കോശം, അത് ഹൃദയകോശമോ നാഡീകോശമോ ചർമകോശമോ ആയിത്തീരേണ്ടത് എന്ന് നിർണയിക്കാൻ എപ്പിജെനെറ്റിക്സ് ആണ് സഹായിക്കുന്നത്. പേശീകോശങ്ങൾക്കും നാഡീകോശങ്ങൾക്കും ഒരേ ഡി.എൻ.എ. ഉണ്ടെങ്കിലും അവ വ്യത്യസ്തമായാണ് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്. ഒരു നാഡീകോശം നമ്മുടെ ശരീരത്തിലെ മറ്റ് കോശങ്ങളിലേക്ക് വിവരങ്ങൾ എത്തിക്കുന്നു. ഒരു പേശീകോശത്തിനാണെങ്കിൽ ശരീരത്തിന്റെ ചലിക്കാനുള്ള കഴിവിനെ സഹായിക്കുന്ന ഒരു ഘടനയുണ്ട്. എപിജെനെറ്റിക്സ്, പേശീകോശത്തി ലെ ചില ജീനുകളെ ‘ഓൺ ചെയ്ത് അവയുടെ പ്രവർത്തനത്തിന് ആവശ്യമായ പ്രോട്ടീനുകളെ ഉണ്ടാക്കുന്നു. അതോടൊപ്പം നാഡീകോശത്തിന്റെ പ്രവർത്തനത്തിന് സഹായകമായ പ്രോട്ടീനുകളു ടെ ജീനുകളെ ‘ഓഫ്’ ചെയ്യുന്നു.

എപിജെനെറ്റിക്സസും പ്രായവും

ജീവിതത്തിലുടനീളം നമ്മുടെ എപിജീനോം മാറുന്നു. ജനനസമയത്തെയും ബാല്യത്തിലെയും പ്രായപൂർത്തിയായപ്പോഴത്തെയും ഒക്കെ എപിജീനോം വ്യത്യസ്തമാണ്. ഉദാ: നവജാതശിശുവിന്റെയും 26 വയസ്സും 103 വയസ്സുമുള്ള വ്യ വ്യക്തികളുടെയും എപിജീനോം താരതമ്യം ചെയ്യാം. ജീനോമിൽ ദശലക്ഷക്കണക്കിന് സൈറ്റുകളിലെ ഡി.എൻ.എ. മെഥിലേഷൻ പരിശോധിച്ചപ്പോൾ നവജാതശിശുവിലും 26 വയസും 103 വയസ്സുമുള്ള വ്യക്തികളിലും അവ വ്യത്യസ്തമായിരുന്നു. പ്രായത്തിനനുസരിച്ച് ഡി.എൻ.എ. മെഥിലേഷന്റെ അളവ് കുറയുന്നതായിട്ടാണ് കണ്ടത്. ഒരു നവജാതശിശുവിന് ഏറ്റവും ഉയർ ന്ന ഡി.എൻ.എ. മെഥിലേഷനും, 103 വയസ്സുള്ള വ്യക്തിയിൽ ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ഡി.എൻ.എ. മെഥിലേഷനുമാണ് കണ്ടെത്താൻ കഴിഞ്ഞത്. 26 വയസ്സുള്ള വ്യക്തിയിൽ ഇവയ്ക്ക് ഇടയിലെ മെഥിലേഷൻ ലെവൽ കണ്ടെത്തുകയും ചെയ്തു.

എപിജെനെറ്റിക്സിന്റെ റിവേഴ്സിബിലിറ്റി

എല്ലാ എപിജെനെറ്റിക് മാറ്റങ്ങളും ശാശ്വത മല്ല. സ്വഭാവത്തിലോ ചുറ്റുമുള്ള പരിതസ്ഥിതി യിലോ ഉള്ള വ്യത്യാസങ്ങൾക്ക് അനുസരിച്ച് ചില എപിജെനെറ്റിക് മാറ്റങ്ങൾ ചേർക്കാനോ നീക്കം ചെയ്യാനോ കഴിയും. ഉദാ : പുകവലിക്കാർ, പു കവലിക്കാത്തവർ, മുൻപ് പുകവലിച്ചിരുന്നവർ എന്നിവരുടെ എപിജീനോം താരതമ്യം ചെയ്യാം. പുകവലി എപിജെനറ്റിക് മാറ്റങ്ങൾക്ക് കാരണ മാകും. ഉദാഹരണത്തിന്, AHRR ജീനിൽ പുക വലിക്കാരിൽ ഡി.എൻ.എ. മെഥിലേഷൻ വളരെ കുറവായിരിക്കും. പുകവലി ഉപേക്ഷിച്ചതിന് ശേഷം, ഈ ജീനിലെ ഡി.എൻ.എ. മെഥിലേഷൻ പതുക്കെ വർധിക്കാൻ തുടങ്ങും.

ഡിഎൻഎ ഹിസ്റ്റോൺ പ്രോട്ടീനുകളുമായി ചേർന്ന് ക്രോമാറ്റിൻ രൂപപ്പെടുന്നു

എപിജെനെറ്റിക്സും ആരോഗ്യവും

എപിജെനെറ്റിക് മാറ്റങ്ങൾ ആരോഗ്യത്തെ വ്യത്യസ്ത രീതികളിൽ ബാധിക്കുന്നു. നമ്മുടെ എപിജീനോമിൽ മാറ്റം വരുത്തി ശരീരത്തിലെ പ്രതിരോധ സംവിധാനത്തെ ദുർബലപ്പെടുത്താൻ രോഗാണുക്കൾ ശ്രമിക്കാറുണ്ട്. ഉദാഹരണം: മൈകോബാക്ടീരിയം ട്യൂബർകുലോസിസ്. ക്ഷ യരോഗകാരിയായ മൈകോബാക്ടീരിയം ട്യൂബർ കുലോസിസ് അണുബാധകൾ നമ്മുടെ ചില രോഗപ്രതിരോധ കോശങ്ങളിലെ ഹിസ്റ്റോണുക ളിൽ മാറ്റങ്ങൾ വരുത്തിയേക്കാം . അത് IL-12B ജീനിനെ ‘ഓഫ് ‘ ചെയ്യുന്നു. IL-12B ജീൻ ‘ഓഫ് ചെയ്യുന്നത് നമ്മുടെ പ്രതിരോധ സംവിധാനത്ത ദുർബലപ്പെടുത്തുന്നു. ഇത് മൈകോബാക്ടീരിയം ട്യൂബർകുലോസിസിന് തുടർന്നും അവിടെ നി ലനിൽക്കാനും അണുബാധയുണ്ടാക്കാനും സഹാ യകമാണ്.

കാൻസർ

ചില എപിജെനെറ്റിക് മാറ്റങ്ങൾ കാൻസർ സാധ്യത വർധിപ്പിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, BRCA1 ജീനിൽ ഒരു മ്യൂട്ടേഷൻ ഉണ്ടാകുന്നത് ആ ജീനിന്റെ എക്സ്പ്രഷനെ ബാധിക്കുന്നു. അത് സ്തനങ്ങളിലെ കാൻസർ സാധ്യത കൂ ട്ടുന്നു. അതുപോലെ, ഡി.എൻ.എ. മെഥിലേഷൻ, BRCA1 ജീൻ എക്സ്പ്രഷൻ കുറയ്ക്കുന്നതിന് കാരണമാകുന്നു.

ശാസ്ത്രകേരളം – 2022 മാർച്ച് ലക്കത്തിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച ലേഖനം. പരിഷത്ത് പ്രസിദ്ധീകരണങ്ങൾ ഓൺലൈൻ വരിചേരാൻ ഇവിടെ ക്ലിക്ക് ചെയ്യുക