SARS-CoV-2 കൊറോണ വൈറസ് ജീനോം ആർ‌എൻ‌എ ഘടനയുടെ വിശദപഠനം


ഡോ. നിതിന്‍ സി
International Institute of Molecular and Cell Biology, Warsaw.

ബാക്ടീരിയയും വൈറസും മൂലമുണ്ടാകുന്ന പകർച്ചവ്യാധികൾ മനുഷ്യരാശിയുടെ ചരിത്രത്തിലുടനീളം ഉണ്ടായിട്ടുണ്ട്. കഴിഞ്ഞ 18 വർഷത്തിനിടയിൽ സാര്‍സ്, മേര്‍സ് എന്നിവയുൾപ്പെടെയുള്ള കൊറോണ വൈറസുകൾ മൂലമുണ്ടായ കടുത്ത ശ്വാസകോശ സംബന്ധമായ രോഗങ്ങള്‍ മൂലം ലോകമെമ്പാടും നിരവധി മരണങ്ങൾ സംഭവിച്ചിട്ടുണ്ട്. ഇതിനോടകം തന്നെ ഒരു ദശലക്ഷത്തിലധികം ജീവൻ കോവിഡ് 19 മഹാമാരി അപഹരിച്ചു. ഇത് കൊറോണ വൈറസ് അണുബാധയെ ചെറുക്കുന്നതിനുള്ള പുതിയ മാർഗ്ഗങ്ങളുടെ അടിയന്തിര ആവശ്യം വ്യക്തമാക്കുന്നു.

വാർ‌സോയിലെ ഇന്റർനാഷണൽ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് മോളിക്യുലർ ആൻഡ് സെൽ ബയോളജി, ഹ്‌റോനിൻഗെൻ സർവകലാശാല, ലൈഡൻ യൂണിവേഴ്‌സിറ്റി എന്നിവിടങ്ങളിലെ ഗവേഷകർ SARS-CoV-2 കൊറോണ വൈറസ് ജീനോമിന്റെ ആർ‌എൻ‌എ ഘടനയെക്കുറിച്ച് വിശദമായി പഠിക്കുകയും ന്യൂക്ലിക് ആസിഡ് റിസർച്ച് ജേണലിൽ ‘ബ്രേക്ക്‌ത്രൂ പേപ്പർ’ ആയി നവംബർ 10 ന് ഫലങ്ങൾ പ്രസിദ്ധീകരിക്കുകയും ചെയ്തു. ഇലാരിയ മൻ‌ഫ്രെഡോണിയ, ചന്ദ്രൻ നിതിൻ, അൽ‌മുദെന പോൻസ്-സാൽ‌വറ്റിയേര, പ്രീത ഘോഷ്, തോമാസ് കെ. വിറെസ്കി, ടൈക്കോ മരിനസ്, നതാച്ച എസ്. ഒഗാൻഡോ, എറിക് ജെ. സ്നൈഡർ, മാർട്ടിൻ ജെ. വാൻ ഹെമെർട്ട്, യാനുഷ് എം ബുയിനിറ്റ്സ്കി, ഡാനി ഇൻ‌കാർ‌നാറ്റോ എന്നിവര്‍ അടങ്ങിയ സംഘമാണ് ഈ പഠനം നടത്തിയത്.

കോവിഡ് 19 രോഗം SARS-CoV-2 എന്ന ബീറ്റാ കൊറോണ വൈറസ് മൂലമാണ് ഉണ്ടാകുന്നത്. ഇതിന്റെ ജീനോം വൈറൽ പ്രോട്ടീനുകളെ കോഡ് ചെയ്യുന്നത് വളരെ നീണ്ട ഒരൊറ്റ ആർ‌എൻ‌എ തന്മാത്രയാണ്. കൊറോണ വൈറസുകളുടെ ജീനോം 30,000 ന്യൂക്ലിയോടൈഡുകൾ അടങ്ങിയതാണ്. ഇത് വൈറസുകൾക്കിടയിലെ ഏറ്റവും നീളമുള്ള ആർ‌എൻ‌എ ജീനോമാണ്. മറ്റ് വൈറസുകളിലെപ്പോലെതന്നെ, SARS-CoV-2 ആർ‌എൻ‌എ ഘടകങ്ങൾ- വൈറസ് മനുഷ്യകോശങ്ങളിൽ എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു എന്നത് നിയന്ത്രിക്കുന്നതിൽ നിർണ്ണായകമായ പങ്ക് വഹിക്കുന്നു. ഇത്രയധികം പ്രാധാന്യം ഉണ്ടായിരുന്നിട്ടും, വിരലില്‍ എണ്ണാവുന്ന കൊറോണ വൈറസ് ആർ‌എൻ‌എ ഘടകങ്ങൾ മാത്രമേ ഇന്നുവരെ പഠിച്ചിട്ടുള്ളൂ. പോളണ്ടിലെ ഐ‌ഐ‌എം‌സി‌ബിയുടെ ഗവേഷകരും നെതർലാൻ‌ഡിലെ ഹ്‌റോനിങ്ങൻ (Groningen) സർവകലാശാലയിലെയും ലൈഡൻ സർവകലാശാലയിലെയും ശാസ്ത്രജ്ഞരും ചേർന്നാണ് വിവിധ നൂതന സാങ്കേതിക വിദ്യകൾ ഉപയോഗിച്ച് SARS-CoV-2 ആർ‌എൻ‌എ ജീനോം ഘടനയുടെ വിപുലമായ സ്വഭാവം വിശകലനം ചെയ്തത്.

ഡോ. ഡാനി ഇൻ‌കാർനാറ്റോ (Danny Incarnato) ഫോട്ടോ കടപ്പാട് .rug.nl

ഹ്‌റോനിങ്ങൻ സർവകലാശാലയിലെ ഡോ. ഡാനി ഇൻ‌കാർനാറ്റോ (Danny Incarnato) )നയിച്ച ഈ പഠനത്തിൽ‌ SARS-CoV-2 കൊറോണ വൈറസിന്റെ ആർ‌എൻ‌എ ഘടനയെ വിശദമായി അവലോകനം ചെയ്യുന്നു. പൂർണ്ണ SARS-CoV-2 കൊറോണ വൈറസ് ജീനോമിന്റെ സിംഗിൾ-ബേസ് റെസല്യൂഷൻ ദ്വിതീയ ഘടനാ മാപ്പുകൾ (single-base resolution secondary structure maps) നേടുകയായിരുന്നു പഠനത്തിന്റെ ലക്ഷ്യം. വൈറൽ ആർ‌എൻ‌എ കണങ്ങളെ ടെസ്റ്റ്-ട്യൂബിലും (ഇൻ വിട്രോ), നേരിട്ട് രോഗബാധയുള്ള മനുഷ്യ കോശങ്ങളിൽ നിന്ന് ഒറ്റപ്പെട്ടതിനുശേഷവും (ഇൻ വിവോ) പരീക്ഷണങ്ങൾ നടത്തി. വൈറൽ ആർ‌എൻ‌എയില്‍ സ്ഥിരഘടനകളുള്ള 87 മേഖലകള്‍ ഗവേഷകർ തിരിച്ചറിഞ്ഞു. ഇവയിൽ 10 ശതമാനം മേഖലകള്‍ ശക്തമായ പരിണാമ സമ്മർദ്ദത്തിലാണ്, അതിനാല്‍തന്നെ വളരെ പ്രാധാന്യമുള്ളതുമാണ്. മുഴുവൻ കൊറോണ വൈറസ് ആർ‌എൻ‌എയുടെയും ഘടന നിർണ്ണയിക്കുന്നത് ഇതാദ്യമാണ്.

“ഞങ്ങൾ ആദ്യം ഇന്‍ വിട്രോയില്‍ ആർ‌എൻ‌എ ഘടനകളെ തിരിച്ചറിഞ്ഞു, തുടർന്ന് കോശങ്ങൾക്കുള്ളിലെ വൈറസുകളില്‍ അവയുടെ സാന്നിധ്യം സ്ഥിരീകരിച്ചു,” ഇൻ‌കാർ‌നാറ്റോ വിശദീകരിക്കുന്നു. “ഇപ്പോൾ ലഭിച്ച ഫലങ്ങൾ വളരെ പ്രസക്തമാണ്. ഒപ്പം, വൈറൽ ആർ‌എൻ‌എയുടെ പ്രവർത്തനത്തെ ചെറിയ തന്മാത്രകൾ ഉപയോഗിച്ച് തടസ്സപ്പെടുത്താനാകുന്ന പോക്കറ്റുകൾ ഞങ്ങള്‍ തിരിച്ചറിഞ്ഞു. പ്രധാനപ്പെട്ട കാര്യം, വിവിധ ആർ‌എൻ‌എ ഘടനകൾ വ്യത്യസ്ത കൊറോണ വൈറസുകൾക്കിടയിൽ പരിണാമികമായി സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്നതിനെക്കുറിച്ചും വ്യക്തത വരുത്താനായി. അതായത് SARS-CoV-2ന് എതിരെ വികസിപ്പിക്കുന്ന ഫലപ്രദമായ മരുന്നുകള്‍ ഭാവിയിൽ പുതിയ വൈറസ് സ്ട്രയിനുകള്‍ക്കു എതിരേയും പ്രവർത്തിക്കും.”

ആന്തരികമായി ഘടനയില്ലാത്ത SARS-CoV-2 ആർ‌എൻ‌എ ശകലങ്ങളും ഗവേഷകർ തിരിച്ചറിഞ്ഞു. “ഇവയെ ആന്റിസെൻസ് ഒലിഗോ ന്യൂക്ലിയോടൈഡ് (antisense oligonucleotide therapeutics) ചികിത്സ ഉപയോഗിച്ച് ടാർഗെറ്റുചെയ്യാം” ഇൻകാർനാറ്റോ നിർദ്ദേശിക്കുന്നു. വൈറൽ ആർ‌എൻ‌എയുടെ ഘടനയില്ലാത്ത മേഖലകളുമായി ജോടിയാക്കാൻ‌ കഴിയുന്ന ചെറു ന്യൂക്ലിക് ആസിഡ് ശകലങ്ങള്‍ ചേർ‌ക്കുന്നതിലൂടെ ഇരട്ട-സ്ട്രാണ്ടഡ് ഘടനകൾ‌ സൃഷ്ടിക്കാൻ‌ കഴിയും. ഇവയെ മനുഷ്യകോശങ്ങൾക്കുള്ളിലെ പ്രതിരോധ സംവിധാനങ്ങള്‍ ലക്ഷ്യം വയ്ക്കും.

SARS-CoV-2 ഉം മറ്റ് കൊറോണ വൈറസുകളും മൂലമുണ്ടാകുന്ന അണുബാധകൾക്കുള്ള ചികിത്സയ്ക്കായി സാധ്യമായ മരുന്നുകൾ വികസിപ്പിക്കുകയെന്ന ലക്ഷ്യത്തോടെയുള്ള ഭാവി പ്രവർത്തനങ്ങളുടെ അടിത്തറയാണ് ഗവേഷണത്തിന്റെ ഫലങ്ങൾ എന്ന് ശാസ്ത്രജ്ഞർ ഊന്നിപ്പറയുന്നു. SARS-CoV-2 അണുബാധകളും മറ്റ് കൊറോണ വൈറസുകളുടെ അണുബാധകളും ചികിത്സിക്കുന്നതിനായി ചെറിയ-തന്മാത്ര മരുന്നുകൾ വികസിപ്പിക്കുവാനുള്ള ഭാവി പ്രവര്‍ത്തനങ്ങള്‍ക്ക് ഈ ഗവേഷണം ഉറച്ച അടിത്തറ പാകുന്നുണ്ട്.
യാനുഷ് ബുയിനിറ്റ്സ്കി (Janusz M Bujnicki) ഫോട്ടോ കടപ്പാട് PAP/ Jakub Kamiński 10.11.2015

“നെതർലാൻഡ്‌സിൽ നിന്നും പോളണ്ടിൽ നിന്നുമുള്ള അന്താരാഷ്ട്ര ഗവേഷണ സംഘങ്ങളുടെ സഹകരണമില്ലാതെ ഈ പ്രവർത്തനം സാധ്യമാകുമായിരുന്നില്ല. വലിയ വൈറൽ ആർ‌എൻ‌എകളിലെ ബലഹീനതകൾ കണ്ടെത്തുന്നതിനായി ഞങ്ങൾ ഒരുമിച്ച് ഒരു പുതിയ മാർഗം വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. ഞങ്ങളുടെ സംയുക്ത പ്രവർത്തനത്തിന്റെ ഫലങ്ങൾ, SARS-CoV-2 അണുബാധയ്‌ക്കെതിരായ പോരാട്ടത്തിൽ ആർ‌എൻ‌എയെ ലക്ഷ്യംവക്കുന്ന നൂതന ചികിത്സാ തന്ത്രങ്ങൾ വികസിപ്പിക്കുന്നതിന് ഒരു പ്രധാന അടിത്തറയാണ്” വാർസയിലെ ഐ.ഐ.എം.സി.ബിയിലെ ലബോറട്ടറി ഓഫ് ബയോ ഇൻഫോർമാറ്റിക്സ് ആൻഡ് പ്രോട്ടീൻ എഞ്ചിനീയറിംഗ് മേധാവി യാനുഷ് ബുയിനിറ്റ്സ്കി (Janusz M Bujnicki) പറയുന്നു.1

 

ഗവേഷകർ സ്വീകരിച്ച പരീക്ഷണാത്മക സമീപനത്തിന്റെ സ്കീമാറ്റിക് ചിത്രീകരണം. നിർദ്ദിഷ്ട രാസ സംയുക്തങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് SARS-CoV-2 RNA ജീനോമിന്റെ ഘടന ‘കണ്ടെത്തിയതിന്’ ശേഷം, വൈറൽ ജീനോമിലുടനീളം സ്ഥിരതയുള്ള ആർ‌എൻ‌എ മൂലകങ്ങളുടെ ദ്വിതീയ ഘടന നിർണ്ണയിച്ചു (Secondary structure determination). ഈ വിവരം ഉപയോഗിച്ച്, ഈ ആർ‌എൻ‌എ ഘടന ഘടകങ്ങളുടെ ത്രിമാന മോഡൽ കണ്ടെത്തി. ഇത് ആൻറിവൈറൽ ചികിത്സാ തന്ത്രങ്ങളുടെ വികസനത്തിന് സാധ്യതയുള്ള പോക്കറ്റുകളെ തിരിച്ചറിയാൻ സഹായിച്ചു. അന്തിമ വിശകലനത്തിൽ മറ്റ് കൊറോണ വൈറസുകളിൽ പരിണാമികമായി സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്ന ആർ‌എൻ‌എ ഘടനകൾ മാത്രമാണ് ഉപയോഗിച്ചത്. കടപ്പാട്: ഡാനി ഇൻ‌കാർ‌നാറ്റോ2


  • International Institute of Molecular and Cell Biology in Warsaw – ലൈഫ് സയൻസിലെ മികച്ച പോളിഷ് സ്ഥാപനങ്ങളിലൊന്നാണ് ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട്. ഇവിടെ ബയോ ഇൻഫോർമാറ്റിക്സ്, മോളിക്യുലർ ബയോളജി, സ്ട്രക്ചറൽ ബയോളജി എന്നിവയിൽ അത്യാധുനിക ഗവേഷണം നടത്തുന്നു. കൂടുതൽ വിവരങ്ങൾക്ക് www.iimcb.gov.pl കാണുക.
  • ഹ്‌റോനിങ്ങൻ സർവകലാശാല (University of Groningen) – വടക്കൻ നെതർലാൻഡിൽ സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന 400 വർഷം പഴക്കമുള്ള സർവകലാശാലയാണ് ഹ്‌റോനിങ്ങൻ സർവകലാശാല. യൂറോപ്പിലെ മികച്ച ഗവേഷണ സർവകലാശാലകളിൽ ഒന്നായ ഇത് ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള അധ്യാപനത്തിനും ഗവേഷണത്തിനും പ്രതിജ്ഞാബദ്ധമാണ്. കൂടുതൽ വിവരങ്ങൾക്ക് http://www.rug.nl കാണുക.
  • ലൈഡൻ യൂണിവേഴ്സിറ്റി (Leiden University)– 1575 ൽ സ്ഥാപിതമായ ഈ സർവകലാശാല യൂറോപ്പിലെ പ്രമുഖ അന്താരാഷ്ട്ര ഗവേഷണ സർവകലാശാലകളിൽ ഒന്നാണ്. ഏഴ് ഫാക്കൽറ്റികളുള്ള ഇതിന് ലൈഡനിലും ഹേഗിലും കാമ്പസുകളുണ്ട്. കൂടുതൽ വിവരങ്ങൾക്ക് https://www.universiteitleiden.nl/en കാണുക.

അധികവായനയ്ക്ക്

  1. The SARS-CoV-2 coronavirus genome RNA structure studied in detail
  2. Genome-wide mapping of SARS-CoV-2 RNA structures identifies therapeutically-relevant elements 

ലൂക്ക ഇതേവരെ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച കോവിഡ് 19 മായി ബന്ധപ്പെട്ട ലേഖനങ്ങൾ ഒരുമിച്ച് വായിക്കാം

Leave a Reply