உயிர்களின் பன்முகத்தன்மை புரதங்களின் அற்புதமான இரசாயன கருவிகளின் திறனைக் காட்டுகிறது. அவை ஒன்றாக வாழ்வின் அடிப்படையான அனைத்து இரசாயன எதிர்வினைகளையும் கட்டுப்படுத்தி இயக்குகின்றன. புரதங்கள் ஹார்மோன்கள், சமிக்ஞை பொருட்கள், ஆன்டிபாடிகள் மற்றும் பல்வேறு திசுக்களின் கட்டுமானத் தொகுதிகளாகவும் செயல்படுகின்றன.

2024 ஆம் ஆண்டு வேதியியலுக்கான நோபல் பரிசு மூன்று விஞ்ஞானிகளுக்கு வழங்கப்படுகிறது. ஒரு பாதி டி. பேக்கர்  (உயிர் வேதியியல் பேராசிரியர், University of Washington, Seattle, USA)  ‘கணக்கீட்டு புரத வடிவமைப்பு‘ க்காகவும், மற்றொரு பாதி டி. ஹசாபிஸ் மற்றும் ஜே.எம். ஜம்பரும் (Google DeepMind, London, UK) “புரத கட்டமைப்பு கணிப்பு”க்காகவும் பெறுகிறார்கள். பேக்கர் ‘classical computer simulation methods’களைப் பயன்படுத்தி புதிய வகையான புரதங்களை உருவாக்குவதில் வெற்றி கண்டார். ஹசாபிஸ் மற்றும் ஜம்பர் புரதங்களின் கட்டமைப்புகளை கணிக்க, புத்திசாலித்தனமான நரம்பியல் நெட்வொர்க் அணுகுமுறை மற்றும் அவற்றின் நிரல் ஒரு வரிசைக்கான கட்டமைப்பை AI மாதிரியைக் கொண்டு உருவாக்கினர். குறிப்பாக AlphaFold இன் வளர்ச்சியின் மூலம் புரதக் கட்டமைப்புகளைக் கணிப்பதில் வெற்றி கண்டனர்.

இவர்களின் முக்கிய சாதனை புரதங்களின் முப்பரிமாண கட்டமைப்புகளை அவற்றின் அமினோ அமில வரிசைகளிலிருந்து துல்லியமாக கணிப்பதன் மூலம் உயிரியலில் நீண்டகாலமாக இருந்து வரும் சவாலை நிவர்த்தி செய்கிறது. இந்த முன்னேற்றத்தின் முக்கியத்துவம், மருந்து கண்டுபிடிப்பு, நோய் புரிதல் மற்றும் உயிரியல் பொறியியல் போன்ற துறைகளில் புரட்சியை ஏற்படுத்தும் திறனில் உள்ளது. இது விரைவான மற்றும் துல்லியமான கட்டமைப்பு தகவல்களை வழங்கும் என்று கருதப்படுகிறது. 

புரோட்டீன்கள் உயிரை உருவாக்கக்கூடிய மூலக்கூறுகள். வாழ்க்கையின் முக்கிய இயந்திரங்கள் அனைத்தும் புரதங்களால் ஆனது, நமக்கு சக்தி அளிக்கும் தசைகள், டிஎன்ஏவைப் படித்து நகலெடுக்கும் மூலக்கூறுகள் மற்றும் தொற்றுகளிலிருந்து நம்மைப் பாதுகாக்கும் antibodies வரை. வாழ்க்கையைப் புரிந்து கொள்ள, நாம் முதலில் புரதங்களின் வடிவத்தைப் புரிந்து கொள்ள வேண்டும். அனைத்து புரதங்களும் அமினோ அமிலங்களின் சங்கிலிகளால் ஆனவை,  புரதங்களின் வடிவம் அமினோ அமிலங்களின் வரிசையால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது, ஆனால் சங்கிலிகள் மடியும் விதம் மிகவும் சிக்கலானது, அதன் வரிசையில் இருந்து ஒரு புரதத்தின் கட்டமைப்பைக் கணிப்பது மிகவும் சவாலானது. பல தசாப்தங்களாக, இது சாத்தியமற்றதாகக் கருதப்பட்டது.

பல குழுக்கள் புரத கட்டமைப்புகளை கணிக்க பல்வேறு கணக்கீட்டு முறைகளை உருவாக்கியுள்ளனர், ஆனால் அவற்றின் துல்லியம் குறைவாக இருந்தது. பின்னர் ஹசாபிஸ் மற்றும் ஜம்பர் ஆல்பாஃபோல்ட் என்ற AI ஐ உருவாக்கினர். ஆல்பாஃபோல்டின் முதல் பதிப்பு, 2018 இல் வெளியிடப்பட்டது,  இரண்டாவது, 2020 இல் வெளியிடப்பட்டது, 90 சதவீதத்திற்கும் அதிகமான துல்லியத்துடன் மூன்றில் இரண்டு பங்கு புரத கட்டமைப்புகளை முன்னறிவிக்கும் ஒரு பெரிய பாய்ச்சலாக இருந்தது. 2022 வாக்கில், அறியப்பட்ட அனைத்து புரதங்களின் கட்டமைப்பையும் கணிக்க ஆல்பாஃபோல்ட் பயன்படுத்தப்பட்டது, முடிவுகள் இலவசமாகக் கிடைக்கின்றன. வேதியியலுக்கான நோபல் குழு இதை இரசாயன மற்றும் உயிரியல் ஆராய்ச்சிக்கான அருமையான ஆதாரமாகக் கருதியது.

பேக்கரின் நீண்ட கால ஆராய்ச்சியானது (90களிலிருந்து) ‘எவ்வாறு  ஒரு புரதத்தை விரும்பிய அமைப்புடன் வடிவமைக்க முடியும்’ என்ற கேள்வியில் தொடங்கியது. இதனைச் செயல் படுத்துவதற்கு ரொசெட்டா என்ற இலவச மென்பொருளை உருவாக்கியுள்ளார். இவரின் சாதனை முடிவற்றவை – நோய்களுக்கு சிகிச்சையளிப்பது முதல் சிக்கலான நானோ இயந்திரங்களை உருவாக்குவது வரை எதையும் செய்ய புதிய புரதங்களைப் பயன்படுத்த முடியும். கடந்த  இருபது ஆண்டுகளில், இவரது குழு மிகவும் சிக்கலான மற்றும் சக்திவாய்ந்த செயல்பாடுகளுடன் புரதங்களை வடிவமைத்து,  இதுவரை நாம் அறியாத புரதங்களின் ஒரு புதிய உலகத்தைத் திறந்து வைத்துள்ளனர். 

ஏனென்றால் இயற்கையில் உள்ள புரதங்கள் பல்வேறு விஷயங்களைச் செய்கின்றன. அவை நம் உடலிலும் அனைத்து உயிரினங்களிலும் உள்ள அனைத்து செயல்முறைகளுக்கும் மத்தியஸ்தம் செய்கின்றன.

புரதங்கள் இல்லாமல் உயிர் இருக்க முடியாது. நாம் இப்போது புரத கட்டமைப்புகளை கணிக்க முடியும் மற்றும் நமது சொந்த புரதங்களை வடிவமைக்க முடியும் என்பது மனிதகுலத்திற்கு மிகப்பெரிய நன்மையை அளிக்கிறது.

• https://www.nobelprize.org/uploads/2024/10/advanced-chemistryprize2024.pdf: Click Chemistry and Bioorthogonal Chemistry (nobelprize.org)
• https://deepmind.google: Google DeepMind
• AlphaFold: Momentary or Revolutionary? (oxfordglobal.com)