(గత సంచిక తరువాయి)
ప్రోటీన్లపై పరిశోధనలో డేవిడ్ బెకర్ కృషి ఏమిటి??
ప్రోటీన్ల యొక్క నిర్మాణాన్ని (structure) అంచనా వేయడానికి ప్రపంచ వ్యాప్తంగా ఉన్న శాస్త్రవేత్తలందరూ 1994 వసం।। నుండి మొదలుకొని ప్రతీ రెండు సం।।రాలకొకసారి సమావేశమై పరిశోధనలు జరిపేవారు. ఈ కార్యక్రమాన్ని క్రిటికల్ అసెస్మెంట్ ప్రోటీన్ స్ట్రక్చర్ ప్రిడిక్షన్ లేదా Critical Assement of structure prediction (CASP) అని పిలిచేవారు. దీనిలో డేవిడ్బెకర్ సహ సైంటిస్టుగా చేరి పరిశోధనలు కొనసాగించారు.
ఇలా పరిశోధనలు కొనసాగిస్తూ 2003లో డేవిడ్బెకర్ ‘‘కంప్యూటేషనల్ ప్రోటీన్ డిజైన్’’ను కనుగొన్నారు. సాధారణంగా అమైనో ఆమ్లాల అమరిక, అవి ఎలా అమర్చబడి, ప్రోటీన్గా ఏర్పడ్డాయి అన్న విధానంలో కాకుండా తద్విరుద్ధంగా అతను మొదట ప్రోటీన్ను తయారుచేసి, తరువాత ఆ ప్రోటీన్లో అమైనో ఆమ్లాల అమరిక ఎలా ఉండాలన్నది అంచనావేసి, తదనుగుణంగా ప్రోటీన్లో అమైనో ఆమ్లాలను అమర్చాడు. తద్వారా సహజంగా తయారయ్యే ప్రోటీన్లలాగే, అతను ప్రయోగశాలలో కృత్రిమంగా ప్రోటీన్లను తయారుచేశాడు. వీటినే సింథటిక్ ప్రోటీన్లు అంటారు.
ఇందుకొరకు డేవిడ్బెకర్ రొసెట్టా అన్న ఒక కంప్యూటర్ సాఫ్ట్వేర్ను తయారు చేసి ఇదివరకే కనుగొన్న ప్రోటీన్లు, వాటి నిర్మాణాలను కలిగి ఉన్న డేటా బేస్ను నిశితంగా అధ్యయనం చేశాడు. రొసెట్టా సాఫ్ట్వేర్కు అమైనో ఆమ్లాల సీక్వెన్స్ను అందజేసినట్లయితే, రోసెట్టా సహజ ప్రోటీన్లలాగే, అమైనో ఆమ్లాల అమరికను తనే నిర్ణయించి పూర్తిస్థాయిలో కొత్త ప్రోటీన్లను కృత్రిమంగా తయారుచేస్తుంది. తద్వారా మనం ఆశించినట్లుగా విభిన్న రకాల శారీరక క్రియలను నిర్వర్తింపజేసేందుకు, విభిన్న రకాల ప్రోటీన్లును రొసెట్టా సాఫ్ట్వేర్ ద్వారా కృత్రిమంగా తయారుచేసుకోవచ్చు. సహజ ప్రోటీన్లు చేయని విధులను కూడా ఈ కృత్రిమ ప్రోటీన్లు సమర్థవంతంగా నిర్వర్తిస్తాయి.
ఈ విధంగా ప్రయోగశాలలో రొసెట్టా సాఫ్ట్వేర్ ద్వారా ‘టాప్-7’’ అన్న ప్రోటీన్ను మొట్టమొదటిసారిగా కృత్రిమంగా తయారుచేశారు. ఇది ఇప్పటికే ఉన్న అన్ని ప్రోటీన్లతో పోల్చితే వాటికి పూర్తి భిన్నంగా ఉంది. ఇలాంటి ఎక్స్ట్రార్డినరీ ఫీట్ను సాధించి నందుకుగాను నోబెల్ బహుమతిలో సగభాగం డేవిడ్బెకర్కు కేటాయించారు.
డెమిస్ హసాబిస్, జాన్ ఎం.జంపర్ల పాత్ర ఏమిటి??
ప్రయోగశాలలో కృత్రిమంగా ప్రోటీన్లను డేవిడ్ బెకర్ తయారుచేశాడు గానీ, ప్రకృతిలోనున్న మొత్తం 200 మిలియన్ల ప్రోటీన్ల నిర్మాణం కనుగొనడం అసంపూర్తిగా మిగిలిపోయింది. ఈ సమస్య పరిష్కారం కోసం గూగుల్ డీప్మైండ్ సంస్థకు చెందిన యునైటెడ్ కింగ్డమ్ దేశ శాస్త్రవేత్తలు డెమిస్ హసాబిస్ మరియు జాన్, ఎం.జంపర్లు ఆల్ఫాఫోల్డ్ అన్న సాఫ్ట్వేర్ను తయారు చేశారు. ఈ సాఫ్ట్వేర్ పరిణామ క్రమం కింది విధంగా ఉంది.
ఆల్ఫాఫోల్డ్1 (2018):
దీనిద్వారా ప్రోటీన్ల పరిశోధనలో గణనీయమైన పురోగతి సాధ్యమైంది. దీని ద్వారా ప్రోటీన్ల నిర్మాణాలను అంచనా వేయగలిగారు. దీనిద్వారా ప్రోటీన్ల స్ట్రక్చర్స్ను గుర్తించడంలో 60 శాతం ఖచ్చితత్వాన్ని మాత్రమే సాధించగలిగారు.

ఆల్ఫాఫోల్డ్ 2 (2020):
దీని ద్వారా ఎక్స్రే క్రిస్టలోగ్రఫీతో పోల్చదగిన ఖచ్చితత్వాన్ని సాధించారు. ఇది సాంప్రదాయికంగా ప్రోటీన్ నిర్మాణాలను గుర్తించడానికి వినియోగించే పద్ధతని చెప్పవచ్చు. ఆల్ఫా ఫోల్డ్ ద్వారా ప్రోటీన్ల స్ట్రక్చర్స్ను గుర్తించడంలో 90% ఖచ్చితత్వాన్ని సాధించారు.
ఆల్ఫాఫోల్డ్3:
ఈసాఫ్ట్వేర్ ద్వారా ప్రోటీన్ల నిర్మాణాలను అంచనావేయడం మాత్రమే కాకుండా ప్రోటీన్లు, ఇతర ప్రోటీన్లు మరియు అణువులతో ఎలా సంరక్షణం చెందుతాయో అంచనా వేయవచ్చు.
ఆల్ఫాఫోల్డ్ సాఫ్ట్వేర్కు అమైనో ఆమ్లాల స్వీక్వెన్స్ను అందజేసినట్లయితే, సాఫ్ట్వేర్ తనలోని న్యూరల్ నెట్వర్కస్ సహకారంతో 90శాతం ఖచ్చితత్వంతో సహజ ప్రొటీన్ల త్రిమితీయ నిర్మాణాన్ని నిర్మిస్తుంది. దీనికి ఖర్చు, శ్రమ తక్కువ మరియు గతంలో చెప్పుకున్న సాంప్రదాయ విధానాలతో పోలిస్తే కొన్ని ని।।ల వ్యవధిలో ప్రోటీన్ స్ట్రక్చర్ను నిర్మిస్తుంది. కాబట్టి కాలహరణం జరగదు.
అనువర్తనాలు
కంప్యుటేషనల్ ప్రోటీన్ డిజైన్ యొక్క అనువర్తనాలు:
కంప్యుటేషనల్ ప్రోటీన్ డిజైన్ సాంకేతిక పరిజ్ఞానంతో కృత్రిమ లేదా సింథటిక్ ప్రోటీన్లను రూపొందించే సామర్థ్యం ఫార్మా మరియు రసాయన శాస్త్రాలతో సహా వివిధ రంగాలలో విస్తృత ప్రభావాలను కలిగి ఉంది.
ఱ. కోవిడ్ -19 కోసం యాంటీ వైరల్ నాసల్స్ప్రే:
కోవిడ్ 19 యొక్క స్పైక్ ప్రోటీన్ను లక్ష్యంగా చేసుకొని, డేవిడ్ బేకర్ బృందం కంప్యుటేషనల్ విధానాలను ఉపయోగించి ప్రోటీన్లను అభివృద్ధి చేసింది. ఇది కోవిడ్-19 చికిత్సలో యాంటీవైరల్ నాసల్ స్ప్రేని రూపొందించడానికి దారితీసింది
ఱఱ. ఆర్గానిక్ కెమిస్ట్రీకోసం ఎంజైమ్ డిజైన్:
డేవిడ్ బేకర్ మరియు అతని నేతృత్వంలోని బృందం అటోర్వా స్టాటిన్ (కొలెస్ట్రాల్ తగ్గించే ఔషధం) మరియు విటమిన్ దీ6 ద్వారా జరిగే ముఖ్యమైన రసాయనిక ప్రతిచర్యల వేగాన్ని పెంచేందుకు రోసెట్టా సాఫ్ట్వేర్ ద్వారా నూతన ఎంజైమ్లను రూపాందించారు.
ఱఱఱ. బయోసెన్సర్లుగా:
కంప్యుటేషనల్ ప్రోటీన్ డిజైన్లను మధుమేహం ఉన్న వారిలో రక్తంలో గ్లూకోజ్ స్థాయిలను పర్యవేక్షించడానికి బయోసెన్సర్లుగా ఉపయోగించవచ్చు.
ఱఙ. బయోఫ్యూయల్ ఉత్పత్తిలో:
సుస్థిరాభివృద్ధిని సాధించడంలో భాగంగా ఇటీవలే భారత ప్రభుత్వం బయో ఇ3 పాలసీని ప్రకటించింది. ఈ నేపథ్యంలో నూతన ప్రోటీన్ డిజైన్లను బయోఫ్యూయల్ ఉత్పత్తిలో కూడా వాడవచ్చు.
ఙ. ఆహార ఉత్పాదన రంగంలో:
వృథాను అరికట్టి, నాణ్యమైన మంచి రుచికలిగిన ఆహార పదార్థాలను తయారుచేసేందుకు వినియోగించవచ్చు.
ఙఱ. రోగ నిర్థారణలో:
కంప్యూటేషనల్ విధానాల ద్వారా రూపొందించిన సింథటిక్ ప్రోటీన్లతో రోగాలను నిర్ధారించవచ్చు.
ఙఱఱ. బయో ఫార్మాస్యూటికల్స్ రంగంలో:
అంతర్జాతీయ స్థాయిలో ప్రోటీన్ డ్రగ్స్ వాటా రమారమి 400బిలియన్ల డాలర్లుగా ఉంది. ఈ నేపథ్యంలో సింథటిక్ ప్రోటీన్లను మోనోక్లోనల్ యాంటీ బాడీస్, ఇన్సులిన్, గ్రోత్ హార్మోన్లను తయారు చేయడంలో వినియోగించడం జరుగుతోంది.
ఙఱఱఱ. క్యాన్సర్ చికిత్సలో:
సింథటిక్ ప్రోటీన్లను క్యాన్సర్ చికిత్సకు ఉపయోగించే ••=-•బి•వశ్రీశ్రీ ధెరఫీలో కూడా వాడతారు.
ఱఞ. యాంటీబయోటిక్ రెసిస్టెన్స్ని అర్థం చేసుకోవడంతో: యాంటీ బయాటిక్ రెసిస్టెన్స్కు కారణమయ్యే బ్యాక్టీరియా ఎంజైమ్లను అర్థం చేసుకోవడం, దానిని నివారించే మార్గాలను కనుగొనడంతో సహాయ పడుతుంది.
ఞ. ప్లాస్టిక్ డీ కంపోజిషన్:
ఈ సాధనాన్ని వినియోగించి ప్లాస్టిక్ను కుళ్ళిపోయేలా (డీ కంపోజ్) చేయగల సింథటిక్ ఎంజైమ్లు మరియు ప్రోటీన్లను రూపొందించవచ్చు.

ఞఱ. బయోప్రొడక్ట్ల అభివృద్ధి:
కృత్రిమ ప్రోటీన్లను డిజైన్ చేసే సామర్థ్యం, సరికొత్త నానో మెటీరియల్స్, లక్ష్య నిర్దేశిత ఫార్మాస్యూటికల్స్, మరింత వేగవంతమైన వ్యాక్సిన్ల అభివృద్ధితో హరిత రసాయన పరిశ్రమ వృద్ధికి దోహదం చేస్తుంది.
ఆల్ఫాఫోల్డ్2 అనువర్తనాలు:
డేవిడ్ బెకర్ కనుగొన్న కంప్యూటేషనల్ ప్రోటీన్ డిజైన్ల అనువర్తనాలకు మరియు ఆల్ఫా ఫోల్డ్2 అనువర్తనాలకు మధ్య అంతర సంబంధం ఉంది. ఆల్ఫాఫోల్డ్2 అనువర్తనాలు కింది విధంగా ఉన్నాయి.
ఱ. ప్రోటీన్ – ప్రోటీన్ పరస్పర చర్యలలో:
ఆల్ఫాఫోల్డ్ ద్వారా ప్రోటీన్ స్ట్రక్చర్ను నిర్దిష్టంగా గుర్తించడం వల్ల, కణంలో ఒక ప్రోటీన్, మరొక ప్రోటీన్తో ఎలా పరస్పరం చర్య జరపగలదో తెలుసుకోవచ్చు.
ఱఱ. బయోలాజికల్ మెకానిజం ఆఫ్ యాక్షన్:
జీవ క్రియలు నిర్వహించేటపుడు ఏదైనా ప్రోటీన్ ఒక కణానికి అతుక్కొని, దాని చర్యలను ఎలా నిర్వర్తించగలదో తెలుసుకోవచ్చు
ఱఱఱ. ప్రోటీన్ విధుల అంచనా:
ప్రోటీన్ స్ట్రక్చర్ను ముందుగానే గుర్తించడం వల్ల ఏ ప్రోటీన్ ఎలాంటి విధులు నిర్వర్తించగలదో అంచనా వేయవచ్చు.
ఱఙ. అరుదైన వ్యాధుల చికిత్సలో:
పార్కిన్సన్, అల్జీమర్స్, సిస్టిక్ ఫైబ్రోసిస్ లాంటి వ్యాధుల చికిత్సకు అవసరమైన ఔషధాలు, వ్యాక్సిన్లను రూపొందించవచ్చు.
ఙ. ప్రోటీన్ల పరిణామక్రమాన్ని అంచనా వేయడంలో: మానవశరీరంలో ఒక అవయవం నుండి మరొక అవయవానికి వెళ్తున్న క్రమంలో ప్రోటీన్లు ఎలా పరిణామం చెందాయో గుర్తించవచ్చు.
ఙఱ. నూతన ప్రోటీన్ల డిజైన్ల కొరకు:
ఆల్ఫాఫోల్డ్ ద్వారా ప్రోటీన్ల స్ట్రక్చర్ను తెలుసుకొన్నట్లయితే మనం కోరుకున్న విధంగా నూతన ప్రోటీన్లను డిజైన్ చేసుకోవచ్చు.
ఙఱఱ. ప్రతికూలతలు:
శ్రీ డేవిడ్బెకర్, డెమిస్ హసాబిస్, జాన్ ఎం జంపర్లు ప్రోటీన్లపై చేసిన పరిశోధనలు బయోసైన్సెస్ రంగంలో విప్లవాత్మక మార్పులకు శ్రీకారం చుడుతున్నప్పటికీ ఈ పరిజ్ఞానం తీవ్రవాదుల చేతికి చిక్కితే దుర్వినియోగం అయ్యే ప్రమాదం ఉందన్న ఆందోళనలు వ్యక్తమవుతున్నాయి.
శ్రీ ఈ పరిజ్ఞానాన్ని ఉపయోగించుకొని వ్యాధికారక సూక్ష్మ జీవుల జన్యువులలో మార్పులు చేసి వాటి వ్యాధికారక సామర్థ్యాన్ని మరింత పెంచే ప్రమాదముందని నిపుణులు హెచ్చరిస్తున్నారు.
శ్రీ ఈ ప్రోటీన్ ఇంజనీరింగ్ పక్రియను వినియోగించుకొని ప్రోటీన్లద్వారా సరికొత్త విష పదార్థాలను తయారుచేయడం లేదా ఇది వరకే ఉన్న విష పదార్థాల సామర్థ్యాన్ని పెంచే ప్రమాదముందన్న, ఆయారంగాల నిపుణుల హెచ్చరికలు తోసిపుచ్చలేము.
చివరిగా:
ఎలన్మస్క్ మానస పుత్రిక స్టార్లింక్ ప్రాజెక్ట్ ప్రయోజనాలను తీవ్ర వాదులు వినియోగించుకుంటున్నారన్న వార్తలు అంతర్జాతీయ స్థాయిలో ఆందోళనలు పెంచుతున్న నేపథ్యంలో… డేవిడ్ బెకర్, డెమిస్ హసాబిస్, జాన్ ఎం జంపర్లు ప్రోటీన్ ఇంజనీరింగ్పై చేసిన పరిశోధనా ఫలాలు విశ్వకళ్యాణానికి వినియోగించాలి. వీటిని ఎట్టి పరిస్థితుల్లోనూ దుర్వినియోగం కాకుండా అన్ని దేశాలు కట్టుదిట్టమైన చర్యలు తీసుకోవాల్సిన అవసరం ఉంది. లేదంటే ఎబోలా, జికా, ఎంపాక్స్, కోవిడ్-19 తరహాలో మరో మహమ్మారి మానవాళి పాలిట పెను ఉపద్రవంగా మారే ప్రమాదం పొంచి
ఉంటుందన్న సంగతిని మరువరాదు.
-పుట్టా పెద్ద ఓబులేసు,
స్కూల్ అసిస్టెంట్, జిల్లా పరిషత్ ఉన్నత పాఠశాల
రావులకొలను, సింహాద్రిపురం, కడప,
ఎ : 955029004