বিজ্ঞানীরা প্রকৃতিতে পাওয়া যায় না এমন বহিরাগত প্রোটিন তৈরি করতে ব্যাকটেরিয়াকে চাপিয়ে দেন

প্লেটো দ্বারা প্রকাশিত

অনুসরণকারী: 0

প্রোটিন তৈরির জন্য প্রকৃতির একটি সেট রেসিপি রয়েছে।

ডিএনএ অক্ষরের ট্রিপলেট 20টি অণুতে অনুবাদ করে যাকে অ্যামিনো অ্যাসিড বলা হয়। এই মৌলিক বিল্ডিং ব্লকগুলি তারপর বিভিন্নভাবে প্রোটিনের চকচকে অ্যারেতে একত্রিত হয় যা সমস্ত জীবন্ত জিনিস তৈরি করে। প্রোটিনগুলি শরীরের টিস্যু গঠন করে, ক্ষতিগ্রস্ত হলে তাদের পুনরুজ্জীবিত করে এবং আমাদের দেহের অভ্যন্তরীণ কাজগুলিকে ভালভাবে তেলযুক্ত মেশিনের মতো চালিয়ে জটিল প্রক্রিয়াগুলি পরিচালনা করে।

প্রোটিনের গঠন এবং ক্রিয়াকলাপ অধ্যয়ন রোগের উপর আলোকপাত করতে পারে, ওষুধের বিকাশকে চালিত করতে পারে এবং আমাদের মস্তিষ্কে কাজ করে বা বার্ধক্যের মতো জটিল জৈবিক প্রক্রিয়াগুলি বুঝতে সাহায্য করতে পারে। অ-জৈবিক প্রেক্ষাপটেও প্রোটিন অপরিহার্য হয়ে উঠছে, যেমন, জলবায়ু-বান্ধব জৈব জ্বালানি তৈরিতে।

তবুও শুধুমাত্র 20টি আণবিক বিল্ডিং ব্লকের সাথে, বিবর্তন মূলত প্রোটিনগুলি কী করতে পারে তার উপর একটি সীমাবদ্ধ করে। তাই, যদি আমরা প্রকৃতির শব্দভান্ডার প্রসারিত করতে পারি?

প্রকৃতিতে দেখা যায় না এমন নতুন অ্যামিনো অ্যাসিড প্রকৌশলী করে এবং জীবন্ত কোষে তাদের অন্তর্ভুক্ত করে, বহিরাগত প্রোটিন আরও বেশি কাজ করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, প্রোটিন-ভিত্তিক ওষুধগুলিতে সিন্থেটিক অ্যামিনো অ্যাসিড যুক্ত করা - যেমন ইমিউনোথেরাপির জন্য - তাদের গঠনকে কিছুটা পরিবর্তন করতে পারে যাতে সেগুলি শরীরে দীর্ঘস্থায়ী হয় এবং আরো কার্যকর. অভিনব প্রোটিনগুলি নতুন রাসায়নিক বিক্রিয়ার দরজাও খুলে দেয় যা বিভিন্ন বৈশিষ্ট্য সহ প্লাস্টিক বা আরও সহজে ক্ষয়যোগ্য পদার্থ চিবিয়ে দেয়।

কিন্তু একটা সমস্যা আছে। বহিরাগত অ্যামিনো অ্যাসিড সবসময় একটি কোষের যন্ত্রপাতির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ হয় না।

একটি নতুন গবেষণা in প্রকৃতি, যুক্তরাজ্যের কেমব্রিজে আণবিক জীববিজ্ঞানের মেডিকেল রিসার্চ কাউন্সিল ল্যাবরেটরিতে সিন্থেটিক বায়োলজি বিশেষজ্ঞ ডাঃ জেসন চিনের নেতৃত্বে, স্বপ্নটিকে আরও কাছাকাছি নিয়ে এসেছে। একটি নতুন বিকশিত আণবিক পর্দা ব্যবহার করে, তারা ব্যাকটেরিয়া কোষের ভিতরে একটি প্রোটিনের মধ্যে চারটি বহিরাগত অ্যামিনো অ্যাসিড খুঁজে পেয়েছে এবং সন্নিবেশ করেছে। ইনসুলিন এবং অন্যান্য প্রোটিন-ভিত্তিক ওষুধ মন্থন করার জন্য একটি শিল্প প্রিয়, ব্যাকটেরিয়া সহজেই বহিরাগত বিল্ডিং ব্লকগুলিকে তাদের নিজস্ব হিসাবে গ্রহণ করে।

সমস্ত নতুন যোগ করা উপাদানগুলি কোষের প্রাকৃতিক উপাদানগুলির থেকে আলাদা, যার অর্থ সংযোজনগুলি কোষের স্বাভাবিক কাজগুলিতে হস্তক্ষেপ করে না৷

ক্যালিফোর্নিয়া ইউনিভার্সিটির ডঃ চ্যাং লিউ, আরভিন, যিনি গবেষণার অংশ ছিলেন না, "এই নতুন ক্যাটাগরির অ্যামিনো অ্যাসিডগুলিকে প্রোটিনে পরিণত করা একটি বড় কৃতিত্ব।" বলা বিজ্ঞান.

একটি সিন্থেটিক অচলাবস্থা

একটি জীবন্ত বস্তুতে বহিরাগত অ্যামিনো অ্যাসিড যোগ করা একটি দুঃস্বপ্ন।

সেলটিকে একটি শহর হিসাবে চিত্রিত করুন, একাধিক "জেলা" তাদের নিজস্ব কার্য সম্পাদন করে৷ নিউক্লিয়াস, একটি এপ্রিকটের পিটের মতো আকৃতির, আমাদের জেনেটিক ব্লুপ্রিন্ট ডিএনএ-তে লিপিবদ্ধ করে। নিউক্লিয়াসের বাইরে, রাইবোসোম নামক প্রোটিন তৈরির কারখানাগুলি মন্থন করে। এদিকে, আরএনএ মেসেঞ্জাররা উচ্চ-গতির ট্রেনের মতো জিনগত তথ্যকে প্রোটিনে পরিণত করার মতো দুটির মধ্যে গুঞ্জন করে।

ডিএনএর মতো আরএনএ-তেও চারটি আণবিক অক্ষর রয়েছে। প্রতিটি তিন-অক্ষরের সমন্বয় একটি অ্যামিনো অ্যাসিড এনকোডিং একটি "শব্দ" গঠন করে। রাইবোসোম প্রতিটি শব্দ পড়ে এবং সংশ্লিষ্ট অ্যামিনো অ্যাসিডকে ট্রান্সফার আরএনএ (tRNA) অণু ব্যবহার করে ফ্যাক্টরিতে ডেকে আনে।

টিআরএনএ অণুগুলি বিশেষ অ্যামিনো অ্যাসিডগুলিকে এক ধরণের উচ্চ নির্দিষ্ট প্রোটিন "আঠালো" দিয়ে বাছাই করার জন্য তৈরি করা হয়। একবার রাইবোসোমে প্রবেশ করা হলে, অ্যামিনো অ্যাসিডটি তার বাহক অণু থেকে ছিঁড়ে ফেলা হয় এবং একটি অ্যামিনো অ্যাসিড স্ট্রিংয়ে সেলাই করা হয় যা জটিল প্রোটিন আকারে কুঁকড়ে যায়।

স্পষ্টতই, বিবর্তন প্রোটিন তৈরির জন্য একটি অত্যাধুনিক ব্যবস্থা স্থাপন করেছে। আশ্চর্যের বিষয় নয়, সিন্থেটিক উপাদান যোগ করা সোজা নয়।

1980 এর দশকে ফিরে, বিজ্ঞানীরা একটি পরীক্ষা টিউবের ভিতরে একটি ক্যারিয়ারের সাথে সিন্থেটিক অ্যামিনো অ্যাসিড সংযুক্ত করার একটি উপায় খুঁজে পাওয়া গেছে। আরো সম্প্রতি, তারা করেছি অন্তর্ভূক্ত ব্যাকটেরিয়া কোষের ভিতরের প্রোটিনে অপ্রাকৃত অ্যামিনো অ্যাসিডগুলি তাদের নিজস্ব অভ্যন্তরীণ কারখানাগুলিকে হাইজ্যাক করে কোষের স্বাভাবিক কার্যকারিতাকে প্রভাবিত না করে।

ব্যাকটেরিয়া ছাড়িয়ে, চিন এবং সহকর্মীরা আগে হ্যাক করা tRNA এবং এর সংশ্লিষ্ট "আঠা" - যাকে বলা হয় tRNA সিনথেটেস - মাউসের মস্তিষ্কের কোষগুলিতে একটি বহিরাগত প্রোটিন যোগ করার জন্য।

কোষের প্রোটিন বিল্ডিং মেশিনের রিওয়্যারিং, এটি না ভেঙে, একটি সূক্ষ্ম ভারসাম্য লাগে। নতুন অ্যামিনো অ্যাসিড ধরতে এবং রাইবোসোমে টেনে আনতে কোষের পরিবর্তিত tRNA বাহক প্রয়োজন। তারপর রাইবোসোমকে অবশ্যই সিন্থেটিক অ্যামিনো অ্যাসিডকে তার নিজস্ব হিসাবে চিনতে হবে এবং এটিকে একটি কার্যকরী প্রোটিনে সেলাই করতে হবে। যদি উভয় পদক্ষেপ হোঁচট খায়, ইঞ্জিনিয়ারড জৈবিক ব্যবস্থা ব্যর্থ হয়।

জেনেটিক কোড প্রসারিত করা

নতুন গবেষণায় প্রথম ধাপের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করা হয়েছে- বহিরাগত অ্যামিনো অ্যাসিডের জন্য উন্নত বাহক প্রকৌশলী।

দলটি প্রথমে "আঠালো" প্রোটিনের জন্য জিনকে পরিবর্তিত করেছিল এবং লক্ষ লক্ষ সম্ভাব্য বিকল্প সংস্করণ তৈরি করেছিল। এই বৈকল্পিকগুলির প্রতিটি সম্ভাব্য বহিরাগত বিল্ডিং ব্লকগুলিতে দখল করতে পারে।

ক্ষেত্রটি সংকীর্ণ করার জন্য, তারা অ্যামিনো অ্যাসিডের বাহক tRNA অণুতে পরিণত হয়েছিল। প্রতিটি টিআরএনএ ক্যারিয়ারকে কিছুটা জেনেটিক কোড দিয়ে ট্যাগ করা হয়েছিল যা ফিশিং হুকের মতো পরিবর্তিত "আঠালো" প্রোটিনের সাথে সংযুক্ত ছিল। প্রচেষ্টা লক্ষ লক্ষ সম্ভাব্য কাঠামোর মধ্যে আটটি প্রতিশ্রুতিবদ্ধ জোড়া খুঁজে পেয়েছে। আরেকটি স্ক্রীন "আঠালো" প্রোটিনের একটি গোষ্ঠীতে শূন্য করা হয়েছে যা একাধিক ধরণের কৃত্রিম প্রোটিন বিল্ডিং ব্লকগুলিতে দখল করতে পারে - যার মধ্যে প্রাকৃতিক প্রোটিনগুলি থেকে খুব আলাদা।

দল তারপর এই প্রোটিন এনকোডিং জিন সন্নিবেশ Escherichia কোলি ব্যাকটেরিয়া কোষ, সিন্থেটিক জীববিজ্ঞান রেসিপি পরীক্ষার জন্য একটি প্রিয়।

সামগ্রিকভাবে, আটটি "আঠালো" প্রোটিন সফলভাবে ব্যাকটেরিয়ার প্রাকৃতিক প্রোটিন তৈরির যন্ত্রপাতিতে বহিরাগত অ্যামিনো অ্যাসিড লোড করেছে। অনেক সিন্থেটিক বিল্ডিং ব্লকের অদ্ভুত মেরুদণ্ডের কাঠামো ছিল যা সাধারণত প্রাকৃতিক রাইবোসোমের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ নয়। কিন্তু ইঞ্জিনিয়ারড টিআরএনএ এবং "আঠালো" প্রোটিনের সাহায্যে, রাইবোসোমগুলি চারটি বহিরাগত অ্যামিনো অ্যাসিডকে নতুন প্রোটিনে অন্তর্ভুক্ত করেছে।

নতুন ধরনের উপকরণ তৈরির জন্য ফলাফল "জেনেটিক কোডের রাসায়নিক সুযোগ প্রসারিত করে", দলটি তাদের কাগজে ব্যাখ্যা করেছে।

একটি সম্পূর্ণ নতুন বিশ্ব

বিজ্ঞানীরা ইতিমধ্যে শত শত বহিরাগত অ্যামিনো অ্যাসিড খুঁজে পেয়েছেন। AI মডেল যেমন AlphaFold বা RoseTTAFold, এবং তাদের বৈচিত্রগুলি আরও বেশি জন্মানোর সম্ভাবনা রয়েছে। বাহক এবং "আঠালো" প্রোটিনগুলি খুঁজে পাওয়া যা মেলে তা সর্বদা একটি বাধা হয়ে দাঁড়িয়েছে৷

নতুন গবেষণাটি অস্বাভাবিক বৈশিষ্ট্য সহ নতুন ডিজাইনার প্রোটিনগুলির জন্য অনুসন্ধানের গতি বাড়ানোর একটি পদ্ধতি প্রতিষ্ঠা করে। আপাতত, পদ্ধতিটি শুধুমাত্র চারটি সিন্থেটিক অ্যামিনো অ্যাসিড অন্তর্ভুক্ত করতে পারে। কিন্তু বিজ্ঞানীরা ইতিমধ্যে তাদের জন্য ব্যবহার কল্পনা করছেন।

এই বহিরাগত অ্যামিনো অ্যাসিডগুলি থেকে তৈরি প্রোটিন ওষুধগুলি তাদের প্রাকৃতিক প্রতিরূপের থেকে আলাদা আকৃতির হয়, যা তাদের শরীরের অভ্যন্তরে ক্ষয় থেকে রক্ষা করে। এর মানে তারা দীর্ঘস্থায়ী হয়, এবং এটি একাধিক ডোজ প্রয়োজন কমিয়ে দেয়। একটি অনুরূপ সিস্টেম বায়োডিগ্রেডেবল প্লাস্টিকের মতো নতুন উপকরণগুলিকে মন্থন করতে পারে যা প্রোটিনের মতো, পৃথক উপাদানগুলিকে একসাথে সেলাই করার উপরও নির্ভর করে।

আপাতত, প্রযুক্তিটি রাইবোসোমের বহিরাগত অ্যামিনো অ্যাসিডের সহনশীলতার উপর নির্ভর করে- যা অনির্দেশ্য হতে পারে। এরপরে, দলটি অদ্ভুত অ্যামিনো অ্যাসিড এবং তাদের বাহককে আরও ভালভাবে সহ্য করার জন্য রাইবোসোম নিজেই পরিবর্তন করতে চায়। তারা সম্পূর্ণরূপে সিন্থেটিক অ্যামিনো অ্যাসিড দিয়ে তৈরি প্রোটিনের মতো উপাদান তৈরি করতেও খুঁজছেন, যা জীবন্ত টিস্যুর কার্যকারিতা বাড়াতে পারে।

"আপনি যদি বিল্ডিং ব্লকের সম্প্রসারিত সেটটিকে একইভাবে এনকোড করতে পারেন যেভাবে আমরা প্রোটিন করতে পারি, তাহলে আমরা নতুন ওষুধ থেকে উপকরণ পর্যন্ত সমস্ত কিছুর জন্য পলিমারের এনকোডেড সংশ্লেষণের জন্য কোষগুলিকে জীবন্ত কারখানায় পরিণত করতে পারি।" বলেছেন একটি পূর্ববর্তী সাক্ষাৎকারে চিন. "এটি একটি অতি উত্তেজনাপূর্ণ ক্ষেত্র।"

চিত্র ক্রেডিট: ন্যাশনাল ইনস্টিটিউট অফ অ্যালার্জি এবং সংক্রামক রোগ, ন্যাশনাল ইনস্টিটিউট অফ হেলথ