കോശങ്ങളിൽ ഓക്സിജൻ ഊർജമായി മാറുന്ന പ്രക്രിയയുടെ ആണവതല രഹസ്യം വ്യക്തമാക്കുന്ന പുതിയ ഗവേഷണവുമായി തൃശ്ശൂർ സ്വദേശിയായ മലയാളി ശാസ്ത്രജ്ഞൻ ഡോ. അനക്സ്  ജോസ് വീണ്ടും ശാസ്ത്രലോകത്തിന്റെ ശ്രദ്ധ നേടുന്നു. സ്റ്റാൻഫോർഡ് സർവകലാശാലയിലെ പി.എച്ച്.ഡി ഗവേഷണത്തിനിടെ നടത്തിയ പഠനങ്ങളാണ് 2021-ലെ ലോകപ്രശസ്തമായ Science പ്രസിദ്ധീകരണത്തിലും ഇപ്പോൾ Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) എന്ന   ശാസ്ത്രജേർണലിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച പുതിയ പഠനത്തിലും കലാശിച്ചത്. നിലവിൽ ഡോ. അനക്സ്  ജോസ് ലോറൻസ് ബെർക്ക്ലി നാഷണൽ ലബോറട്ടറിയിൽ പോസ്റ്റ്ഡോക്ടറൽ ഫെലോയായാണ്.

പഠനത്തിന്റെ പശ്ചാത്തലം

ഓരോ ശ്വാസത്തോടും കൂടി ജീവകോശങ്ങളിൽ നടക്കുന്നത് ഓക്സിജനെ ഉപയോഗിച്ച് ഊർജം നിർമ്മിക്കുന്ന അത്യന്തം അടിസ്ഥാനപരമായ പ്രക്രിയയാണ്. ഈ പ്രവർത്തനം ഹീം–കാപ്പർ ഓക്സിഡേസുകൾ എന്ന എൻസൈമുകൾ മുഖേനയാണ് നടക്കുന്നത്. ഇവ ഓക്സിജനെ വെള്ളമായി പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്നതിനൊപ്പം, Membrane കൂടി പ്രോട്ടോണുകൾ പമ്പ് ചെയ്ത് ATP നിർമ്മാണത്തിന് ആവശ്യമായ പ്രോട്ടോൺ ഗ്രേഡിയന്റ് സൃഷ്ടിക്കുന്നു.

പ്രോട്ടോൺ പമ്പിംഗ് എന്ന പ്രക്രിയ നാല്പത് വർഷങ്ങൾക്കുമുമ്പ് കണ്ടെത്തിയിരുന്നെങ്കിലും, അതിന്റെ കൃത്യമായ ആണവതല പ്രവർത്തനരീതി ശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് ഇതുവരെ വ്യക്തമായിരുന്നില്ല. ഈ ദീർഘകാല ചോദ്യത്തിനാണ് ഈ പഠനപരമ്പര ശക്തമായ മറുപടി നൽകുന്നത്.

2021 ലെ Science പഠനം

2021-ൽ Science ൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച പഠനത്തിൽ  ആദ്യരചയിതാവായി ഡോ. അനക്സ്  ജോസ് PM എന്ന നിർണായക ഇടനിലാവസ്ഥയെ വിശദമായി നിർവചിക്കാൻ നേതൃത്വം നൽകി. ആ പഠനം  ഓക്സിജൻ ബന്ധം വിച്ഛേദിക്കുന്ന ഘട്ടത്തിൽ   വെള്ളം ഉണ്ടാക്കുന്ന രാസപ്രവർത്തനത്തിൽ ആവശ്യമായ നാല് എലെക്ട്രോണുകളിൽ നാലാമത്തെ എലെക്ട്രോണ് ന്റെ സ്രോതസ് കണ്ടെത്തി.
ഈ കണ്ടെത്തൽ ഓക്സിജൻ കുറയുന്ന ആദ്യഘട്ടത്തിന്റെ ഇലക്ട്രോണിക് ഘടന വ്യക്തമാക്കുകയും, പ്രോട്ടോൺ പമ്പിംഗിന്റെ തുടക്കവുമായി അതിന് അടുപ്പമുള്ള ബന്ധമുണ്ടെന്ന് കാണിക്കുകയും ചെയ്തു. അതുവഴി, ഹീം–കാപ്പർ ഓക്സിഡേസുകളുടെ പ്രവർത്തനം മനസ്സിലാക്കാൻ നിർണായകമായ ശാസ്ത്രീയ അടിത്തറ ഒരുക്കപ്പെട്ടു.

പുതിയ കണ്ടെത്തൽ

ഇപ്പോൾ പുറത്തുവന്ന പുതിയ PNAS പഠനത്തിലും പ്രധാന ആദ്യരചയിതാവായി ഡോ. അനക്സ്  ജോസ് തന്നെ പ്രവർത്തിച്ചു. ഈ ഗവേഷണത്തിൽ “F” എന്ന നിർണായക ഇടനിലാവസ്ഥയിൽ copper കേന്ദ്രവും അതുമായി പ്രത്യേകമായി ബന്ധിപ്പിച്ച tyrosine ഘടകവും തമ്മിൽ ഇലക്ട്രോണുകൾ പങ്കിടുന്ന ഒരു delocalized radical അവസ്ഥ കണ്ടെത്തി.

ഈ അവസ്ഥയാണ് പ്രോട്ടോണുകളുടെ നീക്കം നേരിട്ട് നിയന്ത്രിക്കുന്ന പ്രധാന ഘടകമെന്ന് പഠനം വ്യക്തമാക്കുന്നു. അതിനാൽ, ഓക്സിജൻ രാസപ്രവർത്തനത്തിൽ നിന്നുള്ള ഊർജം എങ്ങനെ ATP നിർമ്മാണത്തിന് ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു എന്ന ചോദ്യത്തിന് ഈ കണ്ടെത്തൽ കൂടുതൽ സമഗ്രവും വ്യക്തവുമായ വിശദീകരണം നൽകുന്നു.

ഡോ. അനക്സ്  ജോസ് പറയുന്നു: “എൻസൈമിന്റെ ആക്ടീവ് സൈറ്റിൽ ഇലക്ട്രോണുകൾ എങ്ങനെ പുനർവിതരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു എന്നത് നേരിട്ട് നിരീക്ഷിക്കാൻ ഞങ്ങൾക്ക് കഴിഞ്ഞു, ഇതാണ് പ്രോട്ടോൺ പമ്പിംഗ് സാധ്യമാക്കുന്നത്. ഇത് ഓക്സിജൻ രാസപ്രവർത്തനത്തെയും ഊർജ പരിവർത്തനത്തെയും അടിസ്ഥാനതലത്തിൽ ബന്ധിപ്പിക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു.”
സ്റ്റാൻഫോർഡ് യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ പ്രൊഫ്. എഡ്വേഡ് ഐ. സോളമൻ പറയുന്നു: “ഞങ്ങളുടെ മുൻ Science പഠനത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി ഈ ഗവേഷണം എൻസൈമുകളുടെ പ്രവർത്തനരീതിയുടെ സമഗ്രമായ വിവരണം നൽകുന്നു. ഓക്സിജൻ കുറയുന്നതും പ്രോട്ടോൺ പമ്പിംഗും ഒരേ റാഡിക്കൽ മെക്കാനിസം വഴി എങ്ങനെ ബന്ധിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു എന്ന് ഇപ്പോൾ കൂടുതൽ വ്യക്തമായി കാണാൻ കഴിയുന്നു.”

പ്രാധാന്യം

2021-ലെ Science പഠനവും ഇപ്പോഴത്തെ PNAS ഗവേഷണവും ഒരുമിച്ച് നോക്കുമ്പോൾ, ഹീം–കാപ്പർ ഓക്സിഡേസുകൾ ഓക്സിജനെ കുറയ്ക്കുകയും അതേ സമയം പ്രോട്ടോണുകൾ പമ്പ് ചെയ്ത് ഊർജ പരിവർത്തനം നടത്തുകയും ചെയ്യുന്ന സമഗ്രമായ രീതി വ്യക്തമാകുന്നു. ജീവശാസ്ത്രത്തിലെ അടിസ്ഥാന ഊർജ ഉൽപാദനപ്രക്രിയയെക്കുറിച്ചുള്ള അറിവ് വികസിപ്പിക്കുന്നതിൽ ഇത് വലിയ മുന്നേറ്റമായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു.

അതേസമയം, ബയോ-ഇൻസ്പയർഡ് കാറ്റലിസ്റ്റുകൾ, ഊർജ പരിവർത്തന സാങ്കേതികവിദ്യകൾ, സംഭരണ സംവിധാനങ്ങൾ തുടങ്ങിയ മേഖലകളിലും ഇതിന്റെ പ്രായോഗിക പ്രസക്തി നിലനിൽക്കുന്നു. സ്റ്റാൻഫോർഡിലെ പി.എച്ച്.ഡി ഗവേഷണത്തിൽ നിന്ന് അന്താരാഷ്ട്ര നിലവാരത്തിലുള്ള രണ്ട് നിർണായക പഠനങ്ങൾക്ക് നേതൃത്വം നൽകിയ ശേഷം, ലോറൻസ് ബെർക്ക്ലി നാഷണൽ ലബോറട്ടറിയിൽ പോസ്റ്റ്ഡോക്ടറൽ ഫെലോയായി തുടരുന്ന ഡോ. അനക്സ്  ജോസിന്റെ നേട്ടം കേരളത്തിനും ഇന്ത്യൻ ശാസ്ത്രലോകത്തിനും അഭിമാനകരമായ മുന്നേറ്റമായി വിലയിരുത്തപ്പെടുന്നു.

തൃശൂർ ജില്ലയിലെ കല്ലൂർ സ്വദേശിയായ അനക്സ് കർഷകനും വ്യാപാരിയുമായ ജോസ് തെക്കേത്തലയുടെയും ജെസിയുടെയും മകനാണ്. ഭാര്യ എൽസ റോസ് അമേരിക്കയിലെ സാൻ ഹോസെ സ്റ്റേറ്റ് യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിൽ Applied Data Intelligence ൽ മാസ്റ്റേഴ്സ് വിദ്യാർത്ഥി. സഹോദരി അനീന ജോസ്.