ಎಚ್ಐವಿ ಮಿಳಿತದ ಪ್ರತಿರೂಪೀಕರಣ

-ಸುಕೃತಿ ಕಪೂರ್

ಏಡ್ಸ್ ಗೆ ಕಾರಣವಾಗುವ ಎಚ್ಐವಿ ವೈರಾಣವು ಆಸರೆ ನೆಲೆಯ (ಹೋಸ್ಟ್) ಜೀವಕೋಶದ ಭಿತ್ತಿಯೊಂದಿಗೆ ಹೇಗೆ ಮಿಳಿತಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಅರ್ಥ ಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದಕ್ಕಾಗಿ ಭಾರತೀಯ ವಿಜ್ಞಾನ ಸಂಸ್ಥೆಯ (ಐ.ಐ.ಎಸ್.ಸಿ.) ಅಂತರಶಿಸ್ತು ಸಂಶೋಧಕರು ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ ಪ್ರತ್ಯನುಕರಣೆಗಳನ್ನು ಬಳಸಿದ್ದಾರೆ. ಜರ್ನಲ್ ಆಫ್ ಕೆಮಿಕಲ್ ಇನ್ ಫರ್ಮೇಷನ್ ಅಂಡ್ ಮಾಡೆಲಿಂಗ್ ನಿಯತಕಾಲಿಕದಲ್ಲಿ ಈ ಕುರಿತು ಅಧ್ಯಯನ ವರದಿ ಪ್ರಕಟವಾಗಿದೆ. ಈ ಅಧ್ಯಯನವು ಜಿಪಿ41- ಮಧ್ಯಸ್ಥಿಕೆಯ ಕೋಶಭಿತ್ತಿ ಮಿಳಿತ  ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ಬಗ್ಗೆ ಗಮನ ಕೇಂದ್ರಕರಿಸುತ್ತದೆ.

ವೈರಾಣುವಿನ ಭಿತ್ತಿಗೆ, ಆಸರೆ ನೆಲೆಯ ಪ್ರತಿರೋಧ ಕೋಶವಾದ ಟಿ-ಜೀವಕೋಶದ ಭಿತ್ತಿಯೊಂದಿಗೆ ಮಿಳಿತಗೊಳ್ಳಲು ಎಚ್ಐವಿ ಎನೆವೆಲಪ್ ಪ್ರೋಟೀನಿನ (Env) ಪ್ರಧಾನ ಘಟಕವಾದ ಜಿಪಿ41  ಅತ್ಯಗತ್ಯವಾಗಿದೆ. ಎಚ್.ಐ.ವಿ. ದಾಳಿ ಎಸಗಲು ಹಾಗೂ ಅವು ನಂತರ ಆಶ್ರಯ ಜೀವಕೋಶದೊಳಗೆ ಪ್ರತಿಸೃಷ್ಟಿಯಾಗಲು ಈ ಹಂತವು ನಿರ್ಣಾಯಕವಾದುದು. “ಒಂದೊಮ್ಮೆ ಜಿಪಿ 41 ಮಿಳಿತವನ್ನು ಪ್ರತಿಬಂಧಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿದ್ದೇ ಆದರೆ ಇಡೀ ದಾಳಿ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಪ್ರತಿಬಂಧಿಸಬಹುದು” ಎಂದು ವಿವರಿಸುತ್ತಾರೆ ಐ.ಐ.ಎಸ್.ಸಿ. ಮಾಜಿ ಪೋಸ್ಟ್ ಡಾಕ್ಟೋರಲ್ ಹಾಗೂ ಅಧ್ಯಯನದ ಮೊದಲ ಲೇಖಕ ಬಿಸ್ವಜಿತ್ ಗೋರೈ. ಹೀಗಾಗಿ, ಭಿತ್ತಿ ಮಿಳಿತ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಅರ್ಥೈಸಿಕೊಳ್ಳುವುದರಿಂದ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಪ್ರತಿವೈರಾಣು ಕಾರ್ಯತಂತ್ರಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲು ಸಂಶೋಧಕರಿಗೆ ನೆರವಾಗಬಹುದು ಎನ್ನಲಾಗಿದೆ.

HIV-1 vesicle and human bilayer are tethered by gp41 trimer in the presence of explicit water models (pink dots). Total system size is 5,01,378 coarse-grained beads. (Credit: Biswajit Gorai)

ವೈರಾಣು ಪ್ರವೇಶದ ಆಣ್ವಿಕ ವಿವರಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಸಾಕಷ್ಟು ತಿಳಿದಿದ್ದರೂ ಆಪ್ಟಿಮಲ್ ಸ್ಟಾಯ್ ಕಿಯೋಮೆಟ್ರಿ- ಅಂದರೆ, ಸೋಂಕಿಗೆ ಅಗತ್ಯವಾದ ಘಟಕಗಳ ಸಮತೋಲನದ ಕುರಿತು ಅನಿಶ್ಚಿತತೆಯೇ ಮುಂದುವರಿದಿದೆ.. “ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಎಷ್ಟು ಜಿಪಿ41 ಘಟಕಗಳು ಅಗತ್ಯ ಎಂಬುದನ್ನು ತಿಳಿಯುವುದು ನಮ್ಮ ಉದ್ದೇಶವಾಗಿತ್ತು” ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ ಅಧ್ಯಯನದ ಸಹವರ್ತಿ ಲೇಖಕರಾದ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ವಿಭಾಗದ ಮುಖ್ಯಸ್ಥ ಹಾಗೂ ಪ್ರೊಫೆಸರ್ ಪ್ರಬಲ್ ಕೆ ಮೈತಿ.

ಎಚ್.ಐ.ವಿ. ಎನ್ವಲಪ್ ಪ್ರೋಟೀಲ್ ಮೂರು ಭಾಗಗಳ ಸಂರಚನೆಯಾಗಿ ಜೋಡಣೆಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಈ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಘಟಕವೂ ಒಂದು ಜಿಪಿ41 ಪ್ರೋಟೀನ್ ಅನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.  ಮಿಳಿತದ ವೇಳೆ, ನಂತದ ಜಿಪಿ41, ಆರು ಎಳೆಗಳಿಂದ ಕೂಡಿದ ಕಂತೆಯ ಸಂರಚನೆಯಾಗಿ ಮಡಚಿಕೊಳ್ಳುವಂತೆ ತೋರುತ್ತದೆ. ಇದು ಕೋಶ ಮಿಳಿತಕ್ಕೆ ಅತ್ಯಗತ್ಯ ಎಂದು ಭಾವಿಸಲಾಗಿದೆ.   ಮಿಳಿತದ ನಂತರದ ಹಂತದಲ್ಲಿ ಜಿಪಿ41  ಆರು ಎಳೆಗಳ ಕಂತೆಯನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ ಎಂಬುದಕ್ಕೆ ಸಾಕಷ್ಟು ಸುಳಿವುಗಳು ಪ್ರಯೋಗಗಳಿಂದ ದೃಢಪಟ್ಟಿದ್ದವು. ಅಂತಿಮವಾಗಿ, ವಾಸ್ತವದಲ್ಲಿ ವೈರಾಣು ದಾಳಿಗೆ ಸಹಕರಿಸುವ ಮಿಳಿತ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಜಿಪಿ41 ಸಹಕರಿಸಬಹುದು ಎಂಬ ಊಹಾತ್ಮಕ ಪ್ರತಿಪಾದನೆಯನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಲು ಇದು ನಮಗೆ ಪ್ರೇರೇಪಣೆ ನೀಡಿತು” ಎಂದೂ ಮೈತಿ ವಿವರಣೆ ಮುಂದುವರಿಸುತ್ತಾರೆ.

Instantaneous snapshots of the initial configurations of the system in the presence of single, double, triple, and quadruple gp41 trimers are shown in the left panel. As observed from the number of contacts between lipids of the HIV-1 vesicle and the human bilayer (right panel), minimum three units of gp41 trimers are required to facilitate stalk initiation. (Credit: Biswajit Gorai)

ಈ ತಂಡವು ಮೊದಲಿಗೆ ಎಚ್.ಐ.ವಿ. ಮತ್ತು ಆಸರೆ ನೆಲೆಯ ಕೋಶಭಿತ್ತಿಗಳ ಕಾಂಪ್ಯೂಟೇಷನಲ್ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ನಿರ್ಮಿಸಿ, ಆಮೇಲೆ ಮಿಳಿತ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಪ್ರತ್ಯನುಕರಣೆ ಮಾಡಿತು. “ಆರಂಭದಲ್ಲಿ ನಾವು ಲಕ್ಷಾಂತರ ಅಣುಗಳೊಂದಿಗೆ ಶುರು ಮಾಡಿದೆವು ಹಾಗೂ ಅದು ಅತ್ಯಂತ ಮಂದಗತಿಯಲ್ಲಿತ್ತು….. ನಂತರ ನಾವು ಕೋಯರ್ಸ್- ಗ್ರೈನ್ಡ್ ಮಾದರಿಯನ್ನು ಅನುಸರಿಸಿದೆವು. ಇದರಿಂದಾಗಿ ಮೈಕ್ರೋಸೆಕೆಂಡ್ ಪ್ರತ್ಯನುಕರಣೆಗಳು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿದೆ” ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ ಗೊರೈ. ಶುರುವಿಗೆ ಜಿಪಿ41 ಇಲ್ಲದ ಎಚ್ಐವಿ ಕೋಶಭಿತ್ತಿಯನ್ನು ಆಧಾರರೇಖೆಯಾಗಿಸಿಕೊಂಡ ಲೇಖಕರು ತಮ್ಮ ಪ್ರತ್ಯನುಕರಣೆಗೆ ಹಂತ ಹಂತವಾಗಿ ಜಿಪಿ41 ಘಟಕಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸುತ್ತಾ ಹೋದರು. ಹೀಗೆ ಮಾಡಿದಾಗ, ಮಿಳಿತ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೆ ಕನಿಷ್ಠ ಮೂರು ಜಿಪಿ41 ಘಟಕಗಳು ಅಗತ್ಯವಿದ್ದು ಪರಸ್ಪರ ಸಹಕಾರದೊಂದಿಗೆ ವರ್ತಿಸುತ್ತುವೆ ಎಂಬುದು ದೃಢಪಟ್ಟಿತು.

ಇದೇ ಮೊದಲ ಬಾರಿಗೆ ನಡೆದಿರುವ ಮತ್ತೊಂದು ವಿದ್ಯಮಾನದಲ್ಲಿ, ತಂಡವು ಜೈವಿಕ ಭಿತ್ತಿಗಳೊಂದಿಗೆ ಬಹುತೇಕ ಸಾಮ್ಯತೆಯಿಂದ ಕೂಡಿರುವ ಮೇದಸ್ಸಿನ ಸಂಯೋಜನೆಗಳೊಂದಿಗಿನ ಎಚ್.ಐ.ವಿ. ಮತ್ತು ಆಸರೆ ನೆಲೆ ಕೋಶಭಿತ್ತಿಗಳ ಪ್ರತಿರೂಪಗಳನ್ನು ತಂಡವು ನಿರ್ಮಿಸಿದೆ. ಅಂತಹ ಸಾರೂಪ್ಯ ಮೇದಸ್ಸಿನ (ಲಿಪಿಡ್) ಸಂಯೋಜನೆಯೊಂದಿಗಿನ ಕೋಶಭಿತ್ತಿಗಳು ಮಾತ್ರ ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಮಿಳಿತಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ ಹಾಗೂ ಇನ್ನುಳಿದಂಥವು ಮಿಳಿತಗೊಳ್ಳುವುದಿಲ್ಲ ಎಂಬುದನ್ನು ಸಂಶೋಧಕರು ವಿಭಿನ್ನ ಕೋಶಭಿತ್ತಿ ಪ್ರತಿರೂಪಗಳು ಮೂಲಕ ತೋರಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಮಿಳಿತ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ನಡೆಯಲು ಭಿತ್ತಿಗಳ ಮೇದಸ್ಸಿನ ಸಂಯೋಜನೆ ನಿರ್ಣಾಯಕವಾದುದು ಎಂಬುದನ್ನು ಇದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.

Schematic of free-energy landscape for the human—HIV-1 cell membrane fusion, comprising of the activation barriers for the initial stalk formation (ΔGS), the intermediate hemifusion diaphragm (ΔGD), and the final fusion pore formation (ΔGFP). (Credit: Biswajit Gorai)

ಮಿಳಿತದ ವೇಳೆ ಮೇದಸ್ಸಿನ ವರ್ಗಾವಣೆಯ ಸ್ವರೂಪವನ್ನು ಕೂಡ  ಸಂಶೋಧಕರು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಿದ್ದಾರೆ.  ಆ ಮೂಲಕ, ಮಿಳಿತದ ನೆಲೆಯಲ್ಲಿ ಜಿಪಿ41 ತ್ರಿವಳಿಗಳು ಮೇದಸ್ಸುಗಳ ಸಂರಚನೆ ಮತ್ತು ಜೋಡಣೆಯಲ್ಲಿ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು  ನಿರ್ದೇಶಿಸುತ್ತವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಅವರು ಕಂಡುಕೊಂಡಿದ್ದಾರೆ. ಕೊನೆಗೆ, ಗಣಿತೀಯ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳನ್ನು ಆಧರಿಸಿ, ಜಿಪಿ41 ಇರುವಿಕೆಯು ಮಿಳಿತಕ್ಕೆ ಬೇಕಾದ ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ನಾಲ್ಕು ಪಟ್ಟುಗಳಷ್ಟು ತಗ್ಗಿಸುತ್ತದೆ. ಆ ಮೂಲಕ, ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ಏರ್ಪಡಲು ಅನುಕೂಲಕರ ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನೂ ತಜ್ಞರು ಕಂಡುಕೊಂಡಿದ್ದಾರೆ.

ಸದ್ಯ ತಂಡದವರು, ಮಿಳಿತದ ಹಂತವನ್ನು ಪ್ರತಿಬಂಧಿಸಲು ಜಿಪಿ41 ನಲ್ಲಿ ಅಳವಡಿಸಬಹುದಾದ ರೂಪಾಂತರಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸುವ ಕೆಲಸದಲ್ಲಿ ನಿರತರಾಗಿದ್ದಾರೆ. ಸೋಂಕು ತಡೆಯಬಲ್ಲ ಪ್ರತಿಕಾಯಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುವ ಆಶಾಭಾವನೆಯನ್ನೂ ಅವರು ಹೊಂದಿದ್ದಾರೆ. “ ನಮ್ಮ ಸಹದ್ಯೋಗಿಯಾಗಿರುವ ನರೇಂದ್ರ ಎಂ ದೀಕ್ಷಿತ್ (ಪ್ರೊಫೆಸರ್, ರಾಸಾಯನಿಕ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ವಿಭಾಗ) ಅವರೊಂದಿಗೆ ಪ್ರತಿಕಾಯ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ತಟಸ್ಥೀಕರಣಗೊಳಿಸುವ ನಿಟ್ಟಿನಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯಶೀಲರಾಗಿದ್ದೇವೆ” ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ ಮೈತಿ.

ಉಲ್ಲೇಖ:

ಬಿಸ್ವಜಿತ್ ಗೊರೈ, ಅನಿಲ್ ಕುಮಾರ್ ಸಾಹೂ, ಆನಂದ್ ಶ್ರೀವಾಸ್ತವ, ನರೇಂದ್ರ ಎಂ.ದೀಕ್ಷಿತ್ ಮತ್ತು ಪ್ರಬಲ್ ಕೆ.ಮೈಟಿ,

Biswajit Gorai, Anil Kumar Sahoo, Anand Srivastava, Narendra M. Dixit, and Prabal K. Maiti, Concerted Interactions between Multiple gp41 Trimers and the Target Cell Lipidome May Be Required for HIV-1 Entry, Journal of Chemical Information and Modeling , 2020. DOI: 10.1021/acs.jcim.0c01291

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jcim.0c01291

ಸಂಪರ್ಕಿಸಿ:

ಪ್ರಬಲ್ ಕೆ.ಮೈತಿ
ಪ್ರಾಧ್ಯಾಪಕರು ಹಾಗೂ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ವಿಭಾಗದ ಮುಖ್ಯಸ್ಥರು
ಭಾರತೀಯ ವಿಜ್ಞಾನ ಸಂಸ್ಥೆ (ಐ.ಐ.ಎಸ್.ಸಿ.)
+91-80-2293-2865
maiti@iisc.ac.in

ಪತ್ರಕರ್ತರ ಗಮನಕ್ಕೆ:

ಅ) ಈ ಪತ್ರಿಕಾ ಬಿಡುಗಡೆಯ ಯಾವುದೇ ಪಠ್ಯ ಭಾಗವನ್ನು ಯಥಾವತ್ತಾಗಿ ಬಳಸಿಕೊಂಡರೆ, ದಯವಿಟ್ಟು ಐ.ಐ.ಎಸ್.ಸಿ. ಪತ್ರಿಕಾ ಬಿಡುಗಡೆ ಹೆಸರಿನಲ್ಲಿ ಪ್ರಕಟಿಸಿ.
ಆ) ಐ.ಐ.ಎಸ್.ಸಿ. ಪತ್ರಿಕಾ ಬಿಡುಗಡೆಗಳಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಯಾವುದೇ ಪ್ರಶ್ನೆ ಕೇಳುವುದಿದ್ದರೆ ದಯವಿಟ್ಟು news@iisc.ac.in or pro@iisc.ac.in ಗೆ ಬರೆಯಿರಿ.

—-000—-