‘क्रायो’ याचा अर्थ थंड. पेशीतील जैविक रेणूंच्या अचूक आणि स्पष्ट प्रतिमा मिळवण्यासाठी अत्यंत थंड तापमानात वापरले जाणारे क्रायो-इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शक तंत्रजैवरसायनशास्त्रात क्रांतिकारी ठरले.
इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शक वापरण्यातील पहिली अडचण म्हणजे, इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकाच्या खाली जैविक पदार्थ ठेवले की इलेक्ट्रॉन्सच्या शक्तिशाली शलाकेमुळे ते जाळले जाऊन मृत होतात आणि त्यांची योग्य प्रतिमा मिळत नाही. दुसरी अडचण अशी की, इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शक वापरायचा तर विश्लेषण करायचा नमुना निर्वात पोकळीत ठेवावा लागतो. निर्वात पोकळीमुळे जैविकरेणूंना वेढणाऱ्या पाण्याचे बाष्पीभवन होऊन जैविक रेणूंचा नमुना कोरडा पडतो. परिणामी, त्यातील रेणूंची नैसर्गिक रचनाच नष्ट होते.
रिचर्ड हेन्डरसन यांनी ‘बॅक्टेरिओऱ्होडोप्सिन’ हे प्रथिन आपल्या संशोधनासाठी वापरले. त्यासाठी त्यांनी ‘पेशीपटल’ ग्लुकोजद्रावणाच्या पातळ थरात बुडवले व इलेक्ट्रॉन क्रिस्टलोग्रॅफी तंत्राने बॅक्टेरिओऱ्होडोप्सिनचे निरीक्षण केले. ग्लुकोजच्या द्रावणाने या प्रथिनाला कोरडे होण्यापासून वाचवले होते. सात वेटोळ्यांच्या स्वरूपातील ही बॅक्टेरिओऱ्होडोप्सिनची त्रिमितीय प्रतिमा इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकाद्वारे घेतलेली एखाद्या प्रथिनाची, तेव्हापर्यंतची सर्वोत्तम प्रतिमा ठरली. याची रिझोल्युशन क्षमता ७ अँगस्ट्रॉम म्हणजे ०.००००००७ मिलिमीटरइतकी होती. ती त्यांना ३ अँगस्ट्रॉमपर्यंत आणायची होती.
इकडे अमेरिकेतील न्यू यॉर्क स्टेट आरोग्य विभागात योआकिम फ्रँक यांची इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकातून घेतलेल्या द्विमितीय प्रतिमांचे एकत्रीकरण करून त्यातून अतिशय स्पष्ट अशी त्रिमितीय प्रतिमा निर्माण करण्याची योजना होती. यासाठी १९७८ साली ते आपली संगणक प्रणाली विकसित करत असतानाच जॅक ड्युबोशेट यांनी जर्मनीतील हायडेलबर्ग येथे, जैविक रेणूंच्या इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकाच्या वापराच्या संबंधित द्रवरूप नायट्रोजन वापरून (शून्याखाली १९६ अंश सेल्सियस तापमानाला) पाण्याचे काचेत रूपांतर करण्याचा प्रयत्न केला.
द्रवरूप नायट्रोजनच्या साहाय्याने थंड केलेला ‘इथेन’ पाण्याची काच बनवण्यासाठी वापरला. जॅक ड्युबोशेट यांनी अशी काच बनवता येणे हे शक्य असल्याचे दाखवून दिले. १९८४ साली या तंत्राद्वारे अनेक प्रकारच्या जैवरासायनिक प्रक्रियांच्या मालिकेतील विविध टप्प्यांत निर्माण होणाऱ्या रेणूंच्या प्रतिमा घेणेही शक्य झाले आहे. किमोथेरपीसाठी वापरल्या जाणाऱ्या रसायनांना आणि प्रतिजैविकांना विरोध करणाऱ्या प्रथिनांच्या रचना या क्रायो-इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकाचा वापर करून अभ्यासता येऊ लागल्या.
२०१७ सालचा रसायनशास्त्राचा नोबेल पुरस्कारजॅक ड्युबोशेट, योआकिम फ्रँक आणि रिचर्ड हेंडरसन या तिघांना जैवरसायनशास्त्रातील संशोधनासाठी अत्यंत उपयुक्त ठरलेल्या ‘क्रायो-इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी’ तंत्रज्ञानाच्या विकासासाठी देण्यात आला.
– डॉ. रंजन गर्गे
मराठी विज्ञान परिषद
ईमेल : office@mavipa.org
संकेतस्थळ : http://www.mavipa.org
