பொருந்தச் செய்தல்

மூலக்கூறு மாதிரியாக்கல் துறையில் பொருந்தச் செய்தல் (docking) என்பது ஒரு நிலையான கலவையை உருவாக்குவதற்கு ஒரு மூலக்கூறிலிருந்து மற்றொரு மூலக்கூறு இணையும்போது முன்னுரிமையளிக்கக்கூடிய நிர்ணயத்தை முன்னூகிக்கும் முறையாகும். அடுத்ததாக முன்னுரிமையளிப்பு நிர்ணயத்தின் அறிவானது இரண்டு மூலக்கூறுகளுக்கு இடையிலுள்ள தொடர்பு அல்லது பிணைப்பு உறவின் வலிமையை முன்னூகிப்பதற்கு பயன்படுத்தப்படலாம் என்பதுடன், கணிப்பெண் செயல்பாடுகளை இதற்கு உதாரணமாகக் குறிப்பிடலாம்.

புரதங்கள், கருவமிலங்கள், காபோவைதரேட்டுகள், மற்றும் கொழுமியம் போன்ற சார்புடைய மூலக்கூறுகளுக்கு இடையிலுள்ள தொடர்புகள் சமிக்ஞை ஆற்றல் மாற்றத்தில் முக்கியப் பங்காற்றுகின்றன. மேலும், ஒன்றுடன் ஒன்று வினைபுரியும் இரண்டு சேர்க்கைகளின் சார்புடைய நிர்ணயம் சமிக்ஞை உருவாக்கப்படுவதன் வகையை பாதிக்கச்செய்யலாம் (உதாரணமாக அகோனிசத்திற்கு எதிராக அண்டகானிசத்தின் செயல்பாட்டைக் குறிப்பிடலாம்). ஆகவே பொருந்தச் செய்தல் என்பது உருவாக்கப்படும் சமிக்ஞையின் வலிமை மற்றும் வகை ஆகிய இரண்டையும் முன்னூகிப்பதற்குப் பயன்படுகிறது.

சிறிய மூலக்கூறுகளின் உறவு மற்றும் செயல்பாட்டை முன்னூகிப்பதற்கும், அவற்றின் புரத இலக்குகளுக்கு ஏற்ப சிறிய மூலக்கூறு மருந்துப் பொருள்களின் பிணைப்பு நிர்ணயத்தை முன்னூகிப்பதற்கும் பொருந்தச் செய்தல் தொடர்ந்து பயன்படுத்தப்படுகிறது. இதனால் அறிவார்ந்த மருந்து வடிவமைப்பில் பொருந்தச் செய்தல் ஒரு முக்கியப் பங்காற்றுகிறது. கொடுக்கப்பட்ட உயிரியல் மற்றும் பொருந்தச் செய்தல் மூலக்கூறின் மருந்தாக்கியல் தனிச்சிறப்பில் பொருந்துவதை முன்னூகிப்பதற்கான முறைகளை மேம்படுத்துவதை குறித்து பரிசீலக்கப்படுகின்றன.

பிரச்சினையின் வரையறை 
மூலக்கூறைப் பொருந்தச் செய்தல் என்பது "பூட்டை " திறப்பதற்கு ஒருவர் "சாவியின் " சரியான நிர்ணயத்தை கண்டுபிடிக்க ஆர்வம் காட்டும்போது, அவர் அதை "பூட்டு-மற்றும்-சாவி" பிரச்சினையாகக் கருதுவதைப் போன்றது. இங்கே, புரதம் "பூட்டு" என்றும் அணுக்கூறு "சாவி" என்றும் கருதப்படுகிறது. மூலக்கூறு பொருந்தச் செய்தல் என்பது அனுகூலமாக்கும் பிரச்சினையாகவும் கருதப்படலாம், ஏனெனில் இது குறிப்பிட்ட புரதத்திற்கான பிணைப்பாக இருக்கக்கூடிய அணுக்கூறின் "சரியான பொருத்த" நிர்ணயத்தை விளக்கக்கூடியது. இருப்பினும் அணுக்கூறு மற்றும் புரதம் ஆகிய இரண்டும் நெகிழ்வுத்திறனுள்ளவை, ஆகவே "பூட்டு-மற்றும்-சாவி" ஒப்புமையைக் காட்டியலும் "உறையில் உள்ள கை" என்ற ஒப்புமை மிகவும் பொருத்தமாக இருக்கும். இந்த நிகழ்முறையின்போது "சரியான பொருத்தத்தை" ஒட்டுமொத்தமாக அடைவதற்கு அணுக்கூறு மற்றும் புரதம் ஆகிய இரண்டும் தங்களுடைய இணங்கிப்போதலை சரிசெய்துகொள்ள வேண்டும், அத்துடன் இந்த வகையான இணங்கிப்போதல் சரிசெய்தல்கள் ஒட்டுமொத்த பிணைப்பிற்கு காரணமாவது "தூண்டப்பெற்ற-பொருத்தம்" என்றழைக்கப்படுகிறது.

மூலக்கூறைப் பொருந்தச் செய்தல் மீதான கவனம் என்பது கணக்கீட்டுரீதியாக மூலக்கூறு அங்கீகரிப்பு நிகழ்முறையை தூண்டுவதாக இருக்கிறது. மூலக்கூறு நறுக்குதலின் நோக்கமானது புரதம் மற்றும் அணுக்கூறு ஆகிய இரண்டிற்குமான அனுகூலமாக்கப்பட்ட இணக்கத்தை ஏற்படுத்துவதுடன், புரதம் மற்றும் அணுக்கூறு ஆகியவற்றிற்கிடையில் ஒட்டுமொத்த அமைப்பின் கட்டற்ற ஆற்றல் குறைக்கப்படுவதைப் போன்ற சார்பு நிர்ணயத்தை அடையச் செய்வதுமே ஆகும்.

பொருந்தச் செய்தல் அணுகுமுறைகள்
மூலக்கூறு பொருந்தச் செய்தல் முறையில் இரண்டு அணுகுமுறைகள் மிகவும் பிரபலமானவையாக இருக்கின்றன. முதல் அணுகுமுறை பொருத்தப்பாட்டு உத்தியை பயன்படுத்தி புரதம் மற்றும் அணுக்கூறினை நிரப்புக்கூறு மேல்தளங்களாக உருவாக்குகிறது. இரண்டாவது அணுகுமுறை அணுக்கூறு-புரத இணை வகையிலான உட் செயல்பாட்டு ஆற்றலை கணக்கிட்டு பொருந்தச் செய்தல் நிகழ்முறையை போலியாக்கம் செய்கின்றன. இரண்டு அணுகுமுறைகளும் குறிப்பிடத்தக்க அனுகூலங்களையும் சில வரம்புகளையும் கொண்டிருக்கின்றன. இவை கீழே குறிப்பிடப்பட்டிருக்கின்றன.

வடிவ நிரப்புத்தன்மை 
வடிவ கணித பொருத்தப்பாடு/வடிவ நிரப்புத்தன்மை முறைகள் புரதம் மற்றும் அணுக்கூறினை பொருந்தச் செய்யக்கூடிய அம்சங்களைக் கொண்டதாக விளக்குகின்றன. இந்த அம்சங்கள் மூலக்கூறு மேற்பரப்பு/ நிரப்புத்தன்மை விளக்கிகளை உள்ளிட்டிருக்கலாம். இந்த நிகழ்வில், ஏற்பியின் மூலக்கூறு மேற்பரப்பு அதனுடைய கரைப்புத்தன்மை-அணுகல் மேற்பரப்பு பகுதியின் அடிப்படையில் விளக்கப்படுகிறது என்பதுடன், அணுக்கூறின் மூலக்கூறு மேற்பரப்பு அதனுடைய பொருத்தப்பாட்டு மேற்பரப்பு விளக்கியால் விளக்கப்படுகிறது. இந்த இரண்டு மேற்பரப்புகளுக்கும் இடையிலுள்ள நிரப்புத்தன்மையானது வடிவ பொருத்தப்பாட்டு விளக்கத்தோடு சேர்ந்துகொள்கிறது, ஆகவே இது இலக்கை பொருந்தச் செய்வதற்கான நிரப்புக்கூறு தோரணையையையும் அணுக்கூறு மூலக்கூறுகளையும் கண்டுபிடிக்க உதவலாம். மற்றொரு அணுகுமுறையானது முக்கிய-தொடர் அணுக்களில் உள்ள திருப்பங்களைப் பயன்படுத்தி புரதத்தின் நீர் விலக்கியை விளக்குவதற்கானதாகும். மேலும் ஃபோரியர் வடிவ விளக்கி உத்தியை பயன்படுத்துவதற்கான மற்றொரு அணுகுமுறையும் இருக்கிறது. வடிவ நிரப்புத்தன்மை சார்ந்த அணுகுமுறைகள் வகைமாதிரியாக வேகமாகவும் தன்முனைப்போடும் இருக்கும் பட்சத்தில் அவற்றால் அணுக்கூறு/புரத இணக்கமாக்கலில் நகர்வுகள் அல்லது வலுவான மாற்றங்களை மாதிரியாக்க இயலாது. இருப்பினும் சமீபத்திய முன்னேற்றங்கள் அணுக்கூறு நெகிழ்வுத்திறனை சோதிப்பதற்கான முறைகளுக்கு உதவுகின்றன. வடிவ நிரப்புத்தன்மை முறைகள் சில நொடிகளிலேயே சில ஆயிரக்கணக்கான அணுக்கூறுகளின் ஊடாக விரைவாக ஊடுருவக்கூடியவை என்பதோடு இவை உண்மையில் புரதத்தின் செயல்பாட்டு தளத்தில் பிணைக்கப்படக்கூடியவையா அல்லது புரதம்-புரதம் ஒருங்கிணைப்புகளின்போது அளவிடக்கூடியவையா என்று கண்டுபிடிக்கின்றன. பார்மாகோபர் அடிப்படையிலான அணுகுமுறைகளுக்கு இவை மிகமிக பணிந்துபோகக்கூடியவை, ஏனென்றால் இவை அனுகூலமான பிணைப்பைக் கண்டுபிடிக்க அணுக்கூறுகளின் வடிவகணித விளக்கத்தைப் பயன்படுத்திக்கொள்கின்றன.

போலியாக்கம் 
இதுபோன்ற பொருந்தச் செய்தல் நிகழ்முறையை போலியாக்கம் செய்வது நடைமுறையில் மிக மிக சிக்கலான ஒன்றாகும். இந்த அணுகுமுறையில், புரதமும் அணுக்கூறுகளும் சில பௌதீக தொலைவுகளால் பிரிக்கப்படுகின்றன. அணுக்கூறானது தன்னுடைய இணங்கிப்போகும் தன்மையின் காரணமாக சில எண்ணிக்கையிலான நகர்வுகளை மேற்கொண்ட பிறகு அது தன்னுடைய நிலையை செயல்படு தளத்திற்குள்ளாக கண்டுகொள்கிறது. இந்த நகர்வுகள் அனைத்தும் மாற்றப்படுதல் மற்றும் சுழற்சிகள் போன்ற விறைப்பான உடல் இடமாறுதல்களையும், முறுகுக் கோண சுழற்சிகள் உட்பட அணுக்கூறின் கட்டமைப்பிற்கான உள்ளார்ந்த மாற்றங்களையும் ஒருங்கே இணைத்துக்கொண்டிருக்கின்றன. அணுக்கூறின் இணங்கிப்போதல் காரணமாக வெளியிலான இந்த நகர்வுகள் ஒவ்வொன்றும் அமைப்பின் மொத்த ஆற்றல் செலவினத்தையும் தூண்டுகின்றன, அதன் பின்னர் ஒவ்வொரு அசைவிலும் அமைப்பின் மொத்த ஆற்றலும் கணக்கிடப்படுகிறது. இந்த முறையின் தெளிவான அனுகூலம் என்னவெனில் மூலக்கூறு மாதிரியாக்கத்தில் அணுக்கூறு நெகிழ்வுத்திறனை இணைத்துக்கொள்வதற்கு இது மிகவும் இணங்கிப்போகக்கூடியதாக இருக்கிறது என்பதும், அதேசமயம் வடிவ நிரப்புத்தன்மை உத்திகள் அணுக்கூறுகளிலான நெகிழ்வுத்திறனை இணைத்துக்கொள்ள சில வினைதிறமிக்க முறைகளைக் கொண்டிருக்கின்றன என்பதுமாகும். இம்முறையின் மற்றொரு அனுகூலம் என்னவெனில் மூலக்கூறு அங்கீகரிப்பிற்குப் பின்னர், புரதமும் அணுக்கூறுகளும் ஒன்றையொன்று அணுகுவது பௌதீகரீதியில் நெருக்கமாக இருக்கிறது. இந்த உத்தியின் தெளிவான அனுகூலமின்மை என்னவெனில் அவை ஓரளவிற்கு பெரிய ஆற்றல் நிலவமைப்பை வெளியிடக்கூடியவை என்பதால் பிணைப்பின் அனுகூலத் தோரணையை மதிப்பிடுவதற்கு இது நீண்டநேரம் எடுத்துக்கொள்கிறது என்பதே ஆகும். இருப்பினும் கம்பிச்சட்டம்-அடிப்படையிலான உத்திகள் மற்றும் வேகமான அனுகூலமாக்கல் முறைகள் இந்தப் பிரச்சினைகளை குறிப்பிடத்தகுந்த அளவில் மேம்படுத்துகின்றன.

பொருந்தச் செய்தல் இயக்கவியல் 
பொருந்தச் செய்தல் சோதனையை மேற்கொள்வதற்கு புரதத் தேவையின் கட்டமைப்பு இன்றியமையாத தேவையாக இருக்கிறது. இந்தக் கட்டமைப்பு வழக்கமாக எக்ஸ்ரே கிரிஸ்டாலோகிராபி, அல்லது என்எம்ஆர் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி போன்ற உயிர்ம பௌதீக உத்தியைப் பயன்படுத்தி தீர்மானிக்கக்கூடியதாக இருக்கிறது. இந்தப் புரதக் கட்டமைப்பு மற்றும் ஆற்றல்மிக்க அணுக்கூறுகளின் தரவுத்தளம் பொருந்தச் செய்தல் நிரலுக்கான உள்ளீடாக செயல்படுகின்றன. பொருந்தச் செய்தல் நிரலின் வெற்றியானது தேடுதல் படிமுறை மற்றும் கணிப்பெண் செயல்பாடு ஆகிய இரண்டு பாகங்களை சார்ந்திருக்கிறது.

தேடுதல் படிமுறை 
தேடுதல் வெளி சாத்தியமுள்ள நிர்ணயங்கள் அனைத்தையும் உள்ளடக்கியிருக்கிறது என்பதுடன் புரதத்தின் இணக்கமாக்கல் அணுக்கூறுகளுடன் இணைந்திருக்கிறது. இருக்கின்ற கணிப்பீட்டு மூலாதாரங்களால் தேடுதல் வெளியை வெறுமையாக்கி கண்டுபிடிப்பது என்பது சாத்தியமற்றதாக இருக்கிறது. இது ஒவ்வொரு மூலக்கூறின் உருச்சிதைவையும் கணக்கிடுவதில் சம்பந்தப்பட்டிருக்கலாம் (மூலக்கூறுகள் வலுவானவையாகவும் இணக்கமாக்கல் நிலைகளின் சேர்க்கைகளிலும் இருந்துவருகிறது), அத்துடன் புரதத்திற்கான அணுக்கூறுகளின் மாற்றப்பாட்டு நிர்ணயங்கள் அனைத்தும் கொடுக்கப்பட்ட சிறு உருண்டைகளின் அளவுகளின் சுழற்சி மற்றும் மாற்றப்பாட்டின் அளவிற்கேற்ப இருந்துவருகின்றன. பெரும்பாலான பொருந்தச் செய்தல் நிரல்கள் நெகிழ்வுத்திறனுள்ள அணுக்கூறின் பொருட்டு பயன்பாட்டில் உள்ளன, அத்துடன் சில நெகிழ்வுள்ள புரத வாங்கி மாதிரியாக்கத்திற்கு காரணமாகின்றன. இணையின் ஒவ்வொரு "படத்துணுக்கும்" தோரணை என்று குறிப்பிடப்படுகிறது. தேடுதல் வெளியை மாதிரியாக்குவதற்கு பல வியூகங்கள் இருக்கின்றன. சில உதாரணங்கள் பின்வருமாறு:
 அறிவார்த்தமான தோரணைகளை ஆற்றல் ரீதியில் போலியாக்குவதற்கான சொரசொரப்பு-அமைப்புமுறை மூலக்கூறு இயக்கவிசைகளைப் பயன்படுத்துதல்
 வாங்கியின் நெகிழ்வுத்திறனை கணக்கிடுவதற்கான ஒரே புரதத்திற்கான பல கட்டமைப்புகளை தீர்மானிப்பதன் "நேர்க்கோட்டு கலப்பைப்" பயன்படுத்துதல்.
 சாதகமான பிணைப்பு ஒருங்கிணைப்புகளை குறிப்பதற்கான மிக அதிக சாத்தியமுள்ள புதிய தோரணைகளை "மதிப்பிட" மரபணு படிமுறையைப் பயன்படுத்துதல்.

கணிப்பெண் செயல்பாடு 
கணிப்பெண் செயல்பாடானது தோரணையை உள்ளீடாக எடுத்துக்கொள்கிறது என்பதுடன் எண்ணைத் திருப்பியளிக்கிறது. 
இந்தத் தோரணையானது சாதகமான பிணைப்பு ஒருங்கிணைப்பிற்கு சாத்தியமுள்ளதைக் குறிப்பிடுகிறது.

பெரும்பாலான கணிப்பெண் செயல்பாடுகளின் தோரணையின் ஆற்றலை மதிப்பிடும் பல்வேறு மூலக்கூறு இயக்கவியல்களின் விசைத் தளங்கள் பௌதீக அடிப்படையிலானவையாக இருக்கின்றன. புரதத் தரவு வங்கி போன்ற புரத-அணுக்கூறு கலவைகளின் பெரிய தரவுதளத்திலிருந்து ஒருங்கிணைப்புகளுக்கான புள்ளிவிவர ஆற்றலைப் பெறுவதற்கான அணுகுமுறை ஒரு மாற்றாக இருக்கிறது, அத்துடன் இந்த பெறப்பட்ட ஆற்றலானது தோரணைக்குப் பொருந்தக்கூடியதை மதிப்பிடுவதாகவும் இருக்கிறது. புரதங்களுக்கும் உயர் தரத்திலான அணுக்கூறுகளுக்கும் இடையிலுள்ள கலவைகளுக்கான எக்ஸ்ரே கிரிஸ்டலோகிராபியிலிருந்து பெரிய எண்ணிக்கையிலான கட்டமைப்புகள் கிடைக்கின்றன. ஆனால் பிந்தைய கலவைகளாக உள்ள குறைந்த தரத்திலான அணுக்கூறுகள் குறைந்த நிலைப்புத்தன்மையோடு உள்ளதால், இதை கற்களாக்குவதற்கு மிகவும் சிக்கலானதாக இருக்கிறது. இந்தத் தரவுடன் பயிற்றுவிக்கப்படும் கணிப்பெண் செயல்பாடுகள் உயர் தரத்திலான அணுக்கூறுகளை சரியாக பொருந்தச் செய்வதுடன், பிணைப்புறாத அணுக்கூறுகளுக்கான பொருந்தச் செய்தல் இணக்கப்பாடுகளையும் வழங்குகிறது. இது பெரிய எண்ணி்க்கையிலான தவறான விளைவுகளை ஏற்படுத்துகிறது, அதாவது புரதத்தோடு பிணைப்புறுவதாக முன்னூகிகக்கப்பட்ட அணுக்கூறுகள் சோதனைக் குழாயில் ஒன்றாக வைக்கப்படும்போது உண்மையில் பிணைப்புறுவதில்லை.

ஜெனரலைஸ்டு பார்ன் அல்லது பாய்ஸான்-போல்ட்ஸ்மன் முறைகள் போன்ற மிகவும் துல்லியமான ஆனால் கணக்கீட்டுரீதியில் மிகவும் தீவிரமான உத்திகளைப் பயன்படுத்தி உயர் கணிப்பெண் தோரணைகளின் ஆற்றலை மறுகணக்கீடு செய்வதை தவறான விளைவுகளைக் குறைப்பதற்கான ஒரு வழிமுறையாகக் குறிப்பிடலாம்.

பயன்பாடுகள் 
சிறிய அணுக்கூறு மற்றும் ஒரு என்சைம் உள்ளிட்டவை புரதத்திற்கு இடையிலுள்ள பிணைப்பு ஒருங்கிணைப்பு என்சைமின் செயல்படுத்துதல் அல்லது தடுத்து நிறுத்துதலுக்கு காரணமாக அமையலாம். புரதம் உள்வாங்கியானது அணுக்கூறு பிணைப்பு அகோனிஸம் அல்லது ஆண்டகானிஸத்திற்கு காரணமாக அமையலாம். மருந்து வடிவமைப்புத் துறையில் பொருந்தச் செய்தல் மிகவும் பொதுவாக பயன்படுத்தப்படுகிறது - பெரும்பாலான மருந்துகள் மற்றும் சிறிய ஆர்கானிக் மூலக்கூறுகள் போன்றவற்வை பொருந்தச் செய்வது பின்வருவனவற்றிற்கும் பயன்படுத்தப்படலாம்:
 பதிலுரைப்பு அடையாளம் காணுதல் - கணிப்பெண் செயல்பாட்டோடு சேர்க்கப்படுகின்ற பொருந்தச் செய்தல் புரதத் தேவையின் பிணைப்பிற்கு வாய்ப்பு ஏற்படுத்தக்கூடிய மூலக்கூறுகளை அடையாளம் காண்பதற்கும், கணினி மூலம் (in silico) திறன்மிக்க மருந்துகளின் பெரிய தரவுத்தளங்களை விரைவாக சோதனையிடுவதற்கும் பயன்படுத்தப்படுகிறது (தோற்ற பரிசோதனையைப் பார்க்கவும்).
 இயக்க அனுகூலமாக்கல் – அணுக்கூறுகளின் புரதத்திற்கான சார்புடைய நிர்ணயிப்பாக இருக்குமிடத்தைக் கண்டுபிடிக்கவும் பொருந்தச் செய்தல் பயன்படுத்தப்படலாம் (பிணைப்பு முறைமை அல்லது தோரணை என்றும் குறிப்பிடப்படுகிறது). இந்தத் தகவல் அடுத்ததாக மிகவும் திறனுள்ள மற்றும் தேர்ந்தெடுப்பு அனலாக்குகளுக்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
 உயிர்ம நோய்ப்போக்கு – புரத அணுக்கூறு பொருந்தச் செய்தலானது என்சைம்களால் தரமிழக்கச் செய்யப்படுகின்ற மாசுபடுத்திகளை முன்னூகிப்பதற்கு பயன்படுத்தப்படலாம்.

பார்வைக் குறிப்புகள்

வெளி இணைப்புகள் 
 
 
 

மூலக்கூற்று உயிரியல்
வேதியியல்
கூகுள் தமிழாக்கம்-உயிரியல்