হামফ্রেস এবং। আল
প্রোটিনে অ্যামিনো অ্যাসিডের ক্রম নির্ধারণ করা এখন তুলনামূলকভাবে নগণ্য। এই আদেশটি কীভাবে একটি জটিল ত্রিমাত্রিক কাঠামোতে রূপান্তরিত হয় যা একটি নির্দিষ্ট কার্য সম্পাদন করে তা বোঝা খুব কঠিন। কিন্তু কয়েক দশকের ধীরগতির অগ্রগতির পর, গুগলের ডিপমাইন্ড এআই টিম ঘোষণা করেছে যে এটি সমস্যা সমাধানের জন্য বড় পদক্ষেপ নিয়েছে। জুলাই মাসে, আলফাফোল্ড নামে একটি সিস্টেম ওপেন সোর্স হয়ে ওঠে। ইতিমধ্যে, একদল একাডেমিক গবেষক RoseTTAFold নামে তাদের নিজস্ব প্রোটিন-ফোল্ডিং সফ্টওয়্যার প্রকাশ করেছেন, যা ডিপমাইন্ডের কাজের ধারণাগুলি ব্যবহার করে আংশিকভাবে তৈরি করা হয়েছিল।
এই সরঞ্জামগুলি কতটা কার্যকর? যদিও কিছু পরিসংখ্যান তাদের পরামর্শের মতো ভাল নাও হতে পারে, তবে এটি স্পষ্ট যে তারা এখন পর্যন্ত যা কিছু পেয়েছি তার চেয়ে ভাল। কিন্তু কিভাবে বিজ্ঞানীরা তাদের ব্যবহার করবেন?
এই সপ্তাহে, একটি বৃহৎ গবেষণা সহযোগিতা একটি সম্পর্কিত সমস্যার উপর সফ্টওয়্যার প্রকাশ করেছে: কীভাবে এই পৃথক ত্রিমাত্রিক কাঠামোগুলি একত্রিত হয়ে বৃহৎ, বহু-প্রোটিন কমপ্লেক্স গঠন করে যা জীববিজ্ঞানের কিছু গুরুত্বপূর্ণ কার্য সম্পাদন করে।
3D এর বাইরে
অনেক স্বতন্ত্র প্রোটিন নিজেরাই ভালভাবে কাজ করে, কিন্তু জীববিজ্ঞানের কিছু দিকগুলির জন্য অসংখ্য রাসায়নিক পরিবর্তনের সতর্ক সমন্বয় প্রয়োজন যা ধারাবাহিক, অনুক্রমিক পদক্ষেপগুলির একটি সিরিজ হিসাবে ঘটে। এবং এই প্রক্রিয়াগুলির জন্য, সমন্বয়ের প্রয়োজন প্রোটিনের একক কমপ্লেক্সের অংশ হওয়া প্রায়শই সবচেয়ে সহজ। উদাহরণস্বরূপ, কমপ্লেক্স যা আমাদের ক্রোমোজোমের অনুলিপি তৈরি করে তাতে সাধারণত এক ডজনেরও বেশি প্রোটিন থাকে। ফটোসিস্টেম I, যা উদ্ভিদের সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়ার অংশ, স্কেলে একই রকম। রাইবোসোম, যা ম্যাসেঞ্জার আরএনএ-তে তথ্যকে প্রোটিনের অ্যামিনো অ্যাসিড ক্রম-এ রূপান্তর করে, কিছু প্রজাতিতে 75টিরও বেশি প্রোটিনের প্রয়োজন হতে পারে।
এইগুলি এবং অন্যান্য কমপ্লেক্সগুলিকে একত্রিত করার জন্য তাদের উপাদান প্রোটিনগুলিকে সঠিকভাবে সঠিক ত্রিমাত্রিক ফর্মগুলিতে ভাঁজ করা প্রয়োজন – একটি সমস্যা যা আলফাফোল্ড এবং রোজটিটাফোল্ড সমাধান করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে৷ যাইহোক, এই ভাঁজ করার পরে, প্রোটিনগুলিকে অবশ্যই একে অপরের সাথে মিথস্ক্রিয়া করতে হবে, সঠিক অভিযোজনে একে অপরের সাথে খাপ খাইয়ে নিতে হবে এবং অ্যামিনো অ্যাসিডের মধ্যে যোগাযোগের মাধ্যমে এই মিথস্ক্রিয়াকে স্থিতিশীল করতে হবে (অর্থাৎ একটি প্রোটিনের ধনাত্মক চার্জ নেতিবাচক চার্জের সাথে মিলে যায়)। তার সঙ্গী, ইত্যাদি)।
AlphaFold এবং RoseTTAFold থেকে পাওয়া তথ্যগুলি এই অ্যাপ্লিকেশনের জন্য কিছুটা হলেও উপযোগী হওয়া উচিত, কারণ প্রোটিনের পৃথক কাঠামোর সমাধান আমাদেরকে এমন কিছু সারফেস সম্পর্কে বলা উচিত যা যোগাযোগ করতে পারে। যাইহোক, অ্যালগরিদম দ্বারা ব্যবহৃত পদ্ধতিগুলি মাল্টি-প্রোটিন কমপ্লেক্সগুলির সমাবেশের জন্য বিশেষভাবে কার্যকর হয়েছে।
রোজটিটাফোল্ড, উদাহরণস্বরূপ, একটি অ্যামিনো অ্যাসিড সিকোয়েন্সকে ছোট ছোট টুকরো করে ভেঙে প্রোটিন গঠনকে আংশিকভাবে দ্রবীভূত করে এবং একে আরও সম্পূর্ণ প্রোটিনে রূপান্তর করার আগে প্রতিটিকে দ্রবীভূত করে। যাইহোক, সিস্টেমের নির্মাতারা নির্ধারণ করেছেন যে যদি রোজটিটাফোল্ডকে দুটি ভিন্ন ইন্টারঅ্যাকটিং প্রোটিনের টুকরো দেওয়া হয়, তবে এটি সঠিক অভিযোজন এবং দূরত্ব সহ উভয় প্রোটিনের মিথস্ক্রিয়াকে সানন্দে একত্রিত করবে।
বিবর্তন দেয় এবং গ্রহণ করে
আরেকটি দরকারী বৈশিষ্ট্য হল যে উভয় অ্যালগরিদম তাদের নিজস্ব কাঠামোগত ভবিষ্যদ্বাণী দেওয়ার জন্য বিবর্তনের উপর ভিত্তি করে। প্রত্যেকের জন্য মূল পদক্ষেপ হল অনেক প্রোটিন সনাক্ত করা যা একটি সাধারণ উত্সের সাথে সম্পর্কিত এবং একটি সাধারণ কাঠামো ভাগ করে নেওয়া। এই প্রোটিনগুলি একটি নির্দিষ্ট সম্পর্কিত ক্রম পরিবারে সম্ভাব্য কাঠামোর উপর উল্লেখযোগ্য সীমাবদ্ধতা রাখে। কিছু অ্যামিনো অ্যাসিড, উদাহরণস্বরূপ, একটি সর্পিল গঠন গঠন প্রতিরোধ করে।
প্রোটিন কমপ্লেক্স অনুরূপ সীমাবদ্ধতার সম্মুখীন হতে পারে, কিন্তু একটি উল্লেখযোগ্য পার্থক্য আছে। ধরুন যে প্রোটিন A এর ধনাত্মক চার্জযুক্ত অ্যামিনো অ্যাসিড রয়েছে এবং সেই প্রোটিন B একটি নেতিবাচক চার্জযুক্ত অ্যামিনো অ্যাসিডের সাথে যোগাযোগ করে। যদি মিউটেশন A পরিবর্তিত হয় এবং এখন একটি নেতিবাচক চার্জ থাকে, তবে উভয়ের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া উল্লেখযোগ্যভাবে দুর্বল হয়ে যাবে। যাইহোক, যদি মিউটেশনটি নেতিবাচক চার্জকে ধনাত্মক চার্জ দিয়ে প্রতিস্থাপন করে তবে প্রোটিন বি এই সমস্যার জন্য ক্ষতিপূরণ দিতে পারে।
বিবর্তনের সময় প্রোটিন জোড়ার পরিবর্তনগুলি পর্যবেক্ষণ করলে দেখা যায় যে একটির কোন পরিবর্তন অন্যটির পরিবর্তন দ্বারা ক্ষতিপূরণ করা হয়েছে কিনা। এই ধরনের পরিবর্তনের অনুপস্থিতি ইঙ্গিত দিতে পারে যে প্রোটিনগুলি মিথস্ক্রিয়া করার সম্ভাবনা কম।
বিশ্লেষণের কম্পিউটেশনাল শক্তি বজায় রাখার জন্য, গবেষকরা জিনোমের সমস্ত কিছুর সাথে প্রতিটি প্রোটিনকে একত্রিত করেছেন। তারা একটি দ্বৈত মিথস্ক্রিয়া খুঁজে পেয়েছে এবং তারপরে এই মিথস্ক্রিয়াটি বৃহত্তর কমপ্লেক্স তৈরি করতে ব্যবহার করেছে। যাইহোক, এমনকি সম্ভাব্য মিথস্ক্রিয়া জোড়া জেনেও কমপ্লেক্সগুলি অল্প সংখ্যক প্রোটিনের দ্বারা সীমাবদ্ধ রাখে; এবং ডিএনএ পলিমারেজের মতো বড় কিছু তৈরি করার চেষ্টা করলে গবেষকরা যে কম্পিউটিং যন্ত্রপাতি অর্জন করেছেন তা উল্টে দিতে পারে।
