প্রোটিন কনডেনসেটকে প্রায়ই কোষের ভেতরের ক্ষুদ্র ফোঁটা হিসেবে বর্ণনা করা হয়: জলে ভাসমান তরল তেলের ফোঁটার মতো আচরণ করতে পারে এমন ঘনীভূত প্রোটিনের সমষ্টি। সময়ের সঙ্গে বদলে যাওয়ার ক্ষমতার কারণে এগুলোর প্রতি আগ্রহ বাড়ছে, কারণ আলঝেইমার রোগ ও ALS-সহ বিভিন্ন রোগের সঙ্গে যুক্ত কিছু প্রোটিন অ্যামাইলয়েড তন্তুও তৈরি করতে পারে।
লেইডেন বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষকেরা এখন এমন একটি প্রক্রিয়ার প্রমাণ জানিয়েছেন, যা এই পরিবর্তন সম্পর্কে প্রচলিত ধারণাকে চ্যালেঞ্জ করে। বয়স বাড়তে থাকা প্রোটিনের ফোঁটাগুলো পর্যবেক্ষণ করে দলটি দেখেছে, তন্তুগুলো ফোঁটার প্রোটিন-সমৃদ্ধ ভেতর থেকে বের হয়নি; বরং ফোঁটার পৃষ্ঠ থেকে বৃদ্ধি পেয়ে বাইরের দিকে প্রসারিত হয়েছে। একই সময়ে ফোঁটাগুলো সংকুচিত হয়ে আরও কাচের মতো হয়েছে।
Nature Physics-এ প্রকাশিত এই গবেষণা নিউরোডিজেনারেটিভ রোগের সরাসরি কারণ প্রতিষ্ঠা করে না। তবে, রোগ-সংশ্লিষ্ট প্রোটিনের সঙ্গে যুক্ত তন্তুযুক্ত কাঠামো কীভাবে তরল-সদৃশ প্রোটিন কনডেনসেট থেকে তৈরি হতে পারে, তা বোঝার জন্য এটি একটি নতুন ভৌত মডেল দেয়।
তিন মাত্রায় ফোঁটার বয়স বাড়া পর্যবেক্ষণ
ডক্টরাল গবেষক লিরু ফেং এবং সহকারী অধ্যাপক লুইস জাওয়ার্থের আংশিক নেতৃত্বে লেইডেন দলটি একটি মৌলিক প্রশ্নের উত্তর খুঁজতে শুরু করে: বয়স বাড়লে প্রোটিনের ফোঁটার কী হয়? তাদের পরীক্ষায় ফোঁটাগুলোর আকার ছিল প্রায় 5 মাইক্রোমিটার, যা মানুষের চুলের প্রস্থের আনুমানিক এক-দশমাংশ।
কনফোকাল মাইক্রোস্কোপি ব্যবহার করে গবেষকেরা 12 ঘণ্টা ধরে নমুনাগুলোকে তিন মাত্রায় পর্যবেক্ষণ করেন। এর ফলে প্রাথমিকভাবে তরল-সদৃশ ফোঁটাগুলোর দুটি সম্ভাব্য কঠিন পরিণতি—কাচের মতো অবস্থা এবং তন্তুযুক্ত অবস্থা—দৃশ্যমান ও পরিমাপ করা সম্ভব হয়।
ফলাফল ছিল পাল্টা-স্বজ্ঞাত। সাধারণ ধারণা হতে পারে, যেখানে প্রোটিনের ঘনত্ব সবচেয়ে বেশি, সেই ভেতরের অংশে তন্তু দেখা দেবে। কিন্তু পর্যবেক্ষণে দেখা যায়, তন্তুগুলো ফোঁটার সীমানায় শুরু হয়ে সেখান থেকে দূরে বাইরের দিকে প্রসারিত হয়েছে।
এই পার্থক্য গুরুত্বপূর্ণ, কারণ এটি কনডেনসেটের পৃষ্ঠকে তার বয়স বাড়ার প্রক্রিয়ার একটি সক্রিয় স্থান হিসেবে তুলে ধরে। গবেষকদের ব্যাখ্যায়, তন্তু বৃদ্ধি এবং কাচের মতো হয়ে যাওয়া একই ঘটনার দুটি বর্ণনা নয়। এগুলো দুটি প্রতিদ্বন্দ্বী পথ, যার মাধ্যমে ফোঁটাগুলো পরিবর্তিত হতে পারে।
তন্তু তৈরির পৃষ্ঠ-নির্ভর পথ
জীববিজ্ঞান ও পদার্থবিদ্যায় কনডেনসেট একটি অস্বাভাবিক মধ্যবর্তী অবস্থায় থাকতে পারে। এগুলো প্রবাহিত ও একত্রিত হওয়ার মতো যথেষ্ট তরল-সদৃশ, আবার সময়ের সঙ্গে কঠিন-সদৃশও হয়ে উঠতে পারে। তাদের রূপান্তরের ফলে হয় বিশৃঙ্খল, কাচের মতো পদার্থ, নয়তো আরও সুশৃঙ্খল তন্তুযুক্ত কাঠামো তৈরি হতে পারে।
নতুন পর্যবেক্ষণগুলো এই অবস্থাগুলোকে একটি নির্দিষ্ট ক্রমে যুক্ত করে। ফোঁটা থেকে তন্তু বাইরে বাড়ার সঙ্গে সঙ্গে ফোঁটাটি নিজে ছোট এবং ক্রমশ আরও কাচের মতো হয়েছে। এর থেকে বোঝা যায়, বাইরের তন্তু তৈরিতে ফোঁটার উপাদান ব্যবহৃত হতে পারে এবং অবশিষ্ট উপাদানের ভৌত অবস্থা বদলে যেতে পারে।
তাই এই গবেষণার অবদান কোনো একটি রোগ-প্রক্রিয়া সম্পর্কে দাবি নয়; বরং এই শ্রেণির প্রোটিন ব্যবস্থায় তন্তু বৃদ্ধির একটি প্রস্তাবিত নতুন দৃষ্টান্ত। সময়ের সঙ্গে প্রক্রিয়াটিকে দৃশ্যমান করতে গবেষণা দল সরাসরি চিত্রগ্রহণের সঙ্গে পরিমাণগত বিশ্লেষণ ও মডেলিং যুক্ত করেছে।
এমন একটি ক্ষেত্রে এই পদ্ধতি গুরুত্বপূর্ণ, যেখানে প্রোটিনের অণুবীক্ষণিক অবস্থা কোনো শেষ-পর্যায়ের ছবি দেখে বোঝা কঠিন হতে পারে। একটি স্থিরচিত্রে তন্তু ও ফোঁটা একসঙ্গে দেখা যেতে পারে, কিন্তু সময়-নির্ভর পরীক্ষা দেখাতে পারে তন্তু ফোঁটার ভেতরে তৈরি হয়েছে, প্রান্তে তৈরি হয়েছে, নাকি সম্পূর্ণ অন্য কোনো পথে তৈরি হয়েছে।
কেন এই আবিষ্কার গুরুত্বপূর্ণ
প্রায় এক দশক ধরে বিজ্ঞানীরা জানেন যে প্রোটিন তন্তু তৈরি হওয়া আলঝেইমার রোগ ও ALS-এর মতো নিউরোডিজেনারেটিভ অবস্থার সঙ্গে যুক্ত। তবুও, তরল-সদৃশ কনডেনসেট এবং তন্তুর মধ্যে ভৌত সম্পর্ক এখনও অমীমাংসিত প্রশ্ন।
লেইডেনের ফলাফল সেই প্রশ্নকে আরও নির্দিষ্ট করে। এগুলো দেখায়, অন্তত গবেষণাধীন ব্যবস্থায়, প্রোটিন-সমৃদ্ধ ফোঁটা ও তার আশপাশের পরিবেশের মধ্যবর্তী সীমানা নির্ধারণ করতে পারে তন্তু কোথা থেকে শুরু হবে। কনডেনসেট কীভাবে বয়স বাড়ায়, কোন পরিস্থিতি কাচের মতো হওয়াকে উৎসাহিত করে এবং কোন পরিস্থিতি বাইরের দিকে তন্তু বৃদ্ধিকে উৎসাহিত করে—এসব নিয়ে ভবিষ্যৎ গবেষণায় এই পর্যবেক্ষণ সহায়ক হতে পারে।
এটি আরও দেখায় যে শুধু ঘনত্ব দিয়ে কোনো প্রোটিন পদার্থের আচরণ ব্যাখ্যা করা নাও যেতে পারে। ফোঁটার ভেতরে প্রোটিনের ঘনত্ব বেশি হলেও গবেষকেরা দেখেছেন, তন্তু সেখান থেকে শুরু হয়নি। সীমানার বৈশিষ্ট্য ফোঁটার মূল অংশের বৈশিষ্ট্য থেকে আলাদা বলে মনে হচ্ছে।
রোগ গবেষণায় এর ব্যবহারিক মূল্য নির্ভর করবে আরও জটিল জৈবিক ব্যবস্থায় একই ধরনের পৃষ্ঠ-নির্ভর আচরণ দেখা যায় কি না তার ওপর। বর্তমান প্রতিবেদন বলছে না যে এই পরীক্ষায় বাইরে বাড়তে থাকা তন্তুগুলো নিউরন বা রোগীদের মধ্যে ঘটা সম্পূর্ণ প্রক্রিয়ার পুনরাবৃত্তি করে। তবে, এই সম্পর্কগুলো অনুসন্ধানের জন্য এটি পরীক্ষাযোগ্য একটি কাঠামো দেয়।
বিস্ময়কর পর্যবেক্ষণ থেকে পরীক্ষাযোগ্য মডেল
ভৌতবিজ্ঞানের পদ্ধতি কীভাবে একটি জৈবিক সমস্যাকে স্পষ্ট করতে পারে, এই গবেষণা তার উদাহরণ। প্রোটিন কনডেনসেটকে তরল, কাচের মতো ও তন্তুযুক্ত অবস্থার মধ্যে পরিবর্তন করতে পারে এমন পদার্থ হিসেবে বিবেচনা করে গবেষকেরা এমন একটি পথ শনাক্ত করতে পেরেছেন, যা আগে প্রত্যাশিত ছিল না।
পরবর্তী প্রশ্নগুলো সম্ভবত এই বয়স বাড়ার পথগুলোর মধ্যে প্রতিযোগিতা কী নিয়ন্ত্রণ করে, তা নিয়ে হবে। বাহ্যিক পরিবেশ বা আণবিক বৈশিষ্ট্য যদি নির্ধারণ করে কোনো ফোঁটা কাচের মতো হবে, তন্তু তৈরি করবে, নাকি দুটোই করবে, তাহলে রোগ-সম্পর্কিত প্রোটিন কখন ক্ষতিকর সমাবেশ তৈরি করে, বিজ্ঞানীরা তা আরও ভালোভাবে মানচিত্রে দেখাতে পারবেন।
এখন মূল ফলাফলটি স্পষ্ট: অ্যামাইলয়েড-সদৃশ তন্তুর বৃদ্ধি কোনো কনডেনসেটের সবচেয়ে বেশি প্রোটিন-ঘন অংশ থেকেই শুরু হতে হবে না। লেইডেনের পরীক্ষায় এটি পৃষ্ঠে শুরু হয়ে বাইরের দিকে এগিয়েছে, আর পিছনে থাকা ফোঁটাটি ছোট ও আরও কাচের মতো হয়েছে।
এই নিবন্ধটি Phys.org-এর প্রতিবেদন অবলম্বনে তৈরি। মূল নিবন্ধ পড়ুন।
Originally published on phys.org
