மரபணு மோதல் ஆய்வு வேகமான பரிணாமத்தின் விதிகளை வரைபடமிடுகிறது

வேகமான பரிணாமம் என்பது மிக நீண்ட கால இடைவெளியில் மட்டுமே தெரியும் செயல்முறையாகக் கருதப்படுகிறது. Fred Hutchinson Cancer Center-இன் Malik Lab ஆராய்ச்சியாளர்கள் அதைவிட வேகமான, மோதல் நிறைந்த வடிவத்தை ஆய்வு செய்கின்றனர்: போட்டியிடும் உயிரியல் அலகுகள் தங்கள் வெற்றியைப் பாதுகாக்கப் போராடும் போது சில தலைமுறைகளிலேயே தோன்றக்கூடிய மரபணு மாற்றங்கள்.

HHMI investigator Harmit Malik மற்றும் அவரது குழு இம்மரபணு மோதல்களை ஆய்வு செய்து அவற்றை நிர்வகிக்கும் விதிகளை அடையாளம் காண்கின்றனர். வைரஸ்கள் மற்றும் புரவலன்களுக்கிடையிலான மோதல்கள் உள்ளிட்ட பரிணாமப் போட்டிகளை அவர்களின் பணி உள்ளடக்குகிறது; கடந்தகால உயிரியல் ஆயுதப் போட்டிகளில் இருந்து எதிர்கால நோய் சிகிச்சை உத்திகளுக்கான குறிப்புகளைத் தேடுகிறது.

“இந்த விதிகள் பரிணாமத்தில் பின்னோக்கிப் பார்த்து ஆயுதப் போட்டிகள் எவ்வாறு நடந்தன என்பதைப் புரிந்துகொள்ளவும், முன்னோக்கிப் பார்த்து புதிய உத்திகளை உருவாக்கவும் உதவுகின்றன,” என்று Malik கூறினார்.

மோதலின் வேகத்தில் பரிணாமம்

வேகமான பரிணாமம் என்பது ஆயிரக்கணக்கான ஆண்டுகளுக்குப் பதிலாக ஒப்பீட்டளவில் சில தலைமுறைகளில் நிகழும் மரபணு மாற்றமாகும். ஆய்வகத்தின் விளக்கத்தில், இத்தகைய மாற்றம் பெரும்பாலும் போட்டியால் இயக்கப்படுகிறது: ஒரு மரபணு அலகு மற்றொன்று தோல்வியுற்றால் பயன் பெறுகிறது.

இந்த மோதல்கள் உயிரினங்கள் மற்றும் மரபணு கூறுகளுக்கு வலுவான அழுத்தத்தை ஏற்படுத்துவதால் தகவலளிப்பவையாக இருக்கலாம். வைரஸ் புரவலனின் பாதுகாப்புகளைக் கடந்து பெருகி பரவ வேண்டும்; புரவலன் தொற்றை கட்டுப்படுத்தும் முறைகளை உருவாக்கலாம். போட்டியாளரை மீறும் தொடர்ச்சியான அழுத்தம் genome-களில் கண்டறியக்கூடிய அடையாளங்களை விட்டுச் செல்லலாம்.

இந்த மதிப்பு வரலாற்றைத் தாண்டியது. ஒரு உயிரியல் அமைப்பு மோதலுக்கு மீண்டும் மீண்டும் குறிப்பிட்ட தீர்வுகளைத் தேர்ந்தெடுத்தால், அவை தொற்று, நோயெதிர்ப்பு தப்பிப்பு அல்லது உயிர்வாழ்வுக்கு அவசியமான அம்சங்களைச் சுட்டிக்காட்டலாம்.

வெப்பநிலை உணரும் வைரஸ் சமநிலை

ஆய்வில் உள்ள ஒரு மோதல் mosquito-borne alphaviruses, அதில் Sindbis மற்றும் chikungunya viruses அடங்கும், மற்றும் அவை தொற்றும் வேறுபட்ட புரவலன்களைச் சார்ந்தது. உடல் வெப்பநிலையும் நோயெதிர்ப்பு அமைப்புகளும் மாறுபட்டிருந்தாலும், இவ்வைரஸ்கள் பூச்சிகளையும் மனிதர்களையும் வெற்றிகரமாகத் தொற்ற முடியும்.

postdoctoral researcher Tamanash Bhattacharya உட்பட குழு, இந்த cross-host திறனை சாத்தியமாக்கும் ஒரு முறையை ஆய்வு செய்தது. கவனம் viral genome-இல் உள்ள opal codon எனப்படும் சிறப்பு stop codon மீது இருந்தது.

Stop codons பொதுவாக protein production நிறுத்தப்பட வேண்டும் என்பதைக் குறிக்கின்றன. இங்கு opal codon ஒரு முக்கிய viral polyprotein-ன் உற்பத்தியைச் சரியான அளவில் வைத்திருக்க உதவுகிறது. ஆராய்ச்சியாளர்கள் இதை “kinetic Goldilocks” என அழைக்கின்றனர்: உயிர்வாழ வைரஸுக்கு போதுமான polyprotein தேவை; அதிகமான அளவு பிற செயல்களை மந்தமாக்கி viral fitness-ஐக் குறைக்கலாம்.

இந்த சமநிலை வெப்பநிலை மற்றும் replication speed உடன் மாறுகிறது. மனிதர்களில், உடல் வெப்பநிலை அதிகமாகவும் viral replication வேகமாகவும் இருப்பதால், உற்பத்தி சமநிலையைப் பேண வைரஸ் opal codon-ஐ நம்புகிறது. கொசுக்களில் நிலைமைகள் குளிராகவும் replication மெதுவாகவும் இருப்பதால் அதே முறை அதே விதத்தில் அவசியமில்லை.

புரவலன் மாற்றம் ஏன் கடினமான சோதனை

கொசை மற்றும் மனித புரவலன்களுக்கு இடையே மாறுவது வெப்பநிலை மாற்றத்தை மட்டுமல்ல. வேறுபட்ட நோயெதிர்ப்பு சூழல்கள் மற்றும் செல்சார் நிலைகளையும் வைரஸ் எதிர்கொள்ள வேண்டும். ஒரே genome இரு சூழல்களிலும் செயல்பட வேண்டும்.

Opal-codon கண்டுபிடிப்பு, பரிணாமத் தழுவல் ஒரு செயல்பாட்டை அதிகபட்சமாக்குவதைவிட அதைத் துல்லியமான அளவில் அமைப்பதாக இருக்கலாம் என்பதைக் காட்டுகிறது. முக்கிய viral component-ஐ அதிகமாக உற்பத்தி செய்வது நன்மையாகத் தோன்றினாலும், கூடுதல் உற்பத்தி செலவை ஏற்படுத்தலாம்.

பரிணாம பதிவிலிருந்து சிகிச்சை யோசனைகள் வரை

உடனடி ஆய்வு நோக்கம் மரபணு மோதல்களின் விதிகளைப் புரிந்துகொள்வதே தவிர, முடிவுற்ற மருத்துவப் பயன்பாட்டை அறிவிப்பது அல்ல. இருப்பினும், எந்தப் பரிணாம உத்திகள் நீடித்துள்ளன, ஏன் என்பதைக் கற்றுக்கொள்வதில் Malik குழு நடைமுறை மதிப்பைக் காண்கிறது.

வைரஸ்களும் புரவலன்களும் ஆயுதப் போட்டியில் சிக்கியிருக்கும்போது, ஒவ்வொரு தழுவலும் எதிர்தழுவலைத் தூண்டலாம். காலப்போக்கில் அந்தப் போராட்டம் எந்த molecular interactions முக்கியமானவை என்பதை வெளிப்படுத்தலாம். இந்த நுண்ணறிவுகளைப் பயன்படுத்தி புதிய நோய் சிகிச்சை அணுகுமுறைகளை உருவாக்க குழு முயல்கிறது.

முடிவுகள் காட்டுவது மற்றும் காட்டாதது

வழங்கப்பட்ட அறிக்கை இரண்டு புரவலன் சூழல்களில் alphavirus fitness-உடன் தொடர்புடைய ஒரு முறையை விவரிக்கிறது. இது chikungunya, Sindbis அல்லது வேறு தொற்றுக்கான புதிய சிகிச்சையை நிறுவவில்லை; opal codon-ஐ மாற்றுவது clinical use-க்கு தயாராக இருப்பதாகவும் காட்டவில்லை.

இதன் முக்கியத்துவம் கருத்தியல் மற்றும் இயந்திரவியல் புரிதலில் உள்ளது. அசாதாரண stop codon ஒன்று கொசுக்கள் மற்றும் மனிதர்களில் மாறுபட்ட replication conditions-ஐ சமாளிக்க வைரஸுக்கு உதவும் regulator ஆகச் செயல்படலாம் என்று ஆய்வு தெரிவிக்கிறது.

Malik Lab-ன் பெரிய நோக்கம் இத்தகைய நிகழ்வுகளிலிருந்து பயன்பாட்டுக்குரிய பரிணாம விதிகளின் தொகுப்பை உருவாக்குவதாகும். மரபணு போர்க்களத்தை ஆய்வு செய்வதன் மூலம், ஆயுதப் போட்டிகள் எவ்வாறு நடந்தன என்பதையும் நோய்க்கெதிரான அடுத்த பயனுள்ள உத்தி எங்கு தோன்றலாம் என்பதையும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் விளக்க விரும்புகின்றனர்.

இந்தக் கட்டுரை Phys.org செய்தியறிக்கையை அடிப்படையாகக் கொண்டது. அசல் கட்டுரையைப் படிக்கவும்。