റിവേഴ്‌സ് ട്രാൻസ്ക്രിപ്റ്റേസ് : ചരിത്രം, ശാസ്ത്രം, സംഭാവനകൾ

Read Time:24 Minute


ഡോ.നന്ദു ടി.ജി.
പ്രൊജക്റ്റ് മാനേജർ, ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഫോർ സ്റ്റെം സെൽ സയൻസ് ആൻഡ്  റീജനറേറ്റീവ് മെഡിസിൻ, ബെംഗളൂരു.

ഗ്രിഗർ മെൻഡലിന്റെ 200ാം ജന്മവാർഷികത്തിന്റെ ഭാഗമായി ലൂക്ക പ്രസിദ്ധീകരിക്കുന്ന ജനിതകശാസ്ത്ര ലേഖന പരമ്പര…

റിവേഴ്‌സ്  ട്രാൻസ്ക്രിപ്റ്റേസ് കണ്ടുപിടിച്ചതിന്റെ അമ്പതാം വാർഷികം 2020-ലാണ്  ആഘോഷിച്ചത്. ഇരുപതാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ രണ്ടാം പകുതിയിലെ ഏറ്റവും നാടകീയമായ ശാസ്ത്രനിമിഷമായിരുന്നു ഈ എൻസൈമിന്റെ കണ്ടുപിടുത്തം. അന്ന്  നിലനിന്ന പല ധാരണകളെയും തിരുത്തിക്കുറിച്ച ഈ  കണ്ടുപിടുത്തം പല എതിർപ്പുകളെയും നേരിട്ടാണ് ശാസ്ത്രലോകത്ത് സ്വീകാര്യത നേടിയത്. ഈ മഹാമാരി  കാലത്ത് കോവിഡ് രോഗനിർണ്ണയത്തിനും (RT-PCR),  അതിന്റെ നിയന്ത്രണത്തിനും (വാക്സിൻ) റിവേഴ്‌സ്  ട്രാൻസ്ക്രിപ്റ്റേസ് ഒരു നിർണ്ണായക പങ്ക് വഹിക്കുന്നുണ്ട്.

1955-ൽ ആരംഭിച്ച വിയറ്റ്നാം യുദ്ധവും അതിനെ തുടർന്നുണ്ടായ അമേരിക്കൻ  ഐക്യനാടുകളുടെ ദക്ഷിണ കംബോഡിയൻ ആക്രമണവും  1970-കളിൽ അമേരിക്കൻ ക്യാമ്പസുകളെ സംഘർഷഭരിതമാക്കി. അമേരിക്കൻ ഐക്യനാടുകളുടെ പ്രമുഖ യൂണിവേഴ്സിറ്റികളിലെ പ്രതികരണശേഷിയുള്ള വിദ്യാർത്ഥികൾ യുദ്ധങ്ങൾക്കെതിരെ ശക്തമായി പ്രതിഷേധിച്ചു,  ഇതിൽ പല പ്രതിഷേധങ്ങളും അക്രമത്തിലേക്ക് വഴുതിവീണു. ഇതേ സമയം എം.ഐ.ടി യിലേയും,  യൂണിവേഴ്സിറ്റി ഓഫ്  വിസ്കോൺസിനിലേയും ഗവേഷകരായ ഡേവിഡ് ബാൾട്ടിമോറും, ഹൊവാഡ് റ്റെമിമും മനുഷ്യരാശിയുടെ പുരോഗതിയിലേക്ക്  മുതൽകൂട്ടായ കണ്ടുപിടുത്തത്തിലേക്കുള്ള യാത്രയിലായിരുന്നു. പിന്നീട് അടിസ്ഥാന ജീവശാസ്ത്രത്തിലും, ക്യാൻസർ ചികിത്സയിലും, രോഗനിർണയത്തിലും വിപ്ലവകരമായ മാറ്റങ്ങൾ കൊണ്ടുവന്ന ആ കണ്ടുപിടിത്തത്തിന്റെ പേരാണ് റിവേഴ്‌സ്  ട്രാൻസ്ക്രിപ്റ്റേസ് (Reverse transcriptase).

റിവേഴ്സ് ട്രാൻസ്ക്രിപ്റ്റേസ്  എൻസൈം ആർ.എൻ.എ (RNA)-യെ അതിനു പരിപൂരകമായ ഡി.എൻ.എ ( complementary DNA – cDNA) ആക്കി മാറ്റുന്നു,  ഈ പ്രക്രിയ റിവേഴ്‌സ്  ട്രാൻസ്‌ക്രിപ്ഷൻ എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്നു. ഈ  എൻസൈം ആർ. എൻ. എ ആശ്രിത ഡി. എൻ. എ പോളിമറേസ് (RNA-directed DNA polymerase) എന്നും അറിയപ്പെടുന്നുണ്ട് .ഇത്  മുഖ്യമായും റിട്രോ വൈറസുകളിലാണ്  കാണപ്പെടുന്നത്.  ഈ ഗണത്തിൽപ്പെട്ട എൻസൈമുകളിൽ ഏറ്റവും നന്നായി പഠിക്കപ്പെട്ടുള്ളത് എയിഡ്‌സിനു കാരണമാകുന്ന ഹ്യൂമൻ ഇമ്മ്യൂണോ ഡെഫിഷ്യൻസി വൈറസിന്റെ (എച്ച്. ഐ. വി ) റിവേഴ്സ് ട്രാൻസ്ക്രിപ്റ്റേസ് ആണ്.

ചിത്രം 2

റിവേഴ്സ് ട്രാൻസ്ക്രിപ്റ്റേസ്ന്യൂക്ലിക് ആസിഡ്-ആശ്രിത പോളിമറേസുകളാണ്, അവ ഡി.എൻ.എ യുടെ അടിസ്ഥാന നിർമ്മാണ വസ്തുക്കളായ ഡിയോക്സിറൈബോ ന്യൂക്ലിയോസൈഡ് ട്രൈഫോസ്ഫേറ്റുകൾ (dNTPs) ഉപയോഗിച്ച്  ന്യൂക്ലിക് ആസിഡ് ടെംപ്ലേറ്റ് സ്ട്രാൻഡിന് പൂരകമായ ഡി.എൻ.എ പോളിമറുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു. ഇതിനു മൂന്ന്‌ എൻസൈമാറ്റിക് ഘടകങ്ങളാണ് ഉള്ളത്. ഇതിലെ ആർ.എൻ.എ-യെ ആശ്രയിക്കുന്ന പോളിമറേസ് ഘടകം (RNA dependent polymerase ) ആർ.എൻ.എ-ഡി.എൻ.എ സങ്കരത്തെ നിർമിക്കുന്നു. മറ്റൊരു ഘടകമായ റൈബോനുക്ലിയേസ് (RNAse-RNA degrading enzyme) ആർ.എൻ.എ -ഡി.എൻ.എ സങ്കരത്തിലെ ആർ.എൻ.എ-യെ നീക്കം ചെയ്യന്നു. മൂന്നാമത്തെ ഘടകമായ ഡി.എൻ.എ-ആശ്രിത പോളിമറേസ് (DNA dependent polymerase) ഡി.എൻ.എ ടെംപ്ലേറ്റിൽ നിന്ന്  ഇരട്ട ഇഴയുള്ള ഡി.എൻ.എ (double stranded DNA) നിർമ്മിക്കുന്നു ഒറ്റ-ഇഴ ആർഎൻഎയെ ഇരട്ട-ഇഴ ഡിഎൻഎ തന്മാത്രയായി പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്നതിന് മൂന്ന് എൻസൈമാറ്റിക് പ്രവർത്തനങ്ങളും കർശനമായി ആവശ്യമാണ്.  റിവേഴ്സ് ട്രാൻസ്ക്രിപ്റ്റേസ്  ഉപയോഗിച്ച്  റിട്രോവൈറസുകൾ തങ്ങളുടെ ജനിതക വസ്തുവായ ആർ.എൻ.എ-യെ  ആതിഥേയരായ മൃഗങ്ങളുടെ ഡി.എൻ.എ-യിലേക്ക് സംയോജിപ്പിക്കുന്നു. ഈ പ്രക്രിയ വൈറസുകളുടെ അതിജീവനത്തിന് അത്യാവശ്യമാണ്.

ചിത്രം 3: റിട്രോവൈറസ് വിറിയൻ

ചരിത്രം 

1911-ൽ പെറ്റൺ റൗസ്, കോഴികളിൽ ട്യൂമർ ഉണ്ടാക്കുന്ന റൗസ് സാർകോമ വൈറസി (Rous sarcoma virus -RSV) നെ കണ്ടുപിടിച്ചു. ഇത് ഒരു ആർ.എൻ.എ വൈറസാണ്. ഈ കണ്ടുപിടുത്തമാണ് റിവേഴ്സ് ട്രാൻസ്ക്രിപ്റ്റേസിന്റെയും, അർബുദത്തിന്  കാരണമാകുന്ന ജീനുകളുടെയും (oncogenes) കണ്ടെത്തലിന്  അടിസ്ഥാനമിട്ടത്.  ഈ വൈറസിന്റെ കണ്ടുപിടുത്തത്തിന്  പെറ്റൺ റൗസിന് 1966-ലെ നൊബേൽ സമ്മാനം ലഭിച്ചു.

RSV അണുബാധ കോഴിഭ്രൂണത്തിന്റെ ഫൈബ്രോബ്ലാസ്റ്റുകളിൽ രൂപമാറ്റം വരുത്തുമെന്ന വസ്തുത, 1958-ൽ ഹാരി റൂബിനും ഹോവാർഡ് റ്റെമിനും കണ്ടുപിടിച്ചു. പിന്നീട് ഈ കണ്ടുപിടുത്തം വൈറസുകളെ വേർതിരിക്കാനും, അവയുടെ എണ്ണം തിട്ടപ്പെടുത്താനും, വൈറസ് ബാധയേറ്റ കോശങ്ങളെ കുറിച്ച്  പഠിക്കാനുമുള്ള സങ്കേതമായി വികസിച്ചു. ആർ.എൻ.എ വൈറസായ RSV,  ഭ്രൂണത്തിന്റെ ഫൈബ്രോബ്ലാസ്റ്റുകളിൽ വരുത്തിയ മാറ്റം ഈ പ്രതിഭാസത്തെ കുറിച്ച്  കൂടുതൽ പഠിക്കാൻ ഹോവാർഡ് റ്റെമിനെ പ്രേരിപ്പിച്ചു, തുടർന്ന്  ഇദ്ദേഹം പ്രോവൈറസ്  ഹൈപോതെസിസു (provirus hypothesis) മായി മുന്നോട്ടു വന്നു.

ഒരു ആഥിതേയ കോശത്തിന്റെ ഡി.എൻ.എ-യിൽ സംയോജിപ്പിച്ച (integrated) വൈറസിന്റെ ജനിതകഘടനയാണ് പ്രൊവൈറസ് (Provirus). പക്ഷെ ആർ.എൻ.എ  വൈറസുകൾക്ക്  ഇതിനായി തങ്ങളുടെ ജനിതകഘടന ഡി.എൻ.എ-ആക്കി മാറ്റണം. ഈ പ്രക്രിയയ്ക്ക് റിവേഴ്സ് ട്രാൻസ്ക്രിപ്റ്റേസ്  എൻസൈം അത്യാവശ്യമാണ്.
ചിത്രം 5 – പ്രൊവൈറസ്

പക്ഷേ പ്രോവൈറസ്  ഹൈപോതെസിസിനെ അന്നത്തെ ശാസ്‌ത്രസമൂഹം സന്ദേഹത്തോടെയാണ്  കണ്ടത്. ഈ ഹൈപ്പോതെസിസ്  ജീവശാസ്‌ത്രത്തിലെ കേന്ദ്രപ്രമാണത്തിന്  (central dogma) വിരുദ്ധമായിരുന്നു, ഡി.എൻ.എ-യിൽ നിന്നും ആർ.എൻ.എ-യിലേക്കുള്ള ജനിതക വിവരങ്ങളുടെ ഒഴുക്കിനേയും (transcription) അതേത്തുടർന്നുള്ള പ്രോട്ടീൻ നിർമ്മാണത്തെയുമാണ് (translation) സെൻട്രൽ ഡോഗ്മ എന്ന്  പറയ്യുന്നത്. അന്നത്തെ ശാസ്ത്രലോകത്തിന്, ആർ.എൻ.എ-യിൽ നിന്ന്  ഡി.എൻ.എ-യിലേക്കുള്ള  പരിവർത്തനം അചിന്ത്യമായ കാര്യമായിരുന്നു. ഇതിലൊന്നും നിരാശനാകാതെ റ്റെമിൻ  തന്റെ  പരീക്ഷണങ്ങൾ തുടർന്നു. 1964-ലെ  ഹൈബ്രിഡൈസേഷൻ പരീക്ഷണങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചു്, അദ്ദേഹം, വൈറസ്  ബാധിച്ച കോശത്തിലെ ഡി.എൻ.എ ശ്രേണി വൈറൽ ആർ.ആൻ.എയുമായി കൂടിച്ചേരുമെന്നു (hybridize) തെളിയിച്ചു. എന്നാൽ ഈ പരീക്ഷണ ഫലങ്ങൾ  അന്നത്തെ ശാസ്ത്രസമൂഹം നിരാകരിച്ചു. ഇത് റ്റെമിനെ നിരാശപെടുത്തിയെങ്കിലും അതൊന്നും വകവയ്ക്കാതെ അദ്ദേഹം RSV ബാധിച്ച കോശങ്ങളിലെ  രൂപമാറ്റത്തെ കുറിച്ചുള്ള പഠനങ്ങളിൽ മുഴുകി.

ആതിഥേയ കോശത്തിനു പുറത്തെ വൈറസ് ഘടകങ്ങളായ (ചിത്രം 3)  വയറിയൻസുകളിൽ (virions) വൈറൽ വിഭജനത്തിനാവശ്യമായ (replication) പോളിമേറസ്  ഉണ്ടെന്ന വസ്തുത 1970-കളിൽ നടന്ന ചില പഠനങ്ങളിൽ തെളിഞ്ഞു. ഇതിനിടയിൽ റ്റെമിന്റെ പോസ്റ്റ് ഡോക്ടറൽ വിദ്യാർത്ഥിയായ സതോഷി മിസുതാനി (Satoshi Mizutani),  പ്രോട്ടീൻ നിർമാണത്തെ തടയുന്ന സൈക്ലോഹെക്സിമൈഡ് (Cycloheximide) കോശങ്ങളിലെ RSV അണുബാധ തടയാൻ കഴിയില്ലെന്ന വസ്തുത മനസിലാക്കിയിരുന്നു.  ഇത്  പ്രോട്ടീൻ നിർമാണത്തിന് ആവശ്യമായ എൻസൈം വിറിയൻസുകളിൽ ഉണ്ടെന്നും,  അതിനായി പുതുതായി ആതിഥേയ കോശത്തിൽ പ്രവേശിക്കുന്ന ആർ.എൻ.എയുടെ ട്രാൻസ്‌ലേഷൻ എൻസൈം നിർമ്മാണത്തിന് ആവശ്യമില്ലെന്നുമുള്ള വസ്തുത മിസുതാനിയുടെ പരീക്ഷണങ്ങൾ തെളിയിച്ചു. ഈ വിവരങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച്  റ്റെമിനും, മിസുതാനിയും ഒരു ലളിതമായ പരീക്ഷണം  ആസൂത്രണം ചെയ്തു. ഈ പരീക്ഷണത്തിൽ അവർ  RSV വയറിയൻസും, ന്യൂക്ലിക്  ആസിഡ് നിർമ്മാണത്തിനാവശ്യമായ മറ്റു വസ്തുക്കളും ഉപയോഗിച്ച്  ആർ.എൻ.എയിൽ നിന്നും ഡി.എൻ.എ നിർമിച്ചു. ഈ പരീക്ഷണ ഫലങ്ങൾ റ്റെമിൻ അന്താരാഷ്ട്ര ക്യാൻസർ കോൺഗ്രസിൽ അവതരിപ്പിച്ചു. ഈ അവതരണത്തിൽ അദ്ദേഹം പ്രോവൈറസ് ഹൈപോതെസിസ്  എതിർക്കുന്നവരുടെ വാദങ്ങളെ ഖണ്ഡിച്ചു. പക്ഷേ , റ്റെമിന്റെ അവതരണം ഉടനെയുള്ള സ്വീകാര്യത നേടിയില്ല; നേച്ചറിലെ ഒരു എഡിറ്റോറിയൽ ലേഖകൻ അതിനെ “അപൂർണ്ണമായത്” എന്ന് വിളിച്ചു. പിന്നീട് റ്റെമിനും, മിസുതാനിയും തങ്ങളുടെ കണ്ടുപിടുത്തം നേച്ചർ മാസികയിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു. ഇതിനു സമാന്തരമായി ഡേവിഡ്  ബാൾട്ടിമോർ മ്യുറിൻ ലുക്കിമിയ വൈറസിൽ (MLV – എലികളിൽ ക്യാൻസർ ഉണ്ടാക്കുന്ന വൈറസ് ) റിവേഴ്സ് ട്രാൻസ്ക്രിപ്റ്റേസിന്റെ സാന്നിധ്യം കണ്ടുപിടിച്ചു. ഇതേ തുടർന്ന്  റിവേഴ്‌സ് ട്രാൻസ്ക്രിപ്റ്റേസിന്  ശാസ്ത്രലോകത്തിന്റെ സ്വീകാര്യത ലഭിച്ചു.

റ്റെമിനു സമാന്തരമായി ഡേവിഡ് ബാൾട്ടിമോർ ആർ.എൻ.എ വൈറസുകളുടെ  ജനിതക വസ്തുവിന്റെ  വിഭജനത്തെ കുറിച്ചു പഠിച്ചിരുന്നു. പികോർണ വൈറസുകൾക്ക് (picorna virus) ആതിഥേയ കോശത്തിനു പുറത്ത്  ടെസ്റ്റ്  ട്യൂബുകളിൽ ആർ.എൻ.എ വിഭജനം (RNA polymerase ) നടത്താൻ കഴിയുമെന്ന്  തെളിയിച്ചു.  അന്നുവരെ ശാസ്ത്രലോകം വിചാരിച്ചിരുന്നത് വൈറസുകൾക്കു കോശത്തിനുപുറത്ത്  ജനിതക വിഭജനം സാധ്യമല്ലെന്നാണ്.  എന്നാൽ അന്നുവരെയുള്ള ധാരണകൾ ബാൾട്ടിമോറിന്റെ കണ്ടുപിടുത്തം തിരുത്തികുറിച്ചു. ഈ കണ്ടുപിടുത്തം പിന്നീട് റിവേഴ്‌സ്  ട്രാൻസ്ക്രിപ്റ്റേസിന്റെ കണ്ടുപിടുത്തത്തിന്  വഴിയിട്ടു.

എം.ഐ.ടിയിൽ വെച്ച്  ബാൾട്ടിമോറിന്റെ ഗവേഷണം വെസിക്കുലാർ സ്റ്റാമാറ്റിറ്റിസ് ഇന്ത്യാന വൈറസിലേക്ക് (VSV -റാബീസ്  വൈറസിന്റെ ജനുസ്സിൽ പെട്ട വൈറസ് ) വ്യാപിപ്പിച്ചു. ശുദ്ധീകരിച്ച VSV വിറിയൻസിന്  ആർ.എൻ.എ പൊളിമറേസ്  ആക്ടിവിറ്റി ഉണ്ടെന്ന്  അദ്ദേഹം പരീക്ഷങ്ങളിലൂടെ തെളിയിച്ചു. VSV വൈറിയൻസിന് റൈബോ ന്യുക്ളിയോടൈഡ് (ആർ.എൻ. എ-യുടെ അടിസ്ഥാന നിർമ്മാണ ഘടകം) കൂട്ടിച്ചേർത്ത് വൈറൽ ജനിതക ഘടനയ്ക്ക്  പൂരകമായ ആർ.എൻ.എ  നിർമ്മിക്കാൻ സാധിച്ചു. പക്ഷെ റൈബോനുക്ലിയേസിന്റെ (RNase) സാന്നിധ്യം ആർ.എൻ.എ നിർമ്മാണം തടഞ്ഞു.

VSV ട്രാൻസ്ക്രിപ്റ്റേസിന്റെ കണ്ടുപിടുത്തം മറ്റ് ആർ.എൻ.എ വയറിയൻസുകളിൽ ന്യൂക്ലിക് ആസിഡ് പോളിമറേസുകൾ കണ്ടെത്താനുള്ള സാധ്യത ഉയർത്തി. ഈ സാധ്യത ബാൾട്ടിമോറിന്റെ ശ്രദ്ധയെ ആർ.എൻ.എ ട്യൂമർ വൈറസിലേക്ക്  തിരിച്ചു. VSV-യിലെ ആർ.എൻ.എ പോളിമറേസ്  കണ്ടുപിടിക്കാൻ ഉപയോഗിച്ച സമാന സമീപനം  അദ്ദേഹം ആർ.എൻ.എ ട്യൂമർ വൈറസുകളിൽ ഉപയോഗിച്ചു, എന്നാൽ അദ്ദേഹത്തിന്റെ ഉദ്യമം പരാജയപെട്ടു. പിന്നീട്  ബാൾട്ടിമോർ ട്യൂമർ വൈറസുകളിൽ ഡി.എൻ.എ പോളിമറേസിന്റെ സാന്നിധ്യം പരിശോധിച്ചു,  ഇതിനായി അദ്ദേഹം ആർ.എൻ.എ അടിസ്ഥാന നിർമ്മാണ ഘടകമായ റൈബോ ന്യുക്ളിയോടൈഡിനു പകരം ഡിയോക്സിറൈബോ ന്യൂക്ലിയോടൈഡ് ഉപയോഗിച്ചു. റൗഷ എം.എൽ.വി മിശ്രിതം (the Rauscher MLV preparation) ഉപയോഗിച്ച ഈ പരീക്ഷണം ഡി.എൻ.എ നിർമ്മാണത്തിന്റെ ശക്തമായ തെളിവുകൾ നൽകി. ബാൾട്ടിമോർ തന്റെ കണ്ടുപിടുത്തം നേച്ചർ മാസികയിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു. ഈ  ഗവേഷണ ലേഖനത്തിൽ അദ്ദേഹം ആർ.എൻ.എ ടെംപ്ലേറ്റിൽ നിന്ന്  ഡി.എൻ.എ ഉണ്ടാകുന്നു എന്ന് സമർത്ഥിച്ചു, ഇത്  റ്റെമിന്റെ പ്രോവൈറസ്  ഹൈപ്പോതെസിസിനെ സാധൂകരിക്കുന്നതായിരുന്നു. ആർ.എൻ.എ ട്യൂമർ വൈറസുകളിലെ ആർ.എൻ.എ-ആശ്രിത ഡി.എൻ.എ പോളിമറേസ്  (റിവേഴ്‌സ്  ട്രൻസ്ക്രിപ്റ്റ്സ് ) പ്രവർത്തനത്തിന്റെ സ്വതന്ത്ര കണ്ടുപിടുത്തങ്ങൾ വൈറോളജിയിലും കാൻസർ ബയോളജിയിലും ദൂരവ്യാപകമായ ഫലങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കി. ഇവരുടെ പരീക്ഷണങ്ങളെ മാതൃകയാക്കി ലോകത്തിന്റെ വിവിധ ഭാഗങ്ങളിലുള്ള ശാസ്ത്രജ്ഞർ സമാനമായ പരീക്ഷണങ്ങളുമായി  മുന്നോട്ട്  വന്നു. ഇത്  ഏതാണ്ട് നിശ്ചലാവസ്ഥയിലായിരുന്ന വൈറസ് ജനിതക പഠനങ്ങൾക്കും , കാൻസർ ഗവേഷങ്ങണൾക്കും, പുതുജീവൻ നൽകി. വൈറോളജിസ്റ്റുകൾ  റിവേഴ്സ് ട്രാൻസ്ക്രിപ്റ്റേസ്  ഉപയോഗിച്ച്  പുതിയ റിട്രോ വൈറസുകളെ പ്രത്യേകിച്ച് കാൻസർ ഉണ്ടാക്കുന്ന വൈറസുകളെ തിരിച്ചറിഞ്ഞു. ഈ കണ്ടുപിടുത്തം നടത്തിയതിന്  വെറും 5 വർഷത്തിന്  ശേഷം 1975ൽ വൈദ്യശാസ്‌ത്രത്തിനുള്ള നൊബേൽ സമ്മാനം റ്റെമിനും, ബാൾട്ടിമോറിനും അവരുടെ മാർഗദർശിയായ റെനാറ്റോ ദുൽബെക്കോവിനും ലഭിച്ചു.

റിവേഴ്സ് ട്രാൻസ്ക്രിപ്റ്റേസ്: സംഭാവനകൾ

മോളിക്യൂലാർ ക്ലോണിംഗ്  (ജൈവ തന്മാത്രകളുടെ പകർപ്പെടുക്കുന്ന സാങ്കേതിക വിദ്യ) അടിസ്ഥാന ശാസ്‌ത്ര രംഗത്തും,  ചികിത്സാ രംഗത്തും വിപ്ലവകരമായ മാറ്റം കൊണ്ടുവന്നു,  ഈ സാങ്കേതിക വിദ്യയുടെ പുരോഗതിക്ക്  റിവേഴ്സ് ട്രാൻസ്ക്രിപ്റ്റേസ്  മുഖ്യ പങ്ക്  വഹിച്ചിട്ടുണ്ട്. പ്രോട്ടീൻ നിർമാണത്തിനാവശ്യമായ കോഡ്  ചെയ്യുന്ന കോശ നിർമ്മിത mRNA (മെസഞ്ചർ RNA)യുടെ പകർപ്പെടുക്കാനും (cDNA clones ) അത്  വഴി കോശങ്ങളിലെ പ്രോട്ടീൻ നിർമ്മാണത്തെ കുറിച്ച്  പഠിക്കാനും റിവേഴ്സ് ട്രാൻസ്ക്രിപ്റ്റേസ് വഴി കഴിയും. അതു കൂടാതെ cDNA clones ഉപയോഗിച്ച്  ആന്റിബോഡീസ്, ഹോർമോൺസ്, എൻസൈമുകൾ, വളർച്ചാ ഘടകങ്ങൾ (growth factors), വാക്സിനുകൾ എന്നിവ നിർമ്മിക്കാൻ സാധിക്കും.

ഓങ്കോജീനുകളെ കണ്ടെത്തുന്നതിൽ റിട്രോവൈറൽ റിവേഴ്സ് ട്രാൻസ്ക്രിപ്റ്റേസ് സുപ്രധാന പങ്ക് വഹിച്ചിട്ടുണ്ട്. ട്രാൻസ്ഫോർമേഷൻ ന്യൂനതയുള്ള RSV (ബാധിച്ച കോശങ്ങളിൽ രൂപമാറ്റം ഉണ്ടാക്കാൻ കഴിയാത്ത RSV) ഉപയോഗിച്ച്  നടത്തിയ പഠനങ്ങൾ ഓങ്കോജീനിന്റെയും (v-src), പ്രോട്ടോ-ഓങ്കോജീനിന്റെയും (c-src) കണ്ടുപിടുത്തത്തിലേക്കു നയിച്ചു. ഇതിനെ തുടർന്നുള്ള പഠനങ്ങൾ നിരവധി കോശനിര്‍മ്മിത പ്രോട്ടോ-ഓങ്കോജീനുകളുടെ കണ്ടുപിടുത്തത്തിന്  കാരണമായി. വൈറസ്  ഇതര കാൻസറുകൾക്ക് പ്രോട്ടോ-ഓൺകോജീനിന്റെ ഉള്‍പരിവര്‍ത്തനവും (mutation) കാരണമാകുമെന്ന്  ചില  പഠനങ്ങളിൽ വെളിപ്പെട്ടു. ഈ മ്യൂട്ടേഷനുകളെക്കുറിച്ചുള്ള അറിവ്  കാൻസർ കോശങ്ങളിലെ അസാധാരണ മാറ്റങ്ങളെ കുറിച്ച്  മികച്ച ഉൾക്കാഴ്ചകൾ നൽകി.  കോശനിര്‍മ്മിത പ്രോട്ടോ-ഓങ്കോജീനുകളുടെ കണ്ടെത്തെലിന്  1989-ലെ വൈദ്യശാസ്ത്രത്തിനുള്ള നൊബേൽ സമ്മാനം ജെ മൈക്കിൾ ബിഷപ്പിനും, ഹാരോൾഡ് ഇ വർമസിനും (J. Michael Bishop and Harold E. Varmus) ലഭിച്ചു.

രോഗനിർണയ രംഗത്ത്  റിവേഴ്‌സ്  ട്രാൻസ്ക്രിപ്റ്റേസ്  സുപ്രധാന പങ്ക്  വഹിക്കുന്നുണ്ട്. ആർ.എൻ.എ വൈറസുകളുടെ സാന്നിധ്യം കണ്ടുപിടിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പരിശോധനയാണ് റിവേഴ്സ് ട്രാൻസ്ക്രിപ്ഷൻ പോളിമെറേയ്സ് ചെയിൻ റിയാക്ഷൻ (RT-PCR). ആർ.എൻ.എ-യെ പരമ്പരാഗത PCR ഉപയോഗിച്ച് വർദ്ധിപ്പിക്കുക സാധ്യമല്ലാത്തതിനാൽ റിവേഴ്സ് ട്രാൻസ്ക്രിപ്റ്റേസ് എന്ന എൻസൈം ഉപയോഗിച്ച് ഈ ആർ.എൻ.എയിൽ നിന്ന് cDNA ഉൽപാദിപ്പിക്കുന്നു. ഇത്തരം ഡി.എൻ.എ  രാസപ്രക്രിയകളിലൂടെ അനേകകോടിയായി വർദ്ധിക്കുകയും അവയിൽ ചേർക്കുന്ന പ്രോബുകൾ ഫ്ലൂറസെൻസ് ഉത്പാദിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യും. ഈ ഫ്ളൂറസെൻസിന്റെ വിശകലനത്തിലൂടെ ആർ.എൻ.എ  വൈറസുകളുടെ (HIV,HCV, SARS CoV -2) സാന്നിധ്യം തിരിച്ചറിയാൻ കഴിയുന്നു. കോവിഡ് -19 രോഗനിർണ്ണയത്തിനും, അതിന്റെ ജനിതക ശ്രേണീകരണത്തിനും,വാക്സിൻ നിർമ്മാണത്തിനും റിവേഴ്‌സ്  ട്രാൻസ്ക്രിപ്റ്റേസ് അനിവാര്യ ഘടകമാണ്. മനുഷ്യനടക്കമുള്ള മൃഗങ്ങളിലെ റിട്രോ വൈറസുകളുടെ സാന്നിദ്ധ്യം കണ്ടുപിടിക്കുന്നതിന്  ട്രാൻസ്ക്രിപ്റ്റേസ് മുഖ്യ പങ്ക്  വഹിച്ചിട്ടുണ്ട് .എയ്ഡ്സിനു കാരണമാകുന്ന എച്ച്.ഐ.വി ഒരു റിട്രോ വൈറസാണ്. എച്ച്.ഐ.വി  റിവേഴ്‌സ്  ട്രാൻസ്ക്രിപ്റ്റേസ് പല എയിഡ്സ്  ചികിത്സിക്കുന്ന മരുന്നുകളുടേയും ചികിത്സാ ലക്ഷ്യമാണ്  (Biological Target ).

മനുഷ്യനിലും, മറ്റ് യൂക്കാരിയോട്ടിക്  ജീവികളിലും റിവേഴ്‌സ്  ട്രാൻസ്ക്രിപ്റ്റേസ് കാണപ്പെടുന്നുണ്ട്, ഇതിന്റെ പേരാണ് ടെലോമറേസ്. ടെലോമറേസ് വിവിധ പ്രോട്ടീൻ തന്മാത്രകളുടെ സങ്കരമാണ്  (multiprotein complex),  ഇതിലെ പ്രമുഖ ഘടകങ്ങളാണ്  ടെലോമറേസ് റിവേഴ്സ് ട്രാൻസ്ക്രിപ്റ്റേസും (TERT), ടെലോമറേസ് ആർ.എൻ.എയും. ടെലോമറേസ് ക്രോമസോമിന്റെ അറ്റങ്ങൾ പരിപാലിച്ച്, അവയുടെ അസ്ഥിരതയെ തടയുന്നു.

റിവേഴ്സ് ട്രാൻസ്ക്രിപ്ഷൻ പോളിമെറേയ്സ് ചെയിൻ റിയാക്ഷൻ (RT-PCR)
റിവേഴ്‌സ്  ട്രാൻസ്ക്രിപ്റ്റേസ് അടിസ്ഥാന ശാസ്‌ത്രമേഖലയിലും,  പ്രയുക്ത ശാസ്‌ത്ര മേഖലയിലും വിപ്ലവകരമായ മാറ്റങ്ങൾ കൊണ്ടുവന്നു. അക്കാലത്തു്  നിലനിന്ന ധാരണകളെ തിരുത്തി കുറിക്കുന്നതായിരുന്നു ഈ എൻസൈമിന്റെ കണ്ടുപിടുത്തം. ഇതിനെ തുടർന്നുള്ള പല കണ്ടുപിടുത്തങ്ങളും ശാസ്‌ത്രത്തിനും മനുഷ്യരാശിക്കും അമൂല്യമായ സംഭാവനകൾ നൽകി.

അധിക വായനയ്ക്ക്

  1. https://www.molbiolcell.org/doi/10.1091/mbc.E20-09-0612?url_ver=Z39.88-003&rfr_id=ori:rid:crossref.org&rfr_dat=cr_pub%20%200pubmed
  2. https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-020-02219-5
  3. https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev-virology-110615-035556?url_ver=Z39.88-2003&rfr_id=ori%3Arid%3Acrossref.org&rfr_dat=cr_pub++0pubmed
  4. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4717035/#:~:text=Telomerase%20contains%20a%20catalytic%20human,and%20prevents%20lethal%20chromosomal%20instability.
  5. https://en.wikipedia.org/wiki/Reverse_transcription_polymerase_chain_reaction#:~:text=Reverse%20transcription%20polymerase%20chain%20reaction%20(RT%2DPCR)%20is%20a,polymerase%20chain%20reaction%20(PCR).
  6. https://www.who.int/news-room/feature-stories/detail/the-novavax-vaccine-against-covid-19-what-you-need-to-know
  7. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780123749840013267

 

Happy
Happy
89 %
Sad
Sad
0 %
Excited
Excited
11 %
Sleepy
Sleepy
0 %
Angry
Angry
0 %
Surprise
Surprise
0 %

Leave a Reply

Previous post റികോംബിനന്റ് ഡി.എൻ.എ.സാങ്കേതികവിദ്യക്ക് ഒരാമുഖം – ഡോ.ജാസ്മിൻ.എം.ഷാ LUCA TALK
Next post റോക്കിനകത്തെ ക്ലോക്ക്