സൂപ്പർ കംപ്യൂട്ടറിൽ തെളിഞ്ഞു കൊറോണ പ്രോട്ടിൻ ദുരൂഹത; വാക്സിൻ ഇനി അതിവേഗം

അതിസങ്കീർണമായ ജൈവതന്മാത്രാ സംവിധാനങ്ങളുടെ കംപ്യൂട്ടർ മോഡലുകൾ എളുപ്പത്തിലും വേഗത്തിലും തയാറാക്കുന്നതിനു വേണ്ടി തയാറാക്കിയ www.charmm-gui.org എന്ന വെബ്സൈറ്റിലാണ് കൊറോണ വൈറസിന്റെ ആറ്റം മോഡലിങ് വിവരങ്ങളുള്ളത്. അതിസൂക്ഷ്മമായ വിവരങ്ങൾ വരെ ഇതുപയോഗിച്ചു രേഖപ്പെടുത്താനാകും. വൈറസുകളുടെ അതിസങ്കീർണ തന്മാത്രാ സംവിധാനങ്ങളെ നിരീക്ഷിക്കാൻ സഹായിക്കുന്ന ‘കംപ്യൂട്ടർ മൈക്രോസ്കോപ്’ എന്നാണ് ചാം ഗ്രാഫിക്കൽ യൂസർ ഇന്റർഫേസ് (CHARMM GUI) പ്രോഗ്രാമിങ് ടൂളിനെ ഗവേഷകർ വിശേഷിപ്പിച്ചത്. മറ്റൊരു മാർഗത്തിലൂടെയും നിലവിൽ ഇത്രയേറെ സൂക്ഷ്മ നിരീക്ഷണം സാധ്യമല്ല. 

അമിനോ ആസിഡുകളെയും ‘പിടികൂടി’

ഓരോ ജീവികളുടെയും കൃത്യമായ വളർച്ചയ്ക്കും ശാരീരിക പ്രവർത്തനങ്ങൾക്കും അമിനോ ആസിഡ് വേണം. മനുഷ്യന്റെ കൃത്യമായ ശാരീരിക പ്രവർത്തനത്തിന് ഒൻപത് ഇനം അമിനോ ആസിഡുകൾ നിർബന്ധമായും ഉണ്ടായിരിക്കണമെന്നാണ് കണക്ക്. വൈറസുകളുടെ കാര്യത്തിലും സമാനമാണിത്. പുതിയ കൊറോണ വൈറസിന്റെ എസ് പ്രോട്ടിനിലെ ഇതുവരെ തിരിച്ചറിയാത്ത അമിനോ ആസിഡ് ഘടകങ്ങളെ കണ്ടെത്തുകയാണ് ഗവേഷകർ ആദ്യം ചെയ്തത്.

അമിനോ ആസിഡുകൾ ചങ്ങലക്കണ്ണി ചേർന്നാണ് പ്രോട്ടിൻ തന്മാത്രകൾ രൂപപ്പെടുന്നത്. ഓരോ പ്രോട്ടിനും എന്തു സ്വഭാവമായിരിക്കുമെന്നു തീരുമാനിക്കുന്നത് ഈ അമിനോ ആസിഡുകളാണ്. അതായത് ഓരോ വൈറസിന്റെയും പ്രത്യേക സ്വഭാവത്തിനു പിന്നിൽ വ്യത്യസ്ത അമിനോ ആസിഡുകളുടെ സാന്നിധ്യമാണ്. ഇവയുടെ സ്വഭാവം തിരിച്ചറിഞ്ഞാൽ പ്രതിരോധ മരുന്നു നിർമാണത്തിൽ അതു നിർണായകമാകുമെന്നു ചുരുക്കം.

വില്ലൻ ഗ്ലൈക്കനുകൾ ‘വലയിൽ’

എസ് പ്രോട്ടിനുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്ന എല്ലായിനം ഗ്ലൈക്കനുകളുടെ (കാർബോഹൈഡ്രേറ്റ് ഘടകങ്ങൾ) മോഡലുകളും ഇതോടൊപ്പം ഗവേഷകർ തയാറാക്കിയെടുത്തതും വാക്സിൻ നിർമാണത്തിൽ ഏറെ പ്രാധാന്യമേറിയ മുന്നേറ്റമാണ്. മനുഷ്യന്റെ ശ്വാസകോശത്തിലെയും ശ്വാസനാളത്തിലെയുമെല്ലാം കോശങ്ങളിൽ കാണപ്പെടുന്ന ഏസ്2 പ്രോട്ടിനുകളുമായാണ് വൈറസിന്റെ ശരീരത്തിലെ എസ് പ്രോട്ടിനുകൾ പ്രധാനമായും ബന്ധം സ്ഥാപിക്കുന്നത്. വൻതോതിൽ ഗ്ലൈക്കനുകൾ അടങ്ങിയതാണ് ഇവ രണ്ടും. എസ് പ്രോട്ടിന് ‘എസ്–ഗ്ലൈക്കോപ്രോട്ടിൻ എന്നാണു പേരു തന്നെ. മോണോസാക്കറൈഡ്സ് എന്നറിയപ്പെടുന്ന സിംഗിൾ പഞ്ചസാര തന്മാത്രകള്‍ രാസബന്ധനത്തിലൂടെ ചങ്ങല പോലെ കൂടിച്ചേരുന്നതാണ് ഗ്ലൈക്കനുകൾ. 

എസ് പ്രോട്ടിനിലും ഏസ്2 പ്രോട്ടിനിലും ഗ്ലൈക്കനുകളുടെ സാന്നിധ്യമുള്ളതാണ് പുതിയ കൊറോണ വൈറസിനെതിരെ വാക്സിൻ നിർമിക്കുന്നതിനുള്ള പ്രധാന വെല്ലുവിളികളിലൊന്ന്. ഏതെങ്കിലും വിധത്തിലുള്ള രോഗാണുക്കൾ പ്രവേശിച്ചെന്നു കണ്ടാൽ ശരീരം സ്വാഭാവികമായും അതിനെതിരെ ആന്റിബോഡികൾ ഉൽപാദിപ്പിക്കും.

ഇത്തരത്തിൽ ശരീരത്തിലേക്കു കടന്നു കയറി ആന്റിബോഡി ഉൽപാദനത്തിനു പ്രേരിപ്പിക്കുന്ന ഏതൊരു വസ്തുവിനെയും ആന്റിജനുകളെന്നാണു വിളിക്കുക. ആന്റിജനുകളിലെ പ്രോട്ടിനുകളുമായി ബന്ധം സ്ഥാപിച്ചത് ആന്റിബോഡികൾ അവയുടെ വീര്യം കുറച്ച് നശിപ്പിക്കുന്നത്. എന്നാൽ പുതിയ കൊറോണ വൈറസിന്റെ ശരീരത്തിലെ ഗ്ലൈക്കനുകൾ ആന്റിബോഡികളെ ഒരുതരത്തിലും അടുപ്പിക്കുന്നില്ലെന്നതാണു പ്രശ്നം. വൈറസ് പ്രവേശിച്ചാലും അവയെ പലപ്പോഴും ശരീരത്തിനു തിരിച്ചറിയാൻ പോലും സാധിക്കുന്നില്ല. 

ഈ ഗ്ലൈക്കനുകളെ നീർവീര്യമാക്കിയാൽ മാത്രമേ ശരീരത്തിലെ ആന്റിബോഡിക്ക് വൈറസുകളെയും നശിപ്പിക്കാനാകൂവെന്നു ചുരുക്കം. അതിനുള്ള വഴി തെളിയാത്തതാണ് വാക്സിൻ വൈകുന്നതിനുള്ള പ്രധാന കാരണങ്ങളിലൊന്ന്. എന്നാൽ ഗ്ലൈക്കനുകളുടെ അതീവ സൂക്ഷ്മ സ്വഭാവം വരെ മാപ് ചെയ്ത നിലയ്ക്ക് ഇനി അവയ്ക്കെതിരെയുള്ള മരുന്ന്/വാക്സിൻ കണ്ടെത്തൽ എളുപ്പമാകും. കൊറോണ വൈറസിനെ ചുറ്റിയുള്ള സൂക്ഷ്മസ്തരത്തിന്റെ (വൈറൽ മെംബ്രെയ്ൻ) കംപ്യൂട്ടർ മോഡലും ഗവേഷകർ തയാറാക്കിയിട്ടുണ്ട്. ഇവയിലാണ് സ്പൈക്ക് പ്രോട്ടിനുകൾ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നത്. ദ് ജേണൽ ഓഫ് ഫിസിക്കൽ കെമിസ്ട്രി ബിയിലുണ്ട് ഇതു സംബന്ധിച്ച വിശദമായ പഠനം.

English Summary: First open source all-atom models of Coronavirus 'spike' protein produced