അത്ര നിശ്ശബ്ദമല്ലാത്ത ‘നിശ്ശബ്ദ’ ജനിതക വ്യതിയാനങ്ങൾ

Read Time:13 Minute

ഡോ.പ്രസാദ് അലക്സ്

രസതന്ത്ര അധ്യാപകൻ

ശാസ്ത്രലേഖകൻ

അത്ര നിശ്ശബ്ദമല്ലാത്ത ‘നിശ്ശബ്ദ’ജനിതക വ്യതിയാനങ്ങൾ

“നിശ്ശബ്ദ” മ്യൂട്ടേഷനുകൾ മുമ്പ് കരുതിയിരുന്നതുപോലെ അത്ര ‘നിശ്ശബ്ദ’മല്ലെന്നാണ് പുതിയ ചില പഠനങ്ങൾ നൽകുന്ന സൂചന.

ഡോ.പ്രസാദ് അലക്സ് എഴുതുന്നു…

“നിശ്ശബ്ദ” മ്യൂട്ടേഷനുകൾ മുമ്പ് കരുതിയിരുന്നതുപോലെ അത്ര ‘നിശ്ശബ്ദ’മല്ലെന്നാണ് പുതിയ ചില പഠനങ്ങൾ നൽകുന്ന സൂചന. ജനിതകകോഡിൽ അതായത് ഡി.എൻ.എ ശ്രേണീക്രമത്തിൽ ഉണ്ടാകുന്ന വ്യത്യാസമാണ് മ്യൂട്ടേഷൻ അഥവാ ജനിതക വ്യതിയാനം എന്ന് പറയുന്നത്. 1960-കളുടെ തുടക്കത്തിലാണ് ജനിതകകോഡ് കണ്ടെത്തുന്നത്. ഡിഎൻഎ തന്മാത്രകളിൽ സംഭരിച്ചിരിക്കുന്ന ‘വിവരങ്ങൾ’, ജീവകോശങ്ങളുടെ പ്രവർത്തന ഘടകങ്ങളായ പ്രോട്ടീനുകളാക്കി മാറ്റുന്നതിനുള്ള നിയമമാണ് ജനിതകകോഡ് എന്ന് ലളിതമായി പറയാം. ജനിതക കോഡ് കണ്ടെത്തിയതിനും, പ്രോട്ടീൻ നിര്‍മ്മിതിയിൽ അതിന്റെ പ്രവർത്തനം വ്യാഖ്യാനിച്ചതിനുമാണ് ഇന്ത്യൻ വംശജനായ ഹർ ഗോവിന്ദ് ഖുറാന ഉൾപ്പടെയുള്ള മൂന്ന് ശാസ്‌ത്രജ്ഞർക്ക് 1968-ൽ നൊബേൽ സമ്മാനം ലഭിച്ചത്.

ജനിതക വിവരങ്ങൾ ഡിഎൻഎയിൽ നിന്ന് ആർഎൻഎയിലേക്കും ആർഎൻഎയിൽ നിന്ന് പ്രോട്ടീനിലേക്കും കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. ഡിഎൻഎയിലെ മൂന്ന് ന്യൂക്ലിയോടൈഡുകളുടെ ഒരു ശ്രേണീഭാഗം പ്രോട്ടീനിലെ ഒരു നിശ്ചിത അമിനോ ആസിഡിന് സൂചകമായി വർത്തിക്കുന്നു. പ്രോട്ടീൻ നിർമ്മിതിയിലെ ഘടകങ്ങളായ 20 അമിനോ അമ്ലങ്ങളെ നിര്‍ദ്ദേശിക്കുന്ന കോഡോണുകൾ എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്ന മൂന്നക്ഷര ഡിഎൻഎ യൂണിറ്റുകൾ ശാസ്‌ത്രജ്ഞർ കണ്ടെത്തി. നാലുതരം ന്യൂക്ലിയോടൈഡുകളാണ് ഉള്ളത്.

അവ A T G C എന്നെ ചുരുക്കപ്പേരുകളിൽ അറിയപ്പെടുന്നു. അതായത് ജനിതകഭാഷക്ക് നാലക്ഷരങ്ങളാണ്. അവ കൊണ്ട് അറുപത്തിനാല് വ്യത്യസ്ത മൂന്നക്ഷര വാക്കുകൾ സാധ്യമാണ്. മിക്കപ്പോഴും ഒരേ അമിനോഅമ്ലത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്ന ഒന്നിലധികം കോഡോണുകളുണ്ടാകും. അതായത് ജനിതകഭാഷയിൽ ഒരേ അർത്ഥമുള്ള സിനോണിമുകൾ അഥവാ പര്യായ പദങ്ങൾ ഉണ്ടെന്ന് സാരം. ഡി എൻ എ പകർപ്പുകൾ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുമ്പോൾ ഇടയ്ക്കൊക്കെ, പോയിന്റ് മ്യൂട്ടേഷനുകൾ എന്നറിയപ്പെടുന്ന ജനിതക കോഡിലെ ഒറ്റ-അക്ഷരത്തിനുണ്ടാകുന്ന മാറ്റം സംഭവിക്കുന്നു. സിനോണിമസ് മ്യൂട്ടേഷനുകളിൽ മാറിവന്ന കോഡോണും മുൻപുള്ള അതേ അമിനോ അമ്ലത്തെ തന്നെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. അതിനാൽ പ്രോട്ടീൻ ശ്രേണികളിൽ മാറ്റമുണ്ടാക്കില്ല. എന്നാൽ നോൺസിനോണിമസ് മ്യൂട്ടേഷനുകളിൽ മാറിവരുന്ന കോഡോണിൻറെ അർത്ഥവും വ്യത്യസ്തമാണ്. പുതിയൊരു അമിനോ അമ്ലത്തെ അത് പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. തൽഫലമായി ഉണ്ടാകുന്ന പ്രോട്ടീൻ ശ്രേണികളിൽ മാറ്റം വരുന്നു.

ജീനുകൾ എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്ന, ഡിഎൻഎ ശ്രേണിയിൽ പ്രോട്ടീൻ കോഡ്‌ ചെയ്യുന്ന ഭാഗങ്ങളിൽ സ്വാഭാവികമായി ഉണ്ടാകാറുള്ള പോയിന്റ് മ്യൂട്ടേഷനുകളുടെ നാലിലൊന്ന് മുതൽ മൂന്നിലൊന്ന് വരെ സിനോണിമസ് ആയിരിക്കും. ജനിതക കോഡ് ‘വായിച്ചെടുത്ത’ കാലം മുതൽ അത്തരം മ്യൂട്ടേഷനുകൾ എതാണ്ട് എല്ലായ്‌പ്പോഴും പ്രത്യേക ഫലങ്ങളൊന്നുമുളവാക്കാത്ത ന്യൂട്രൽ അഥവാ ‘നിശ്ശബ്ദം’ ആയ മ്യൂട്ടേഷനുകളാണെന്ന് കരുതപ്പെടുന്നു.

എന്നാൽ മിഷിഗൺ സർവ്വകലാശാലയിലെ ജിയാൻഷി ഷാങ്ങിന്റെ (Jianzhi Zhang) നേതൃത്വത്തിൽ ചില ജീവശാസ്ത്രജ്ഞർ യീസ്റ്റ് കോശങ്ങങ്ങളിൽ അടുത്തിടെനടത്തിയ ജനിതക പഠനത്തിൽ നിന്ന് ‘നിശ്ശബ്ദ’മ്യൂട്ടേഷനുകൾ അത്ര നിശ്ശബ്ദമല്ലെന്നാണ് നിഗമനം ചെയ്തത്. സിനോണിമസ് ആയ മിക്ക മ്യൂട്ടേഷനുകൾക്കും ഹാനികരമായ ഫലങ്ങളുണ്ടെന്നാണ് വെളിവായത്. നേച്ചർ മാഗസിനിൽ പഠനം പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു. ജനിതക കോഡ് കണ്ടെത്തിയതിന് 1968 -ൽ നൊബേൽ സമ്മാനാഹർവരായവരിൽ ഒരാളായ മാർഷൽ നിരൻബെർഗും (Marshall Nirenberg) മിഷിഗൺ സർവ്വകലാശാലയിയിൽ നിന്നായിരുന്നുവെന്നത് കൗതുകകരമാണ്.നിരൻബെർഗിൻറെ പേരിൽ ഏർപ്പെടുത്തിയിട്ടുള്ള, ഡിപ്പാർട്ട്‌മെന്റ് ഓഫ് ഇക്കോളജി ആൻഡ് എവല്യൂഷണറി ബയോളജിയിലെ പ്രൊഫസറായ പ്രൊഫസ്സർ ശ്രേഷ്ടപദവി അലങ്കരിക്കുന്നയാളുമാണ് ഷാങ്ങ്.

സിനോണിമസ് ആയ മ്യൂട്ടേഷനുകൾ മിക്കപ്പോഴും ഹാനികരമായ ഫലങ്ങളുളവാക്കുന്ന പ്രഭാവം കൂടുതൽ ജീനുകളിലും മറ്റ് ജീവജാലങ്ങളിലും പ്രാവർത്തികമാണോയെന്ന് കണ്ടെത്തേണ്ടതുണ്ട്. അങ്ങനെ സ്ഥിരീകരിച്ചാൽ രോഗജൈവശാസ്ത്രം , പോപ്പുലേഷൻ ബയോളജി, കൺസർവേഷൻ ബയോളജി, എവല്യൂഷനറിബയോളജി തുടങ്ങിയ പഠനമേഖലകളിൽ വലിയ പ്രത്യാഘാതങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കുമെന്ന് രചയിതാക്കൾ അഭിപ്രായപ്പെടുന്നു.

“1960-കളിൽ ജനിതക കോഡ് കണ്ടെത്തിയതിന് ശേഷം, സിനോണിമസ് മ്യൂട്ടേഷനുകൾ പൊതുവെ ദോഷകരമല്ലെന്ന് കരുതപ്പെടുന്നു. ഈ വിശ്വാസം തെറ്റാണെന്ന് ഞങ്ങൾ ഇപ്പോൾ തെളിയിക്കുന്നു”
പഠനത്തിന് നേതൃത്വം നൽകിയ ജിയാൻസി ഷാങ് പറയുന്നു.

ജീവശാസ്ത്രപരമായ പല നിഗമനങ്ങളും സിനോണിമസ് ആയ മ്യൂട്ടേഷനുകൾ ന്യൂട്രൽ അല്ലെങ്കിൽ ഫലരഹിതമാണെന്ന അനുമാനത്തെ ആശ്രയിക്കുന്നു. പ്രസ്തുത അനുമാനം അസാധുവാകുന്നതിന് വിശാലമായ പ്രത്യാഘാതങ്ങളുണ്ട്. ഉദാഹരണത്തിന്, രോഗമുണ്ടാക്കുന്ന മ്യൂട്ടേഷനുകളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനത്തിൽ സിനോണിമസ് ആയ മ്യൂട്ടേഷനുകൾ സാധാരണയായി അവഗണിക്കപ്പെടുന്നു, പക്ഷേ അവ ഹാനികരമാവുന്നത് മനസ്സിലാക്കപ്പെടാതെ പോയ എന്നാൽ മിക്കപ്പോഴും സംഭവിക്കാറുള്ള ഒരു കാര്യമായിരിക്കാം. കഴിഞ്ഞ ഒന്നുരണ്ട് ദശകങ്ങളിൽ, സിനോണിമസ് ആയ ചില മ്യൂട്ടേഷനുകൾ ന്യൂട്രൽ അല്ലെന്ന് അനുഭവപരമായ ചില സൂചനകളും തെളിവുകളും ലഭിച്ചിരുന്നതായി ഗവേഷകർ ചൂണ്ടിക്കാണിക്കുന്നു. അത്തരം കേസുകൾ അപവാദവാദങ്ങളാണോ പൊതുവായി ബാധകമായ കാര്യമാണോ എന്ന് അറിയാൻ ഷാങ്ങും സഹപ്രവർത്തകരും തീരുമാനിച്ചു. പരീക്ഷണങ്ങൾക്കായി അവർ ബഡ്ഡിംഗ് യീസ്റ്റ് (Saccharomyces cerevisiae) തിരഞ്ഞെടുത്തു. പുതിയ തലമുറ പ്രത്യക്ഷപ്പെടാൻ വേണ്ട ചെറിയ കാലയളവും (ഏകദേശം 80 മിനിറ്റ്), വലിപ്പക്കുറവുമാണ് യീസ്റ്റ്‌ തെരഞ്ഞെടുക്കാൻ കാരണം. അത്കൊണ്ട് ധാരാളം സിനോണിമസ് മ്യൂട്ടേഷനുകളുടെ ഫലങ്ങൾ താരതമ്യേന വേഗത്തിലും കൃത്യമായും സൗകര്യപ്രദമായും നിരീക്ഷിക്കാൻ കഴിഞ്ഞു.

***ബഡ്ഡിംഗ് യീസ്റ്റ് (Saccharomyces cerevisiae)***

ഗവേഷകർ CRISPR/Cas9 ജീനോം എഡിറ്റിംഗ് ഉപയോഗിച്ച് വ്യതിയാനം വരുത്തിയ 8,000-ലധികം യീസ്റ്റ് സ്‌ട്രെയിനുകൾ (strain) നിർമ്മിച്ചു. അവർ 21 ജീനുകളാണ് ലക്ഷ്യമാക്കിയത്. ഓരോ സ്‌ട്രെയിനും മുൻപറഞ്ഞ 21 ജീനുകളിൽ ഒന്നിൽ സിനോണിമസോ, നോൺ സിനോണിമസോ, അല്ലെങ്കിൽ നോൺസെൻസോ ആയ മ്യൂട്ടേഷൻ വഹിക്കുന്നു. പിന്നീട് ഇത്തരത്തിലുള്ള ഓരോ സ്‌ട്രെയിനിൻറെയും “ഫിറ്റ്‌നസ്” അഥവാ പരിണാമപരമായ അനുയോജ്യത കണക്കാക്കി. നോൺ മ്യൂട്ടന്റ് അഥവാ വ്യതിയാനം വരാത്ത സ്‌ട്രെയിനുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ അത് എത്ര വേഗത്തിൽ പ്രത്യുത്‌പാദനം നടത്തുന്നുവെന്ന കണക്കാണ് എടുത്തത്. ഡാർവിനിയൻ ഫിറ്റ്നസിന് പ്രതിശീർഷ സന്താനങ്ങളുടെ എണ്ണം സൂചകമായി എടുക്കാം. അങ്ങനെ യീസ്റ്റ് സ്ട്രെയിനുകളുടെ പ്രത്യുൽപാദന നിരക്ക് അളക്കുന്നത് വഴി, മ്യൂട്ടേഷനുകൾ പ്രയോജനകരമാണോ, ദോഷകരമാണോ അല്ലെങ്കിൽ ന്യൂട്രൽ ആണോ എന്ന് മനസ്സിലാക്കാൻ കഴിഞ്ഞു.

ഗവേഷകരെ ആശ്ചര്യപ്പെടുത്തിക്കൊണ്ട്, 75.9% സിനോണിമസ് മ്യൂട്ടേഷനുകൾ ഗണ്യമായി ഹാനികരമാണെന്നും 1.3% ഗണ്യമായി പ്രയോജനകരമാണെന്നും അവർ കണ്ടെത്തി.

“സിനോണിമസ് മ്യൂട്ടേഷനുകൾ ന്യൂട്രൽ അല്ലാതെയാകുന്ന അഥവാ ഫലരഹിതമല്ലാതെയാകുന്ന മുൻ അനുഭവകഥകൾ യഥാർത്ഥത്തിൽ മഞ്ഞുമലയുടെ അഗ്രം മാത്രമായി മാറി”
പ്രബന്ധത്തിന്റെ പ്രഥമരചയിതാവും, ഴാങ്ങിന്റെ ഗവേഷണഅസിസ്റ്റൻറും ബിരുദാനന്തര വിദ്യാർത്ഥിയുമായ ഷുകാങ് ഷെൻ പറയുന്നു

സിനോണിമസ് മ്യൂട്ടേഷനുകൾ ശാരീരികക്ഷമതയെ സ്വാധീനിക്കുന്ന മെക്കാനിസവും രചയിതാക്കൾ പഠനവിധേയമാക്കി. അവ ജീൻ-എക്‌സ്‌പ്രഷൻ തലത്തിൽ മാറ്റം വരുത്തുന്നു എന്നതാണ് ഒരു കാരണമെന്ന് കണ്ടെത്താനായി. എക്‌സ്‌പ്രഷനിൽ ഉണ്ടാകുന്ന മാറ്റത്തിൻറെ വ്യാപ്തി ഫിറ്റ്‌നസിൽ ഉണ്ടാകുന്ന വ്യത്യാസം മനസ്സിലാക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു. ചില സിനോണിമസ് മ്യൂട്ടേഷനുകൾ ന്യൂട്രൽ ആയിരിക്കില്ലെന്ന് ഗവേഷകർക്ക് പ്രതീക്ഷിച്ചിരുന്നതാണ്. എന്നാൽ അത്തരം മ്യൂട്ടേഷനുകളുടെ വലിയ എണ്ണം ഗവേഷകരെ അമ്പരപ്പിച്ചു. ഫലങ്ങൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നത് നോൺ സിനോണിമസ് മ്യൂട്ടേഷനുകൾ പോലെ തന്നെ സിനോണിമസ് മ്യൂട്ടേഷനുകൾ രോഗങ്ങളുണ്ടാക്കുന്നതിൽ പ്രധാനമാണെന്നാണ്. അതുകൊണ്ട് രോഗകാരിയായ സിനോണിമസ് മ്യൂട്ടേഷനുകൾ പ്രവചിക്കുന്നതിനും തിരിച്ചറിയുന്നതിനും ശക്തമായ പരിശ്രമങ്ങൾ ആവശ്യമാണ്. അത്പോലെ കണ്ടെത്തിയ ഫലങ്ങൾ യീസ്റ്റിൽ മാത്രം പരിമിതപ്പെട്ടിരിക്കാൻ പ്രത്യേക കാരണമൊന്നുമില്ല.

എങ്കിലും കണ്ടെത്തലുകൾ കൂടുതൽ സാമാന്യമാണോ മറ്റ് ജീവജാലങ്ങൾക്ക് ബാധകമാണോ എന്ന് സ്ഥിരീകരിക്കാൻ വിവിധ ജീവികളിലെ പരിശോധനകൾ ആവശ്യമാണ്. എന്തായാലും ജനിതക മേഖലയിലെ സൂക്ഷ്മഗവേഷണത്തിന്റെ അനന്തസാധ്യതകളാണ് ഈ പഠനം തുറന്നിടുന്നത്. പഠനപ്രബന്ധത്തിന്റെ പ്രഥമരചയിതാവ് ഒരു ബിരുദാനന്തര ബിരുദവിദ്യാർത്ഥിയാണെന്നത് നമ്മുടെ നാട്ടിലും ഗവേഷകർക്ക് പ്രചോദനമാവട്ടെ

അധികവായനയ്ക്ക്

Study: Most ‘silent’ genetic mutations are harmful, not neutral, a finding with broad implications, June 8, 2022, Michigun News
“Synonymous mutations in representative yeast genes are mostly strongly non-neutral” by Xukang Shen, Siliang Song, Chuan Li, and Jianzhi Zhang, 8 June 2022, Nature.