মেমব্রেইন প্রোটিন

প্রথমেই ক্ষমা চেয়ে নিচ্ছি গণিতের মধ্যে বায়োলজি ঢুকাচ্ছি ! আসলে উদ্দেশ্য ভবিষ্যত গবেষণায় আমাদের গণিতবিদদের মাথায় একটু ভেরিয়েশন ঢুকানো !! প্রথমেই দেখেনেই একটা প্রোটিন দেখতে কেমন? এটা মেমব্রেইন প্রোটিন, যার স্ট্রাকচার হচ্ছে এরুপঃ

তো এখানে আমরা কি দেখতে পেলাম? এই মেমব্রেইন প্রোটিন ৩টি মলিকিউল দিয়ে গঠিত যা ৩টি চেইনে বিন্নস্ত !! লাল রং যেটি সেটি হচ্ছে এন্টিবডি ফাব কিন্তু প্রোটিনে হালকা চেইনে বিন্নস্ত, নীল রংটিও এন্টিবডি ফাব কিন্তু দীর্ঘ দৈর্ঘের এবং অনেকগুলো ক্যামিক্যাল পদার্থ যেমন, আর্গন, কার্বন, অক্সিজেন, নাইট্রোজেন, গ্লাইসিন ইত্যাদি নিয়ে ভারি চেইনে বিন্যস্ত, আর সবার নীচে ধূসর বা ছাই রঙের যেটি তা হচ্ছে সোর্স চেনেল, মানে পটাসিয়াম+ আয়ন চ্যানেল।

ইবোলা ভাইরাসের গ্লাইকোপ্রোটিন

এখানে বলে নেই এর অর্গানিজম হচ্ছে “মাস মাস্কিউলাস” মানে আমাদের ঘরে যে ইঁদুর দেখতে পাই, সে ইঁদুরের গায়ে যে প্রটিন থাকে তাই নেয়া হয়েছে !! এখন সভাবতই জানতে ইচ্ছে হচ্ছে কেন আমি এদের পরিচয় দিচ্ছি?? বা কেনই বা মাইক্রোবাইয়োলজি আমাদের জানা থাকা দরকার ?? এখানে আমি কিছু গবেষোণার ক্ষেত্র বলছিঃ সম্প্রতি ইবোলা ভাইরাস নিয়ে গবেষণা হচ্ছে যে কি এর রূপ? ETH Zurich এর বায়ো সিস্ট্যাম সাইন্স এন্ড ইঞ্জিনিয়ার্স বিভাগের এক দল গবেষক ভাইরাসের প্রোটিন (এটি একটি গ্লাইকো প্রোটিন) শ্রেনী বিন্যাসকে গাণিতিক এনালাইস করে বের করেছে ভাইরাস মহামারি আকারে দ্রুত ছড়িয়ে পরার কারণ !! আর গাণিত এনালাইসিসে তারা ব্যবহার করেছেন অপ্টিমাইজেশন অন ডাইনামিক্যাল কন্ট্রল থিওরি, ব্যাসিক মুলতঃ নন কন্সট্রেইন মিনিমাইজেশন টেকনিক ও নন-লিনিয়ার ডাইমিক্যাল মডেল ! আচ্ছা দেখে নেই, ইবোলা ভাইরাসের গ্লাইকো প্রোটিন দেখতে কেমনঃ

এখন আমরা কেন জানব মাইক্রোবাইয়োলজি তা বোধকরি একটু ধারনা এসেছে, কারণ আমরা জানি কি করে নন-কন্সট্রেইন অপ্টিমাইজেন করতে হয়, সিমপ্লি তা আমরা লাগ্রাঞ্জিয়ান মাল্টিপ্লাইয়ার এপ্লাই করেই করে ফেলতে পারি ! কিন্তু ঝামেলা হবে এর নিউম্যারিক্যাল এনালাইস নিয়ে, কারণ, যদি আমরা ডিনামিক্যাল সিস্যটেমের মডেলটা না ধরতে পারি, তাহলে আমরা C, c++, MATLAB, Python যাই ব্যবহার করতে চাই না কেন, সেখানে আমাদের প্রত্যেকটা মলিকিউল এবং এর বিন্যাস জানতে হবে ! আজকাল অনলাইনে প্রচুর লিংক পাওয়া যাবে যে প্রোটিনের এটমিক বিন্যাস কেমন, যেমন একটা ওয়েব আছে “প্রোটিন ডাটা ব্যাংক” নামে, সেখানে গিয়ে যে কোন প্রটিনের নাম দিয়ে ছার্চ দিলেই পাওয়া যাবে যাবতীয় তথ্য ! কিন্তু কোন এটম মিসিং আছে কি না, তার জন্য আমাদের একটু জানতে হবে পদার্থ বিদ্যা ও রসায়ন বিদ্যা ! পদার্থ বিদ্যার সুত্র এপ্লাই করে আমরা বের করতে পারব, এটমিক ফোর্স, এর বন্ডিং এনার্জি ইত্যাদি, পাশা-পাশি এটাও একটু খুদ্র ধারণা থাকতে হবে প্রটিটা মলিকিউলের কিছু নিজেস্ব বৈশিষ্ট, যেমনঃ যদি বলি পানি, আমরা স্কুলে থাকতেই শিখেছি, হাইড্রোজেন-অকজিজেন-হাইড্রোজেন বন্ধন কোন 104.57 ডিগ্রী, এবং প্রতিটা হাত মানে হাইড্রোজেন-অক্সিজেন বন্ধন দূরত্ব 0.98 এংস্ট্রম ! তো এই ছোট খাট ধরনা সাথে হাইড্রোকার্বনের বৈশিষ্ট জানা থাকলে আমরা সহজেই বের করে নিতে পারব এর ডিফারেন্সিয়াল মডেল! এখন তা কিভাবে? এটা বিশাল বর্ননার প্রয়োজন। আরেকদিন সময় পেলে লিখব !

এখন ফিরে আসছি, প্রথমে যে পটাশিয়াম+ আয়ন চ্যানেলের কথা বললাম সেটাতে ! দেখে নেই, পটাসিয়াম+ আয়নটা কিভাবে ফাব চেইনগুলোকে সংযুক্ত করছে (চিত্র ৩)

চিত্র ৩ঃ পটাশিয়াম চেনেল যেভাবে যুক্ত ফাব চেইনের সাথে

চিত্র ৪ঃ আলফা হেলিক্স

এখানে বেগুনী রঙের যে জিনিসগুলো দেখা যাচ্ছে তা হচ্ছে পটাশিয়াম+ ! আরও ভালভাবে যদি দেখতে চাই তাহলে আমাদের দেখতে হবে এর হেলিক্যাল চিত্র (চিত্র ৪) মানে এখানে এমাইনো এসিডের কার্বন-কার্বন  – হেলিক্স কিভাবে আছে তা দেখতে হবে। তো নিচের ছবিটাতে আমি দেখাচ্ছি এর – হেলিক্স চিত্রঃ সেক্ষেত্রে আমরা দেখতেছি এখানে মোট ৪টি সোর্স আছে যেখানে ৩টি করে এমাইনো এসিড প্রতিটা চেইনের সংযুক্তি ঘটে, তাই এই ধরনের চেইন কে বলা হয়ে থাকে – হেলিক্স_৩ ।

চিত্র ৫ঃ প্রত্যেকটা চেইনের জন্য এমাইনো এসিডের বিন্যাস

সুতরাং প্রতি ৩ টি এমাইনো এসিড যুক্ত করে দুইটি ফাব চেইন কে, একটি হেভি চেইন নিয়ে আরেকটি হালকা চেইন নিয়ে যা গঠিত। আর হেলিক্স এ সেই এমাইনো এসিড গুলো দেখতে হয় এরকমঃ (চিত্র ৫)।

এখানে আমরা লাল রঙের আরও ৪টি হেলিক্স দেখতে পাচ্ছি, যেগুলোকে বলা হয়ে থাকে দূর্বল হেলিক্স, মানে আসলে দূর্বল আয়োনিক বন্ধনে গঠিত, পানি বা অন্য কোন নিগেটিভ চার্জের কোন মলিকিউল  পেলেই ভেঙ্গে যাবে এগুলো !! যে কারণে ইঁদুরের গায়ের তাপমাত্রা একটু বেড়ে যেতে পারে, কিন্তু তেমন ক্ষতির কিছু নেই। ঠিক আমাদের জর এলে যেমন হয়, কোন ক্ষতিকারক এন্টিজেন এলে প্রোটিনের দূররব হেলিক্স ভেঙ্গে গিয়ে একটা নতুন এন্টিজেন তৈরি করে, সেক্ষেতে আমরা এন্টিবায়োটিক খেয়ে নেই !!

চিত্রঃ৬ – পটাশিয়াম+ আয়নের এটমিক গঠন ।

পটাশিয়াম৩০০২+ ও পটাশিয়াম ৩০০৪+ এর সাথে এটমের বন্ধন দূরত্ব

এখন দেখে নেই পটাশিয়াম চ্যানেল গুলো কি করে বা কতটুকু দুরত্বে প্রত্যেকটা চেইনে যুক্ত হচ্ছে, এখানে আমাদের দু’ধরনের আয়ন আছেঃ একটি K3002+ ও আরেকটি K3004+, ছবিতে আমরা গোলাপি মুক্তার মত যে বল দেখতে পাব তা হচ্ছে একেকটা পটাশিয়ামঃ আর তার সাথে যুক্ত হবেঃ গ্লাইসিন ও ভেলাইন এর কার্বোনিল অক্সিজেন এটম K3002+ এর সাথে এবং থ্রেওনাইনের কার্বনিল অক্সিজেন যুক্ত হবে K3004+ এর সাথে।

চিত্র ৭ঃ যেভাবে বিন্যস্ত পটাশিয়াম+

পটাশিয়াম৩০০২+ ও পটাশিয়াম ৩০০৪+ এর সাথে এটমের বন্ধন দূরত্ব

Author: এস এম আতিকুর রহমান চৌধুরী

Simple, Romantic 🙂