ഡോ.പി.കെ.സുമോദൻ

സുവോളജി അസോസിയേറ്റ് പ്രൊഫസർ (റിട്ട.),

ഗവ. കോളേജ്, മടപ്പള്ളി, വടകര

• Facebook
• Email

ജി.എൻ. രാമചന്ദ്രൻ ജന്മശതാബ്ദിയോട് അനുബന്ധിച്ച് ലൂക്ക പ്രസിദ്ധീകരിക്കുന്ന പ്രൊട്ടീൻ ലേഖന പരമ്പര

പ്രോട്ടീൻ എന്ന വാക്ക് അതേപടി മലയാളത്തിലേക്ക് പരിഭാഷപ്പെടുത്തുകയാണെങ്കിൽ ‘പ്രഥമ’ എന്നോ ‘ഉത്തമ’ എന്നോ വിളിക്കാം. പ്രസ്തുത ജൈവതന്മാത്രയുടെ പ്രാധാന്യത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നതാണ് ആ വാക്ക്. ജീനുകളുടെ നിർദേശങ്ങൾ അക്ഷരം പ്രതി അനുസരിച്ച് ഇരുപത് അമിനോ ആസിഡുകൾ കോർത്തിണക്കിയാണല്ലോ ജൈവകോശങ്ങൾ പ്രോട്ടീനുകൾ നിർമ്മിച്ചെടുക്കുന്നത്. തുടക്കത്തിൽ ഒടിവും വളവുമില്ലാതെ, നേർരേഖയിലുള്ള പ്രോട്ടീൻ കണ്ണികൾ ക്രമേണ ഷാപ്പറോൺ (Chaperon ) എന്ന പ്രത്യേകതരം പ്രോട്ടീനുകളുടെ സഹായത്താൽ പലരീതിയിൽ മടങ്ങി ത്രിമാന ഘടന കൈക്കൊള്ളുന്നതോടെയാണ് പ്രവർത്തനക്ഷമമായ പ്രോട്ടീൻ തന്മാത്രകളായി മാറുന്നത്. ആകൃതിയും പ്രകൃതിയും പരസ്പര പൂരകങ്ങളാണ്. എന്നാൽ ഏതെങ്കിലും കാരണത്താൽ പ്രോട്ടീനുകൾക്ക് അപ്രതീക്ഷിതമായ ആകൃതിയാണ് കൈവരുന്നതെങ്കിലോ? അവയുടെ പ്രവർത്തനക്ഷമത നഷ്ടപ്പെടുക മാത്രമല്ല, ചിലപ്പോൾ മാരകമായ സാംക്രമിക രോഗങ്ങൾക്ക് കാരണഭൂതരായ രോഗാണുക്കളായി മാറുകയും ചെയ്യാം. വൈറസുകൾ, ബാക്റ്റീരിയകൾ, പൂപ്പലുകൾ, പ്രോട്ടോസോവകൾ തുടങ്ങിയ ഭീകരരോട് ചേർത്ത് വെക്കാവുന്ന രോഗാണുക്കൾ. രോഗാണുക്കളായി രൂപാന്തരപ്പെടുന്ന അത്തരം പ്രോട്ടീനുകളുടെ വിളിപ്പേരാണ് പ്രിയോൺ (Prion).

ചരിത്രം

പതിനെട്ടാം നൂറ്റാണ്ടിൽ സ്പെയിനിലെ മെറിനോ ചെമ്മരിയാടുകൾക്കിടയിൽ ഒരു പുതിയ രോഗം പൊട്ടിപ്പുറപ്പെട്ടു. ദേഹമാസകലം ചൊറിപിടിച്ച് ഭ്രാന്ത് പിടിച്ചപ്പോലെ വേലിപ്പത്തലുകളിൽ ശരീരം അമർത്തിയുരസുന്നതായിരുന്നു  പ്രത്യക്ഷമായ രോഗലക്ഷണങ്ങളിലൊന്ന്. ‘ഉരസുക’ എന്ന ഇംഗ്ലീഷ് വാക്കിൽ നിന്നും (scrape) രോഗത്തിന് ‘സ്ക്രാപ്പീ’ (Scrapie ) എന്ന പേര് വീണു. എന്നാൽ രോഗകാരണമെന്താണെന്ന് അന്ന് അറിവില്ലായിരുന്നു. പത്തൊൻപതാം നൂറ്റാണ്ടാകുമ്പോഴേക്കും മിക്ക സാംക്രമിക രോഗങ്ങളുടെയും കാരണക്കാർ ബാക്ടീരിയകളും വൈറസ്സുകളുമാണെന്ന് കണ്ടുപിടിക്കപ്പെട്ടു. സ്വാഭാവികമായും ‘സ്ക്രാപ്പീ’ യും ഒരു വൈറസ്സ് മൂലമായിരിക്കാമെന്ന് അനുമാനിക്കപ്പെട്ടു.

അതോടൊപ്പം തന്നെ സമാനമായ രണ്ടു രോഗങ്ങൾകൂടി കണ്ടുപിടിക്കപ്പെട്ടു. 1920 ൽ ക്രൂസ്ഫെൽട്ടും ജേക്കബും പരിചയപ്പെടുത്തിയ (Hans Gerhard Creutzfeldt and Alfons Maria Jakob) ക്രൂസ്ഫെൽട്ട്-ജേക്കബ് രോഗവും  (Creutzfeldt-Jakob disease) 1959 ൽ പാപ്പുവ ന്യൂ ഗിനിയിലെ ഗോത്രവർഗ്ഗക്കാർക്കിടയിൽ കണ്ടെത്തിയ കുറു (kuru) എന്ന രോഗവും. രണ്ടും മനുഷ്യരുടെ നാഡീവ്യവസ്ഥയെ ബാധിക്കുന്ന രോഗങ്ങൾ. ഈ മൂന്നു രോഗങ്ങളും ഒരേ രോഗത്തിന്റെ വ്യത്യസ്ത രൂപങ്ങളാണെന്ന് 1959 ൽ തെളിയിക്കപ്പെട്ടു. മന്ദഗതിയിലുള്ള ഒരുതരം വൈറസ്സുകളാണ് (slow virus ) രോഗകാരണം എന്നായിരുന്നു ശാസ്ത്രജ്ഞർ കരുതിയത്. എന്നാൽ അതിനും വർഷങ്ങൾക്ക് മുൻപ് നടന്ന  അധികമാരും ശ്രദ്ധിക്കാതെ പോയ ഒരു നിരീക്ഷണം പിൽക്കാലത്ത് ശരിയായ രോഗാണുവിനെ കണ്ടെത്താൻ സഹായകമായി.

1944 ൽ ഗോർഡൺ (W.S. Gordon) എന്ന മൃഗരോഗ വിദഗ്ധൻ മൃഗങ്ങളുടെ തലച്ചോറിനെ ബാധിക്കുന്ന ലൂപ്പിങ് ഇൽ (Louping ill) വൈറസ്സിനെതിരെ ഒരു വാക്സിൻ ഉണ്ടാക്കാനുള്ള ശ്രമത്തിലായിരുന്നു. ഫോർമാലിൻ ഉപയോഗിച്ച് വൈറസ്സിനെ നിരവീര്യമാക്കിയാണ് വാക്സിൻ ഉണ്ടാക്കിയത്. നിർഭാഗ്യവശാൽ വാക്സിൻ ഉണ്ടാക്കാൻ ഉപയോഗിച്ച മസ്തിഷ്ക കോശങ്ങളിൽ ലൂപ്പിങ് ഇൽ  വൈറസ്സിനൊപ്പം ‘സ്ക്രാപ്പീ’ രോഗാണുവുമുണ്ടായിരുന്നു. ഫോർമാലിൻ ലൂപ്പിങ് ഇൽ  വൈറസിനെ നിരവീര്യമാക്കിയെങ്കിലും ‘സ്ക്രാപ്പീ’ രോഗാണുവിന് ഒന്നും സംഭവിച്ചില്ല. ഇങ്ങനെയുണ്ടാക്കിയ വാക്സിൻ സ്വീകരിച്ച മൃഗങ്ങൾ സ്ക്രാപ്പീ ബാധിച്ച് മരണമടയുകയും ചെയ്തു. ‘സ്ക്രാപ്പീ’ രോഗാണു വൈറസല്ലാത്തത് കൊണ്ടാണ് ഫോർമാലിന് അതിനെ നിരവീര്യമാക്കാൻ കഴിയാതിരുന്നത് എന്ന കാര്യം ആരും ഓർത്തതേയില്ല!  രണ്ട് പതിറ്റാണ്ടുകൾക്ക് ശേഷം വൈറസ് ആണെന്ന് വിശ്വസിക്കപ്പെട്ട സ്ക്രാപ്പീ രോഗാണുവിനെ പല രീതികൾ ഉപയോഗിച്ച് നിർവീര്യമാക്കാനുള്ള ശ്രമങ്ങൾ നടന്നു. ഉയർന്ന താപം , മർദ്ദം, അൾട്രാ വയലറ്റ് രശ്മികൾ തുടങ്ങി ഒട്ടനവധി രീതികൾ പ്രയോഗിച്ചു നോക്കിയെങ്കിലും ചങ്ങാതി ഒട്ടും കുലുങ്ങിയില്ല. ഈ അനുഭവങ്ങൾ ചില ശാസ്ത്രജ്ഞരെ മാറി ചിന്തിക്കാൻ പ്രേരിപ്പിച്ചു. അവരിൽ പ്രമുഖരായിരുന്നു ടിക്വാ ആൽപർ (Tikvah Alper),  ഐ. എച്ച്. പാറ്റിസൺ (I.H. Pattison), ജെ. എസ്സ്. ഗ്രിഫിത് (J.S. Griffith) എന്നിവർ.

‘സ്ക്രാപ്പീ’ ക്ക് കാരണം വൈറസല്ല, മറിച്ച് ഒരു തരം പ്രോട്ടീനായിരിക്കാം എന്നവർ സംശയിച്ചു. പ്രോട്ടീൻ ചർച്ചകൾ രണ്ട് പതിറ്റാണ്ടോളം നീളുകയും ഒടുവിൽ 1982 ൽ സ്റ്റാൻലി പ്രൂസിനറും കൂട്ടാളികളും തങ്ങളുടെ പ്രശസ്തമായ കണ്ടുപിടുത്തത്തിലൂടെ പ്രിയോണിന്റെ പ്രോട്ടീൻ സിദ്ധാന്തം ഉറപ്പിക്കുകയും ചെയ്തു.  ‘സ്ക്രാപ്പീ’ ബാധിച്ച മൃഗങ്ങളിൽ നിന്നും പ്രോട്ടീൻ പോലെയുള്ള ഒരു വസ്തു വേർതിരിച്ചെടുക്കുകയും അതിനെ പ്രോട്ടീനുകളെ നശിപ്പിക്കാൻ കഴിയുന്ന രാസപദാർത്ഥങ്ങളുപയോഗിച്ച് നശിപ്പിക്കുകയും ചെയ്തു. അവരതിന് പ്രിയോൺ എന്ന് നാമകരണം ചെയ്യുകയും ചെയ്തു. പേരുകൾക്കെല്ലാം വേരുകളുണ്ടല്ലോ.  പ്രിയോൺ എന്ന പേരിന് രണ്ട് വേരുകളുണ്ട്. പ്രോട്ടീനും (Protein) ഇൻഫെക്ഷനും (infection). Proteinaceous infectious particle എന്നതിന്റെ ചുരുക്കപ്പേരാണ് പ്രിയോൺ. പ്രൂസിനറും കൂട്ടാളികളും വേർതിരിച്ചെടുത്ത പ്രിയോണിന്റെ സാങ്കേതിക നാമം PrP 27-30 എന്നാണ്.

പ്രിയോൺ ഉണ്ടാകുന്നതെങ്ങിനെ?

പ്രിയോൺ പ്രോട്ടീനാണെങ്കിലും അതിന്റെ നിർമ്മാണത്തിന് ജീനുകളുടെ ആവശ്യമുണ്ടല്ലോ. ജീനുകളിലെഴുതിയ രഹസ്യ സന്ദേശങ്ങൾ റൈബോസോമുകളിൽ  പരാവർത്തനം ചെയ്താണല്ലോ കോശങ്ങൾ പ്രോട്ടീൻ നിർമ്മിക്കുന്നത്. അതുകൊണ്ടുതന്നെ ശാസ്ത്രലോകം ആ രഹസ്യ സന്ദേശത്തിന് വേണ്ടിയുള്ള അന്വേഷണമായി. ആ അന്വേഷണത്തിന്റെ തുടക്കക്കാർ  ചെസെബ്രോയും റെയ്സും (Bruce Chesebro and Richard Race) ആയിരുന്നു. 1985 ൽ അവർ പ്രൂസിനറാദികളുടെ പ്രിയോണിന്റെ ഘടന ഉപയോഗിച്ച് അതിന്റെ നിർമ്മാണത്തിനാവശ്യമായ എം.ആർ.എൻ.എ (mRNA) തന്മാത്രയുടെ ഘടന ഗണിച്ചെടുക്കുകയും അതുപയോഗിച്ച് കോശങ്ങളിൽ പ്രസ്തുത എം.ആർ.എൻ.എയുടെ സാന്നിധ്യം പരിശോധിക്കുകയും ചെയ്തു. അവരുടെ കണ്ടെത്തൽ അതിശയപ്പെടുത്തുന്നതായിരുന്നു. മേൽപ്പറഞ്ഞ എം.ആർ.എൻ.എ രോഗം ബാധിച്ച മൃഗങ്ങളിൽ മാത്രമല്ല രോഗമില്ലാത്തവയിലും കണ്ടെത്തി. എന്തായിരിക്കും അതിന് കാരണം? 1985 ൽ പ്രൂസിനറും വീസ്മാനും (Prusiner and  Weissman) അതിനുള്ള ഉത്തരം കണ്ടെത്തി. പ്രിയോൺ പ്രോട്ടീനിന് കാരണമായ ഒരു ജീൻ അവർ എല്ലാതരം കോശങ്ങളിലും  കണ്ടെത്തി. എന്നു പറഞ്ഞാൽ പ്രിയോണുകൾ ഉണ്ടാക്കാൻ മാത്രമായുള്ള പ്രത്യേകതരം ജീനല്ല അതെന്നർഥം. അതുകൊണ്ടുതന്നെ എല്ലാ സസ്തനികളിലും നേരത്തേ  പറഞ്ഞ എം.ആർ.എൻ.എ ഉണ്ടാകും. പിന്നെ എന്തുകൊണ്ടായിരിക്കും ചില മൃഗങ്ങളിൽ മാത്രം പ്രിയോൺ ഉണ്ടാകുന്നത്?

വികൃതമായ പ്രോട്ടീനുകൾ

പ്രോട്ടീൻ കണ്ണികൾ പ്രത്യേക ആകൃതിയിൽ  മടങ്ങിയാൽ മാത്രമാണ് പ്രവർത്തനക്ഷമമാകൂ എന്ന് ലേഖനത്തിന്റെ തുടക്കത്തിൽ പറഞ്ഞല്ലോ. എന്നാൽ വികൃതമായ രീതിയിലാണ് അവ മടങ്ങുന്നതെങ്കിൽ (misfolded) അവയ്ക്ക് പ്രവർത്തനക്ഷമത നഷ്ടപ്പെടുകയോ, ചിലപ്പോൾ രോഗകാരകങ്ങളാവുകയോ ചെയ്യുമെന്നും പറഞ്ഞു. ഇങ്ങനെ വികൃതമായ  പ്രോട്ടീനുകളിൽ അമിനോ ആസിഡുകൾക്ക് മാറ്റമൊന്നുമുണ്ടാകില്ല. (ഏകദേശം 250 അമിനോ ആസിഡുകളാണ് പ്രിയോൺ പ്രോട്ടീനിൽ കാണുന്നത്). ആകൃതിയിൽ മാത്രമേ മാറ്റം വരൂ. പ്രൂസിനറും വീസ്മാനും കണ്ടെത്തിയ ജീൻ ഉണ്ടാക്കുന്ന പ്രോട്ടീൻ PrPc എന്നാണറിയപ്പെടുന്നത് (c- cellular ). ഇത് രോഗമുണ്ടാക്കാത്ത  പ്രോട്ടീനാണ്. ആകൃതി മാറി പ്രിയോണായ പ്രോട്ടീനറിയപ്പെടുന്നത് Pr Psc (sc- scrapie ) എന്നും. ഇതാണ് രോഗമുണ്ടാക്കുന്നത്. ഇവയ്ക്ക് പുതിയ PrPc പ്രോട്ടീനുകളെ PrPsc യാക്കി മാറ്റാനുള്ള കഴിവുണ്ട്. അങ്ങനെയാണവ രോഗാണുക്കളായി മാറുന്നത്.

ഇങ്ങനെ വികൃതമായ പ്രോട്ടീനുകൾ തലച്ചോറിലെ കോശോപരിതലങ്ങളിൽ നിക്ഷേപിക്കപ്പെടുമ്പോൾ തലച്ചോറിന് കേട് സംഭവിക്കുകയും നാഡീസംബന്ധമായ പല പ്രശ്നങ്ങളും ഉണ്ടാവുകയും മരണത്തിൽവരെ കലാശിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. പ്രിയോൺ രോഗങ്ങളെ പൊതുവായി നാഡീനശീകരണ രോഗങ്ങൾ എന്നാണ് പറയുന്നത്  (Neurodegenerative diseases).

ഉത്തരം കിട്ടാത്ത സമസ്യ

വികൃതമായ രൂപം പ്രാപിച്ച പ്രോട്ടീനുകളാണ് പ്രിയോൺ എന്ന കാര്യത്തിൽ ഇന്ന് ആർക്കും സംശയമില്ല. എന്നാൽ എങ്ങനെയാണ് സാധാരണ പ്രോട്ടീനുകൾ പ്രിയോൺ രൂപം പ്രാപിക്കുന്നത് എന്ന ചോദ്യത്തിന് വ്യക്തമായ ഉത്തരം ഇന്നും ലഭ്യമല്ല. ആ ദിശയിലേക്കുള്ള പഠനങ്ങൾ ഇപ്പോഴും സജീവമാണ്. ചില ഗവേഷകരുടെ അഭിപ്രായത്തിൽ ചില പ്രത്യേകതരം ന്യൂക്ലിക്ക് ആസിഡുമായി സമ്പർക്കത്തിൽ വരുമ്പോഴാണ് സാധാരണ പ്രോട്ടീൻ വികൃതമായി മടങ്ങി പ്രിയോണായി മാറുന്നതെന്നാണ്. വിറിനൊ സിദ്ധാന്തം (virino hypothesis) എന്നാണ് ഈ  സിദ്ധാന്തം അറിയപ്പെടുന്നത്. എന്നാൽ ഈ സിദ്ധാന്തം ഇതുവരെ തെളിയിക്കപ്പെട്ടിട്ടില്ല. ജൈവ സാങ്കേതിക വിദ്യ ഉപയോഗിച്ച് എഷെറിക്കിയ കോളൈ (Escherichia coli) ബാക്ടീരിയയിൽ പ്രിയോൺ പ്രോട്ടീനുകൾ ഉണ്ടാക്കുന്നതിൽ ശാസ്ത്രജ്ഞർ വിജയിച്ചിട്ടുണ്ട് (ചിത്രം കാണുക). അതുപോലെ യീസ്റ്റിൽ (Yeast) പ്രിയോൺ ഉള്ളതായി കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്. ഇത്തരം കണ്ടുപിടുത്തങ്ങൾ പ്രിയോണുകളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട നിഗൂഢതകൾ അനാവരണം ചെയ്യാൻ സഹായിക്കുമെന്ന് കരുതപ്പെടുന്നു.

പ്രിയോൺ രോഗങ്ങൾ

നേരത്തേ  പരാമർശിച്ച മൂന്ന് രോഗങ്ങൾക്ക് പുറമേ  (സ്ക്രാപ്പീ, കുറു, ക്രൂസ്ഫെൽട്ട്-ജേക്കബ് രോഗം) മനുഷ്യരിലും മറ്റ് സസ്തനികളായ മൃഗങ്ങളിലും ഒട്ടനവധി പ്രിയോൺ രോഗങ്ങളുണ്ട്. അവയിൽ പ്രധാനപ്പെട്ടവ പട്ടികയിൽ കൊടുത്തിരിക്കുന്നു.

നൊബേൽ സമ്മാനവും പ്രിയോണുകളും

പ്രിയോൺ പഠനങ്ങൾ ഇതുവരെ നേടിക്കൊടുത്തത് മൂന്ന് നൊബേൽ സമ്മാനങ്ങൾ. 1976 ലും (കാൾട്ടൺ ഗാജ്ഡുസെക്ക്) 1997 ലും (സ്റ്റാൻലി പ്രൂസിനെർ) 2002 ലും (കേർട്ട് വുത്രിച്ച്). ഒട്ടേറെ രഹസ്യങ്ങൾ ബാക്കിയാക്കി ഇന്നും ഗവേഷകരെ വെല്ലുവിളിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന പ്രിയോണുകൾ ഇനിയും നൊബേൽ സമ്മാനങ്ങൾ നേടിക്കൊടുക്കുമെന്ന്   പ്രതീക്ഷിക്കാം.

കാൾട്ടൺ ഗാജ്ഡുസെക്ക് (Carleton Gajdusek)

1976

വൈദ്യശാസ്ത്ര നൊബേൽ സമ്മാനം

കാൾട്ടൺ ഗാജ്ഡുസെക്ക് (Carleton Gajdusek)

സ്റ്റാൻലി പ്രൂസിനെർ (Stanley B. Prusiner)

1997

വൈദ്യശാസ്ത്ര നൊബേൽ സമ്മാനം

സ്റ്റാൻലി പ്രൂസിനെർ (Stanley B. Prusiner)

കേർട്ട് വുത്രിച്ച് (Kurt Wüthrich)

2022

രസതന്ത്ര നൊബേൽ സമ്മാനം

കേർട്ട് വുത്രിച്ച് (Kurt Wüthrich)

Happy

4 36 %

Sad

1 9 %

Excited

4 36 %

Sleepy

0 0 %

Angry

0 0 %

Surprise

2 18 %