পৃথিবীতে ব্যাকটেরিয়ার মতন সরল প্রাণ যেমন আছে, তেমনি আছে নীল তিমির মতন অতিকায় জটিল প্রাণ। একেবারে আণবিক পর্যায়ে ভাবলে জীবন আসলে কতগুলো জটিল রাসায়নিক ক্রিয়া-বিক্রিয়ার ফল। প্রাণের এই জটিল রসায়নের কারিগর হল প্রোটিন
 |
। জীবদেহে থাকে হরেক রকমের প্রোটিন। একেক প্রোটিনের একেক কাজ। কোনো প্রোটিন পেশি গঠন করে, কোনোটা শিং কিংবা পালক। আবার হরমোন রূপে কোষের নানা কার্যাবলী নিয়ন্ত্রণ করে। অ্যান্টিবডি রূপে রোগ-জীবাণুর বিরুদ্ধে লড়াই করে। কোন প্রোটিনের কাজ কী হবে তার পেছনে দায়ী এদের ত্রিমাত্রিক গড়ন। এককথায় বললে, প্রোটিন হচ্ছে অ্যামাইনো এসিডের পলিমার।
বিশ প্রকার অ্যামাইনো এসিড প্রোটিন তৈরিতে অংশ নেয়। প্রোটিনের ত্রিমাত্রিক গড়ন কেমন হবে তা নির্ভর করছে এটি কোন কোন অ্যামাইনো এসিড কীভাবে সজ্জিত আছে তার ওপর। এই ব্যাপারটা প্রথম বুঝতে পারেন আমেরিকান বিজ্ঞানী ক্রিশ্চিয়ান আনফিনসেন, ১৯৬১ সালে। স্বীকৃতি স্বরূপ ১৯৭২ সালে রসায়নে নোবেল জেতেন তিনি। আনফিনসেনের এই আবিষ্কারের মধ্য দিয়ে জন্ম নিয়েছিল এক প্যারাডক্স।
ধরা যাক, কোনো প্রোটিন ১০০ টা অ্যামাইনো এসিড দিয়ে তৈরি। তাত্ত্বিকভাবে ১০০ টা অ্যামাইনো এসিডের কোনো মালা থেকে ১০৪৭ সংখ্যক ভিন্ন ভিন্ন ত্রিমাত্রিক গঠন সম্ভব। যদি যাদৃচ্ছিক ভাবে ভাঁজ খায়, তবে প্রোটিনটার ত্রিমাত্রিক গঠন ঠিক কেমন হবে তা নির্দিষ্ট করে বলতে বিলিয়ন বিলিয়ন বছর লেগে যাবে! অবাকরা বিষয় হচ্ছে, একটা কোষের ভেতর তা নির্ধারিত হয়ে যায় মাত্র কয়েক মিলি সেকেন্ডেই। ১৯৬৯ সালে এই প্যারাডক্সটা প্রথম ধরতে পারেন আমেরিকান বিজ্ঞানী সাইরাস লেভিনথাল। আসলে কোষের ভেতর প্রোটিন এর ফোল্ডিং কীরকম হবে তা আগে থেকেই নির্ধারিত হয়ে যায়। আর সেটা সম্পূর্ণভাবেই নির্ভর করে অ্যামাইনো এসিডের সজ্জার ওপরে। এই আবিষ্কারের পর বিজ্ঞানীদের আর বুঝতে বাকী রইল না যে, অ্যামাইনো এসিডের অনুক্রম জানতে পারলেই অনুমান করা যাবে যেকোনো প্রোটিনের ত্রিমাত্রিক গড়ন। এবং তা এক্স-রে ক্রিস্টালোগ্রাফি ছাড়াই।
এই উদ্দেশ্যে ১৯৯৪ সালে বিজ্ঞানীরা শুরু করলেন সিএএসপি (CASP- Critical Assessment of Protein Structure Prediction) প্রজেক্ট। পরীক্ষাগারে কোনো প্রোটিনের গঠন জানবার পর সে প্রোটিনের অ্যামাইনো এসিড অনুক্রম দেওয়া হতো প্রজেক্টে অংশ নেওয়া বিশ্বের নানা প্রান্তের গবেষকদের। কাজ হচ্ছে প্রোটিনটার গঠন অনুমান করা। অংশগ্রহণকারীদের কোনোভাবেই প্রোটিনটার গঠন জানতে দেওয়া হতো না। এ নিয়ে এক সময় বিজ্ঞানীদের মধ্যে প্রতিযোগিতা শুরু হয়ে যায়।
ডেভিড বেকার ১৯৯৮ সালে এই প্রজেক্টে অংশ নিয়েছিলেন। তাঁর বানানো সফটওয়ারের 'রোজেটা' অন্য অংশগ্রহণকারীদের তুলনায় ভালো পারদর্শিতা দেখায়। এই সফলতা বেকারের গবেষণা দলকে নতুন আইডিয়ার দিকে চালনা করে। এবার তাঁরা রোজেটা সফটওয়ারকে ব্যবহার করলেন ঠিক উল্টো পথে। অ্যামাইনো এসিডের অনুক্রম থেকে প্রোটিনের গঠন অনুমানের বদলে নতুন কোনো প্রোটিনের গঠন ইনপুট দিয়ে এর অ্যামাইনো এসিডের অনুক্রম অনুমান করতে বললেন। এভাবে ডেভিড বেকার ও তাঁর গবেষণা দল সম্পূর্ণ নতুন প্রোটিন তৈরির পথ আবিষ্কার করে বসলেন।
বিজ্ঞানীরা প্রথমে একেবারে নতুন গড়নের কোনো প্রোটিন ডিজাইন করে রোজেটাকে ইনপুট দিতেন। রোজেটার কাজ হচ্ছে এই প্রোটিন বানাতে দরকারি অ্যামাইনো এসিডসমূহ এবং এদের অনুক্রম অনুমান করা। রোজেটা প্রথমে প্রোটিনের ডাটাবেজ খুঁজে বের করে। এসব ডাটাবেজে থাকা প্রোটিনের গঠনের সঙ্গে বিজ্ঞানীদের ইনপুট দেওয়া নতুন প্রোটিনের গঠন মিলিয়ে দেখে। প্রোটিন এনার্জি ল্যান্ডস্কোপ এর মৌলিক জ্ঞান কাজে লাগিয়ে নতুন প্রোটিনটার সম্ভাব্য অ্যামাইনো এসিড অনুক্রম অনুমান করে। এবার কাজ হচ্ছে রোজেটা ঠিক কতটা নির্ভুল অনুমান দেয় তা পরখ করে দেখা। সেজন্যে রোজেটার প্রস্তাবিত অ্যামাইনো এসিডের অনুক্রমের ওপর ভিত্তি করে জিন ডিজাইন করা হলো। জিন প্রকৌশল পদ্ধতিতে এই জিন প্রবেশ করানো হলো ব্যাকটেরিয়ায় ।
ব্যাকটেরিয়া নিজের প্রোটিন উৎপাদন কৌশল ব্যবহার করে এই জিন থেকে তৈরি করল কাঙ্ক্ষিত প্রোটিন। এক্স-রে ক্রিস্টালোগ্রাফি পদ্ধতিতে জানা গেল নতুন এই প্রোটিনের প্রকৃত গঠন যা বিজ্ঞানীদের ডিজাইন করা গঠনের সঙ্গে হুবুহু মিলে যায়। অর্থাৎ রোজেটা বিজ্ঞানীদের কাঙ্ক্ষিত নতুন প্রোটিনটার একদম নির্ভুল অ্যামাইনো এসিডের অনুক্রম দিতে পেরেছিল। বিজ্ঞানীদের তৈরি এই নতুন প্রোটিনের নাম টপ৭ (top7)। প্রকৃতিতে এই প্রোটিনের কোনো অস্তিত্ব নেই; একেবারে নতুন। এভাবেই ডেভিড বেকার ও তাঁর গবেষণাদল সম্পূর্ণ নতুন প্রোটিন তৈরির উপায় আবিষ্কার করে বসলেন।
#NobelPrize2024 #nobelprize2024chemistry
