1940, 1950 లలో ఎన్నో ప్రోటీన్లని వాటిలోని అంశాలైన అమినో ఆసిడ్లుగా విచ్ఛిన్నం చేశారు. అలా ఏర్పడ్డ అమినో ఆసిడ్ మిశ్రమాలని కాగితపు క్రొమటోగ్రఫీ పద్ధతితో వేరు చేసి విశ్లేషించారు. ఆ విధంగా ఒక ప్రోటీన్లో ఫలానా అమినో ఆసిడ్ ఎన్ని చోట్ల వస్తుందో అంచనా వెయ్యగలిగారు. ఆ విధంగా వివిధ అమినో ఆసిడ్ల పాళ్లు తెలిశాయే గాని, ప్రోటీన్ లో వాటి వరుసక్రమం తెలియలేదు. ఈ ప్రయత్నంలో ఇంగ్లీష్ రసాయన శాస్త్రవేత్త ఫ్రెడెరిక్ సాంగర్ (1918-2013) ఇన్సులిన్ అనే ప్రోటీన్ ని అధ్యయనం చెయ్యడం మొదలెట్టాడు. ఈ ప్రోటీన్ హార్మోన్ లో సుమారు యాభై అమినో ఆసిడ్లు రెండు పాలీపెప్టయిడ్ మాలికలుగా ఏర్పడి వుంటాయి. ఈ మాలికలని అతడు మరింత చిన్న మాలికలుగా తెంచి, కాగితపు క్రొమటోగ్రఫీ సహాయంతో ఆ చిన్న మాలికలని శోధించాడు. ఈ ‘జిగ్సా పజిల్’ ని పరిష్కరించడానికి ఎనిమిదేళ్ల అకుంఠిత శ్రమ అవసరం అయ్యింది. చివరికి 1953 లో ఇన్సులిన్ లోని అమినో ఆసిడ్ల క్రమాన్ని కచ్చితంగా తెలుసుకోడానికి వీలయ్యింది. 1953 తరువాత కూడా అవే విధానాలని ఉపయోగించి మరింత సంక్లిష్టమైన ప్రోటీన్ల విన్యాసాన్ని కూడా ఛేదించడానికి వీలయ్యింది.
ఫ్రెడెరిక్
సాంగర్ (రెండు పర్యాయాలు రసాయన శాస్త్రంలో నోబెల్ గృహీత)
ఇంత
వరకు సేకరించిన అనుభవంతో ఇక తదుపరి మెట్టు, కావలసిన ప్రోటీన్ ని కచ్చితంగా సంయోజించడం. 1954 లో విన్సెంట్ దు విన్యో (1901-1978) అనే అమెరికన్ రసాయన శాస్త్రవేత్త ఆ దిశ ఓ మెట్టు వేస్తూ ఆక్సీటోసిన్ (oxcytocin) అనే ప్రోటీన్ ని సంయోజించాడు. ఇది కేవలం ఎనిమిది అమినో ఆసిడ్లు మాత్రమే గల ఓ చిన్న ప్రోటీన్. అనతికాలంలో మరింత క్లిష్టమైన ప్రోటీన్లని సంయోజించడం జరిగింది. డజన్ల కొద్దీ అమినో ఆసిడ్లు గల ప్రోటీన్లని సంయోజించారు. 1963 కల్లా ఇన్సులిన్ లోని అమినో ఆసిడ్ మాలికలని కూడా ప్రయోగ శాలలో కృత్రిమంగా సంయోజించగలిగారు.
ఆ
విధంగా ప్రోటీన్లతో అనుభవం పెరుగుతున్న కొద్ది వాటి గురించి మరింత లోతైన అవగాహన ఏర్పడసాగింది. ఒక
ప్రోటీన్
గురించిన జ్ఞానం కేవలం దాని అమినో ఆసిడ్ల వరుసక్రమంలో మాత్రమే లేదని క్రమంగా తెలిసింది. ప్రోటీన్లని కాస్త వెచ్చ జేసినప్పుడు వాటి సహజ స్థితిలో ఉండే లక్షణాలు ఎన్నో సందర్భాల్లో నాశనమైపోతాయి. కొన్ని సార్లు ఆ పరిణామం శాశ్వతంగా జరుగుతుంది. అప్పుడు ప్రోటీన్ denature అయ్యింది
(సహజ స్థితిని కోల్పోయింది, పరిచ్యుతి చెందింది) అంటాము. అయితే ప్రోటీన్ల పరిచ్యుతికి కారణమైన ప్రభావాలు మరీ అంత తీవ్రమైనవి కావు. వాటి వల్ల పాలీపెప్టయిడ్ గొలుసు కట్టుకి మాత్రం భంగం వాటిల్లదు. అమినో ఆసిడ్ల వరుసక్రమంలో మార్పు రాకుంటే మరి పరిచ్యుతి చెందిన ప్రోటీన్ లో వచ్చిన మార్పేమిటి? ఆలోచించి చూడగా ఈ అమినో ఆసిడ్ మాలిక లోని వివిధ భాగాలని ఒక నియత రూపంలో నిలిపే ‘ద్వితీయ బంధాలు’ (secondary bonds) ఉంటాయని అర్థమవుతుంది. ఈ ద్వితీయ బంధాలు ఒక నైట్రోజన్ పరమాణువుకి, ఒక ఆక్సిజన్ పరమాణువుకి మధ్య ఉండే ఓ హైడ్రోజన్ పరమాణువుకి సంబంధించినవని తెలిసింది. అలాంటి హైడ్రోజన్ బంధం మామూలు వాలెన్స్ బంధం కన్నా ఇరవై రెట్లు బలహీనమైనది.
1950 లలో అమెరికన్ రసాయన శాస్త్రవేత్త లైనస్ పాలింగ్ (1901-1994) పాలీపెప్టైడ్ గొలుసులు ‘హెలిక్స్’ ఆకారంలో ముడుచుకుని ఉంటాయని సూచించాడు. హెలిక్స్ అంటే మెలికలు తిరిగే మెట్ల దారిని పోలిన ఆకారం అన్నమాట. అలాంటి ఆకారాన్ని హైడ్రోజన్ బంధాలు కుదురుగా నిలుపుతాయి. చర్మంలో, కణజాలంలో
ఉండే తంతుయుత ప్రోటీన్ల అధ్యయనంలో ఈ భావన చాలా ఉపయోగపడింది.
లైనస్
పాలింగ్
మరింత
సంక్లిష్టమైన
విన్యాసం గల గోళాకార ప్రోటీన్లు (globular proteins) కూడా కొంతవరకు హెలిక్స్ ఆకారం కలవేనని తెలిసింది. ఆస్ట్రియన్-బ్రిటిష్ రసాయన శాస్త్రవేత్త మాక్స్ ఫెర్డినాండ్ పెరుట్జ్ (1914-2002) మరియు ఇంగ్లీష్ రసాయన శాస్త్రవేత్త జాన్ కౌడ్రీ కెండ్రూ (1917-1997) లు ఈ విషయాన్ని నిరూపించారు. హిమోగ్లోబిన్ (రక్తంలో ఉండే ఈ ప్రోటీన్ ఆక్సిజన్ ని గ్రహించడంలో సహాయం చేస్తుంది), మయోగ్లోబిన్ (కండరాల్లో ఉండే ఈ ప్రోటీన్ ఆక్సిజన్ ని గ్రహిస్తుంది) ప్రోటీన్లతో వాళ్లు చేసిన అధ్యయనాల్లో ఈ విషయం తేలింది. ఈ అధ్యయనాల్లో వాళ్లు ఎక్స్-రే డైఫ్రాక్షన్ అనే విధానాన్ని వాడారు. ఒక పదార్థం యొక్క అణువిన్యాసాన్ని తెలుసుకోడానికి వాడే ఈ పద్ధతిలో ఎక్స్-రే పుంజాన్ని ఆ పదార్థపు స్ఫటిక (crystal) లోంచి
పోనిస్తారు. స్ఫటిక లోంచి ప్రసారమైన ఎక్స్-రే లు అందులోని అణువుల చేత నలు దిశలా వికీర్ణం (scatter) చెందుతాయి.
స్ఫటికలోని అణువులు క్రమబద్ధంగా అమరి వున్నప్పుడు ఒక ప్రత్యేక కోణం వద్ద ఎక్స్-రేలు అధికంగా వికీర్ణం చెందుతాయి. ఎక్స్-రేలు ఎలా వికీర్ణం చెందుతాయో తెలిస్తే ఆ సమాచారం బట్టి స్ఫటికలోని పరమాణువుల స్థానాలు ఎలా వున్నాయో లెక్క కట్టడానికి వీలవుతుంది. అయితే పెద్ద పెద్ద ప్రోటీన్ అణువుల విషయంలో ఇలాంటి లెక్కలు చాలా జటిలం అవుతాయి. అయినా కూడా 1960 ల కల్లా పన్నెండు వేల పరమాణువులు గల మయోగ్లోబిన్ లాంటి మహా అణువుల విన్యాసాన్ని కూడా కచ్చితంగా పరిష్కరించేశారు.
(ఇంకా వుంది)
