जीवन सिक्रीहरूको अद्भुत सँगालो
जीवन सिक्रीहरूको अद्भुत सँगालो
के तपाईंले आफ्नो शरीरलाई कहिल्यै सूक्ष्म सिक्रीहरूको सँगालोको रूपमा सोच्नुभएको छ? सायद छैन होला। तर वास्तवमा, “एक-अर्कासित सम्बन्धित सबैभन्दा साना तत्त्वहरूको तहमा” हेर्ने हो भने जीवनले “संगठित पार्ने सिद्धान्तको रूपमा सिक्रीको” सहायता लिन्छ भनी द वे लाइफ वर्कस् भन्ने पुस्तक बताउँछ। त्यसकारण यी सिक्रीहरूमध्ये कुनैमा सानो मात्र गडबडी हुँदा पनि यसले हाम्रो स्वास्थ्यमा गम्भीर असर पार्न सक्छ। यी सिक्रीहरू के हुन्? यिनीहरूले कसरी काम गर्छन्? अनि हाम्रो सुस्वास्थ्यसित यी कसरी सम्बन्धित छन्?
विशेष गरी, यी दुईवटा मुख्य समूहमा पर्ने सिक्रीजस्ता अणुहरू हुन्। यस लेखमा हामी यी अणुहरू अर्थात् प्रोटिनबारे विचार गर्नेछौं। अरू अणुहरूले आनुवंशिक जानकारीहरू भण्डार गर्ने र हस्तान्तरण गर्ने काम गर्छन्—यी अणुहरू डि एन ए र आर एन ए हुन्। निस्सन्देह, यी दुई समूहबीच नजिकको सम्बन्ध छ। वास्तवमा, डि एन ए र आर एन ए-को एउटा मुख्य काम जीवनको लागि चाहिने विविध किसिमका प्रोटिनहरू उत्पादन गर्नु हो।
उत्प्रेरक, पाले र खम्बा
जीवनको लागि चाहिने ठूला आकारका अणुहरूमध्ये प्रोटिनमा सबैभन्दा बढी विविधता पाइन्छ। एन्टिबडी, इन्जाइम, मेसेन्जर, स्ट्रक्चरल र ट्रान्सपोर्टर प्रोटिनहरू सबै नै प्रोटिन परिवारभित्रै पर्छन्। विभिन्न प्रकारका एन्टिबोडी वा इम्युनोग्लोबिनहरूले ब्याक्टेरिया र भाइरसजस्ता बाहिरी आक्रमणकारीहरूबाट जोगाउँछ। अरू ग्लोब्युलिनहरूले चोटपटकको कारण रक्तनलीमा परेको प्वाल टाल्न मदत गर्छन्।
पाचनक्रियाजस्ता रसायनिक प्रतिक्रियाहरूको गति बढाएर इन्जाइमहरूले उत्प्रेरकको काम गर्छन्। वास्तवमा, “इन्जाइम नहुने हो भने चाँडै नै तपाईं भोकभोकै मर्नुहुनेछ किनभने एक पटक खाएको साधारण खाना पचाउन ५० वर्ष लाग्नेछ” भनी द थ्रेड अफ लाइफ भन्ने पुस्तक बताउँछ। इन्जाइमहरूले पालैपालो आफ्नो काम गर्छन् र प्रत्येक प्रोटिनले बेग्ला-बेग्लै काम गर्छ। उदाहरणका लागि, माल्टेज नाउँको इन्जाइमले माल्टोज भनिने एक प्रकारको चिनीलाई ग्लुकोजका दुईवटा अणुमा टुक्र्याउँछ। ल्याक्टेजले ल्यक्टोजलाई टुक्र्याउँछ। अरू इन्जाइमहरूले परमाणु र अणुको संयोजनद्वारा नयाँ उत्पादनहरू तयार पार्छन्। अनि यो सबै काम अत्यन्तै द्रुत गतिमा हुन्छ। इन्जाइमको एउटा अणुले प्रतिसेकेन्ड हजारौं रासायनिक प्रतिक्रियामा उत्प्रेरकको काम गर्न सक्छ!
केही प्रोटिनहरूलाई हर्मोनको रूपमा वर्गीकरण गरिएको छ र तिनले सन्देशवाहकको रूपमा काम गर्छन्। रगत सँगसँगै एक ठाउँबाट अर्को ठाउँमा गएर तिनले शरीरका अङ्गहरूको क्रियाशीलता बढाउने वा घटाउने काम गर्छन्। उदाहरणका लागि, इन्सुलिनले कोषहरूलाई ग्लुकोज सोस्न प्रेरित गर्छ, जुन तिनीहरूको शक्तिको स्रोत हो। कोलाजिन र केराटिनजस्ता स्ट्रक्चरल प्रोटिनहरू कुरकुरे हाड, रौं, नङ र छालाका मुख्य तत्त्वहरू हुन्। यी सबै प्रोटिनहरू “कोषको लागि खम्बा, दलिन, प्लाइउड, सिमेन्ट र कीलाहरू बराबर” हुन् भनी द वे लाइफ वर्कस् बताउँछ।
पदार्थहरूलाई कोषको भित्र बाहिर गर्न दिएर कोष झिल्लीमा भएको ट्रान्सपोर्ट प्रोटिनले पम्प र सुरुङको काम गर्छ। प्रोटिन कसरी बनेको हुन्छ र यसको सिक्रीजस्तो बनोट कसरी यसको कामसित सम्बन्धित छ भन्ने कुरा अब हामी हेरौं।
सरलतामा आधारित जटिलता
थुप्रै भाषाहरूको आधारभूत तत्त्व भनेको वर्णमाला हो। अक्षरहरूको त्यस सूचीबाट शब्दहरू निर्माण गरिन्छ। अनि शब्दहरूबाट वाक्यहरू बनाइन्छ। अणुको तहबाट हेर्ने हो भने जीवनको सन्दर्भमा पनि यही सिद्धान्त लागू हुन्छ। डि एन ए-मा प्रमुख “वर्णमाला” हुन्छ। अचम्मको कुरा, यो “वर्णमालामा” जम्मा चारवटा मात्र अक्षर हुन्छ—A, C, G र T जसले रासायनिक भस्म एडिनिन (adenine), साइटोसिन (cytosine), गुआनिन (guanine) र थाइमिन (thymine) जनाउँछन्। आर एन ए-लाई मध्यस्थको रूपमा चलाएर डि एन ए-ले यी चारवटा भस्मबाट एमिनो एसिड उत्पादन गर्छ, जसलाई शब्दहरूसित तुलना गर्न सकिन्छ। तथापि, साँच्चैको शब्दहरूमा जस्तो नभई सबै एमिनो एसिडहरूमा बराबर अक्षर हुन्छ, तोकेरै भन्ने हो भने तीनवटा। राइबोजोम भनिने “प्रोटिन भेला पार्ने मेसिनले” एमिनो एसिडहरूलाई एकसाथ जोड्छ। यसको परिणाम स्वरूप बन्ने सिक्री वा प्रोटिनहरूलाई वाक्यहरूसित तुलना गर्न सकिन्छ। हाम्रो बोलीचाली वा लेखाइका वाक्यहरू जस्तो नभई एउटा साधारण प्रोटिनमा ३०० देखि ४०० वटासम्म एमिनो एसिड हुन सक्छ।
एउटा सन्दर्भ सामग्रीले बताएअनुसार प्रकृतिमा ५०० भन्दा बढी प्रकारका एमिनो एसिडहरू पाइन्छन् तर अधिकांश प्रोटिनहरूमा लगभग २० प्रकारका एमिनो एसिड मात्र पाइन्छन्। यी एमिनो एसिडहरूलाई असंख्य तरिकामा मिश्रण गर्न सकिन्छ। यसो विचार गर्नुहोस् त: जम्मा २० प्रकारका एमिनो एसिड मिलेर १०० वटा एमिनो एसिडको सिक्री बन्छ भने त्यस सिक्रीलाई १०१०० अर्थात् १ को पछाडि १०० वटा शून्यभन्दा बढी तरिकाहरूमा मिलाउन सकिन्छ!
प्रोटिनको आकार र काम
कोषमा प्रोटिनको भूमिकाको सन्दर्भमा यसको आकार महत्त्वपूर्ण छ। एमिनो एसिडहरूको सिक्रीले प्रोटिनको आकारमा कसरी असर गर्छ? धातु वा प्लास्टिकको सिक्रीमा हुने खुकुलो जोर्नीजस्तो नभई एमिनो एसिडहरू एउटा सुव्यवस्थित ढाँचा बन्ने गरी एक-अर्कासित एउटा खास कोणमा जोडिन्छन्। कुनै ढाँचा टेलिफोनको तारजस्तो गुँडुल्किएको हुन्छ भने कुनै मुजा पारेको कपडा जस्तो पत्र-पत्र परेको हुन्छ। यी ढाँचाहरूलाई अझ “पट्याएर” वा आकार दिएर झनै जटिल खालको त्रि-आयामिक स्वरूप दिइएको हुन्छ। प्रोटिनको आकार अन्धाधुन्ध जस्तो मन लाग्यो त्यस्तै हुँदैन। वास्तवमा, प्रोटिनको काममा यसको आकारले निकै महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ, एमिनो एसिडको सिक्रीमा कुनै त्रुटि देखापर्दा यो कुरा प्रस्ट देखिन्छ।
सिक्रीमा गडबडी हुँदा
प्रोटिनमा भएको एमिनो एसिडको सिक्रीमा गडबडी हुँदा वा सही तरिकामा नपट्टिएको अवस्थामा सिकल-सेल एनिमिया तथा सिस्टिक फिब्रोसिसलगायत थुप्रै रोगहरू लाग्न सक्छन्। सिकल-सेल एनिमिया एउटा आनुवंशिक रोग हो जसमा राता रक्तकोषहरूमा भएका हेमोग्लोबिनका अणुहरू अस्वाभाविक आकारका हुन्छन्। हेमोग्लोबिनको एउटा अणुमा ५७४ वटा एमिनो एसिड मिलेर बनेको चारवटा सिक्री हुन्छ। यी चारवटा सिक्रीमध्ये कुनै दुईवटा सिक्रीमा एउटा मात्र एमिनो एसिडको स्थान परिवर्तन भयो भने सद्दे हेमोग्लोबिन हँसिया आकारको कोषमा परिवर्तन हुन्छ। प्रायजसो अवस्थामा, एमिनो एसिड सिक्रीको प्रमुख स्थानमा एमिनो एसिड फेनलअलनिनविहीन प्रोटिनको कारण सिस्टिक फिब्रोसिस हुने गर्छ। यो गडबडीले अरू असरहरू गर्नुको साथै आन्द्रा-भुँडी र फोक्सोलाई ढाक्ने झिल्लीको लागि चाहिने नुन र पानीको सन्तुलन खलबल्याउँछ र जसको कारण यी सतहहरूलाई ढाक्ने ऱ्याल अस्वाभाविक रूपमा बाक्लो र च्यापच्याप लाग्ने हुन्छ।
कुनै खास प्रकारका प्रोटिनहरू अत्यन्तै कम भयो वा हुँदै भएन भने एल्बिनिज्म वा हेमोफिबियाजस्ता गडबडीहरू हुन्छन्। टाइरोसिनेज भनिने एउटा मुख्य प्रोटिनमा त्रुटि छ वा यो छँदै छैन भने एक प्रकारको एल्बिनिज्म हुन्छ जसमा तन्तुहरूमा स्वाभाविक रङको कमी हुन्छ। यसले मानिसहरूको आँखा, रौं र छालामा सामान्यतया पाइने खैरो रङ मेलानिनको उत्पादनमा असर गर्छ। रगत जम्न मदत गर्ने प्रोटिन तत्त्वको कमी वा अभावले गर्दा हेमोफिलिया हुन्छ। त्रुटिपूर्ण प्रोटिनसित सम्बन्धित अरू केही रोगहरूको नाउँ लिनुपर्दा ल्याक्टोज पचाउन नसक्नु र मस्कुलर डिस्ट्रोफीको नाउँ पनि लिन सकिन्छ।
रोग लाग्ने प्रक्रियाबारे एउटा सिद्धान्त
हालैका वर्षहरूमा वैज्ञानिकहरूले आफ्नो ध्यान एउटा यस्तो रोगमा केन्द्रित गरेका छन् जसको दोष कसै-कसैले प्रिओन भनिने असामान्य प्रकारको प्रोटिनलाई दिन्छन्। यस सिद्धान्तअनुसार त्रुटिपूर्ण प्रिओनहरू सामान्य प्रिओन प्रोटिनसित संयोजन हुँदा यो रोग लाग्छ र सामान्य प्रोटिनहरू गलत तरिकामा पट्टिन्छन्। यसको फलस्वरूप “सिक्रीय प्रतिक्रिया हुन्छ र रोग फैलिनुका साथै नयाँ सङ्क्रामक वस्तुहरू उत्पन्न हुन्छ” भनी साइन्टिफिक अमेरिकन पत्रिका बताउँछ।
प्रिओनसित सम्बन्धित हुन सक्ने रोग सन् १९५० को दशकमा पपुआ न्यु गिनीमा पहिलो पटक जनसाधारणले थाह पाएका थिए। एउटा खास पिछडिएको जातिका मानिसहरूले धार्मिक कारणले गर्दा मान्छेको मासु खान्थे र यसले गर्दा क्रोइत्सफेल्ट-याकोप रोगको जस्तै लक्षणहरू भएको कुरू भन्ने रोग लाग्यो। रोग प्रभावित जातिले यो धार्मिक प्रथा छोडेपछि कुरूको प्रकोप स्वात्तै घट्यो र अहिले त यसको नामोनिसानै छैन भने पनि हुन्छ।
अद्भुत डिजाइन!
यद्यपि, खुसीको कुरा, प्रोटिनहरू अक्सर सही तरिकामा पट्याइएका हुन्छन् र अद्भुत समन्वय, दक्षता र यथार्थताका साथ आफ्नो काम गर्छन्। मानव शरीरमा १,००,००० भन्दा बढी किसिमका प्रोटिनहरू छन् र सबै जटिल सिक्रीहरू हजारौं किसिमले पट्याइएका हुन्छन् भन्ने कुरा विचार गर्दा यो साँच्चै अद्भुत छ।
प्रोटिनको संसारबारे अझ धेरै कुरा थाह पाउन बाँकी नै छ। अझ बढी थाह पाउन अहिले अनुसन्धाताहरूले जटिल कम्प्युटर प्रोग्रामहरू तयार गर्दैछन् जसले प्रोटिनहरूमा एमिनो एसिडको अनुक्रमबाट प्रोटिनहरूको आकार पूर्वानुमान गर्न सक्ने आशा लिइएको छ। जे होस्, प्रोटिनबारे हामीलाई थोरै कुरा मात्र थाह भए तापनि यी “जीवनका सिक्रीहरूले” सुव्यवस्थाको उच्चस्तर मात्र नभई तीक्ष्ण बुद्धि पनि झल्काउँछ भन्ने कुरा यसले प्रस्ट पार्छ। (g05 1/22)
[पृष्ठ २७-मा भएको पेटी/चित्र]
प्रोटिनको लागि “पीन कोड”
छिटछिटो चिठी बाँड्न थुप्रै हुलाक सेवाहरूलाई हरेक चिठीको ठेगानामा पीन कोड पनि चाहिन्छ। कोषमा प्रोटिनहरूले आफ्नो बाटो भेट्टाउन सकून् भन्नको लागि सृष्टिकर्ताले पनि यस्तै तरिका चलाउनुभयो। कोषमा अरबौं प्रोटिन हुन्छन् र यो अत्यन्तै व्यस्त ठाउँ हो भन्ने कुरा विचार गर्दा यो तरिका अत्यन्तै महत्त्वपूर्ण छ। तैपनि, भर्खरै बनेका प्रोटिनहरूले आफू कहाँ गएर काम थाल्नुपर्ने हो भन्ने कुरा थाह पाउँछन्। यसको श्रेय आणविक “पीन कोड” अर्थात् प्रोटिनमा भएको एमिनो एसिडको एउटा विशेष समूहलाई जान्छ।
यो अद्भुत कुरा पत्ता लगाएको कारण जीवकोष विशेषज्ञ गुन्टर ब्लोबलले सन् १९९९ को नोबेल पुरस्कार जिते। वास्तवमा, ब्लोबेलले त पहिल्यैदेखि अस्तित्वमा भएको कुरा पत्ता लगाएका मात्र हुन्। जीवित कोष र यसमा भएका विविध किसिमका अद्भुत अणुहरूको सृष्टिकर्ताले के योभन्दा पनि बढी सम्मान पाउनु पर्दैन र?—प्रकाश ४:११.
[पृष्ठ २४-मा भएको रेखाचित्र/चित्र]
(ढाँचा मिलाएर राखिएको शब्दको लागि प्रकाशन हेर्नुहोस्
प्रोटिन कसरी बन्छ?
कोष
१ कोषको न्युक्लियसभित्र रहेको डि एन ए-मा हरेक प्रोटिनको लागि निर्देशन हुन्छ
डि एन ए
२ डि एन ए-को एउटा अंश दुई भागमा विभाजित हुन्छ र आनुवंशिक जानकारी मेसेन्जर आर एन ए-मा पुग्छ
मेसेन्जर आर एन ए
३ “जानकारीहरू पढ्ने र प्रोटिन भेला पार्ने” राइबोजोमहरू आर एन ए-सित गाँसिन्छन्
४ ट्रान्सफर आर एन ए-हरूले एमिनो एसिडलाई राइबोजोमसम्म पुऱ्याउँछन्
छुट्टाछुट्टै एमिनो एसिडहरू
ट्रान्सफर आर एन ए-हरू
राइबोजोम
५ राइबोजमले आर एन ए पढ्छ र छुट्टाछुट्टै एमिनो एसिडहरूलाई एउटा निश्चित क्रममा जोडेर एउटा सिक्री अर्थात् प्रोटिन बनाउँछ
एमिनो एसिडहरू मिलेर प्रोटिन बन्छ
६ आफ्नो काम गर्न सिक्रीजस्तो प्रोटिन सही तरिकामा पट्टिएको हुनुपर्छ। कल्पना गर्नुहोस्, एउटा सामान्य प्रोटिनमा ३०० भन्दा बढी “जोर्नीहरू” हुन्छन्!
प्रोटिन
हाम्रो शरीरमा १,००,००० भन्दा बढी किसिमका प्रोटिनहरू छन्। जीवनको लागि ती अत्यन्तै महत्त्वपूर्ण छन्
एन्टिबडीहरू
इन्जाइमहरू
स्ट्रक्चरल प्रोटिनहरू
हर्मोनहरू
ट्रान्सपोर्टरहरू
[पृष्ठ २५-मा भएको रेखाचित्र/चित्र]
(ढाँचा मिलाएर राखिएको शब्दको लागि प्रकाशन हेर्नुहोस्
डि एन ए-ले हरेक प्रोटिनको “हिज्जे” कसरी तयार गर्छ?
डि एन ए G T C T A T A A G
डि एन ए-ले जम्मा चारवटा “अक्षर” मात्र प्रयोग गर्छ: A, T, C, G
A T C G
डि एन ए “हिज्जे” आर एन ए-को स्वरूपमा परिवर्तन हुन्छ। आर एन ए-ले T को सट्टा U (युरासिल) प्रयोग गर्छ
A U C G
हरेक तीनवटा अक्षरको क्रमले एउटा खास “शब्दको” “हिज्जे” वा एमिनो एसिड बन्छ। उदाहरणका लागि:
G U C = भ्यालिन
U A U = टाइरोसिन
A A G = लाइसिन
यसरी सबै २० वटा सामान्य एमिनो एसिडहरूको “हिज्जे” तयार गर्न सकिन्छ। “शब्दहरू” एक-आपसमा जोडिएर सिक्री वा “वाक्य” बन्छ—जो प्रोटिन हो
[पृष्ठ २६-मा भएको रेखाचित्र/चित्र]
(ढाँचा मिलाएर राखिएको शब्दको लागि प्रकाशन हेर्नुहोस्
प्रोटिन कसरी “पट्टिन्छ”?
छुट्टाछुट्टै एमिनो एसिडहरू एक-आपसमा जोडिएर . . .
१ एउटा सिक्री बन्छ, त्यसपछि . . .
२ ती गुँडुल्किएको वा मुजा परेको जस्तो खास ढाँचाका बन्छन्, अनि . . .
गुँडुल्किएको
मुजा परेको
३ अझ जटिल त्रि-आयामिक संरचना बन्ने गरी पट्टिन्छन् जुन . . .
४ जटिल प्रोटिनको एउटा सानो एकाइ मात्र हुन सक्छ
[पृष्ठ २६-मा भएको चित्र]
त्रि-आयामिक संरचनाप्रति ध्यान खिच्नको लागि राइबोजोम प्रोटिनको एउटा अंशको यो कम्प्युटर मोडेलमा विभिन्न रङहरू प्रयोग गरिएको छ। यसको संरचना घुमाउरो बनोट (गुँडुल्किएको) र वाण चिह्नद्वारा (छोटो-छोटो पट्याइएको अंश) सङ्केत गरिएको छ
[स्रोत]
The Protein Data Bank, ID: 1FFK; Ban, N., Nissen, P., Hansen, J., Moore, P.B., Steitz, T.A.: The Complete Atomic Structure of the Large Ribosomal Subunit at 2.4 A Resolution, Science 289 pp. 905 (2000)
[पृष्ठ २४-मा भएको चित्रको स्रोत]
Adapted drawings: From THE WAY LIFE WORKS by Mahlon Hoagland and Bert Dodson, copyright ©1995 by Mahlon Hoagland and Bert Dodson. Used by permission of Times Books, a division of Random House, Inc.