Knotted protein
গাঁটযুক্ত প্রোটিন হল এমন প্রোটিন যার মেরুদণ্ড একটি গাঁটে জড়িয়ে থাকে। উভয় প্রান্ত থেকে একটি প্রোটিন চেইন টানার কথা কল্পনা করা যেতে পারে, যেন উভয় প্রান্ত থেকে একটি স্ট্রিং টানছে। যখন একটি গাঁটযুক্ত প্রোটিন উভয় প্রান্ত থেকে "টানা" হয়, তখন এটি বিচ্ছিন্ন হয় না। নটযুক্ত প্রোটিনগুলি খুব বিরল, প্রোটিন ডেটা ব্যাঙ্কে প্রোটিনের মাত্র এক শতাংশ তৈরি করে এবং তাদের ভাঁজ করার প্রক্রিয়া এবং কার্যকারিতা ভালভাবে বোঝা যায় না। যদিও পরীক্ষামূলক এবং তাত্ত্বিক গবেষণা রয়েছে যা কিছু উত্তরের ইঙ্গিত দেয়, তবুও এই প্রশ্নগুলির পদ্ধতিগত উত্তর এখনও পাওয়া যায়নি। যদিও প্রোটিন নট সনাক্ত করার জন্য বেশ কয়েকটি গণনামূলক পদ্ধতি তৈরি করা হয়েছে, তবুও এক্স-রে কাঠামো বা অ-মানক পিডিবি বিন্যাসে অনুপস্থিত অবশিষ্টাংশ বা চেইন ব্রেকগুলির কারণে প্রয়োজনীয় ম্যানুয়াল হস্তক্ষেপ ছাড়াই প্রোটিন নট সনাক্ত করার কোনও সম্পূর্ণ স্বয়ংক্রিয় পদ্ধতি এখনও নেই। প্রোটিনে আবিষ্কৃত বেশিরভাগ গাঁট গভীর ট্রেফয়েল (31) গাঁট। চিত্র আটটি গিঁট (41), তিন-বাঁকানো গিঁট (52) এবং স্টিভেডোর গিঁট (61) আবিষ্কৃত হয়েছে। সম্প্রতি, প্রোটিন কাঠামোর পূর্বাভাস দেওয়ার জন্য মেশিন লার্নিং কৌশলগুলির ব্যবহারের ফলে 63টি গিঁটের অত্যন্ত সঠিক ভবিষ্যদ্বাণী করা হয়েছে। উপরন্তু, একই কৌশল ব্যবহার করে, যৌগিক গাঁট (যথা 31#31) পাওয়া গেছে। গাণিতিকভাবে, একটি গিঁটকে ত্রিমাত্রিক স্থানের একটি উপসেট হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয় যা একটি বৃত্তের সমরূপ। এই সংজ্ঞা অনুসারে, একটি গিঁটকে অবশ্যই একটি বদ্ধ লুপে থাকতে হবে, অন্যদিকে গিঁটযুক্ত প্রোটিনগুলি খোলা, অনাবৃত শৃঙ্খলের মধ্যে বিদ্যমান। গাঁটযুক্ত প্রোটিনে গাণিতিক গাঁট তত্ত্ব প্রয়োগ করার জন্য, একটি কৃত্রিম বদ্ধ লুপ তৈরি করতে বিভিন্ন কৌশল ব্যবহার করা যেতে পারে। এই ধরনের একটি কৌশল হল একটি ভার্চুয়াল বন্ডের মাধ্যমে প্রোটিনের এন-এবং সি-টার্মিনির সাথে সংযুক্ত হওয়ার জন্য অসীম দূরত্বে স্থানের একটি বিন্দু বেছে নেওয়া, এইভাবে প্রোটিনকে একটি বদ্ধ লুপ হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে। এই ধরনের আরেকটি কৌশল হল যাদৃচ্ছিক পদ্ধতি ব্যবহার করা যা এলোমেলো বন্ধ তৈরি করে। গাঁটের গভীরতা একটি প্রোটিন গিঁটের গভীরতা প্রোটিনের গাঁট বাঁধা প্রতিরোধ করার ক্ষমতার সাথে সম্পর্কিত। একটি গভীর গিঁট সংরক্ষণ করা হয় যদিও উভয় প্রান্ত থেকে উল্লেখযোগ্য সংখ্যক অবশিষ্টাংশ অপসারণ গিঁটকে ধ্বংস করে না। গাঁট ধ্বংস না করে যত বেশি অবশিষ্টাংশ অপসারণ করা যায়, গাঁট তত গভীর হয়। গাঁট গঠন একটি স্ট্রিং দিয়ে কীভাবে গাঁট তৈরি করা যেতে পারে তা বিবেচনা করে, গাঁটযুক্ত প্রোটিনের ভাঁজ করার জন্য প্রথমে একটি লুপ গঠন করা উচিত এবং তারপরে লুপের মাধ্যমে একটি টার্মিনাসের থ্রেডিং করা উচিত। এটিই একমাত্র টপোলজিক্যাল উপায় যার মাধ্যমে ট্রেফয়েল গিঁট তৈরি করা যেতে পারে। আরও জটিল গাঁটের জন্য, তাত্ত্বিকভাবে লুপটি নিজের চারপাশে একাধিকবার ঘোরানো সম্ভব, যার অর্থ চেইনের একটি প্রান্ত কমপক্ষে একবার মোড়ানো হয় এবং তারপরে থ্রেডিং ঘটে। একটি তাত্ত্বিক গবেষণায় আরও দেখা গেছে যে, একটি লুপের মাধ্যমে সি-টার্মিনাস থ্রেডিং এবং প্রথম লুপের উপর আরেকটি লুপ উল্টানোর মাধ্যমে একটি 6-1 গিঁট তৈরি হতে পারে, পাশাপাশি সি-টার্মিনাস উভয় লুপের মধ্য দিয়ে থ্রেডিং করতে পারে যা আগে একে অপরের উপর উল্টে গেছে। রাইবোজোমের সাথে নেসেন্ট চেইনের মিথস্ক্রিয়া দ্বারা গাঁটযুক্ত প্রোটিনের ভাঁজকে ব্যাখ্যা করা যেতে পারে। বিশেষত, রাইবোজোম পৃষ্ঠের সাথে চেইনের সাদৃশ্যের ফলে লুপ তৈরি হতে পারে, যা পরবর্তী সময়ে একটি নতুন চেইন দ্বারা থ্রেড করা হতে পারে। এই ধরনের প্রক্রিয়াটি সবচেয়ে গভীরভাবে গাঁট বাঁধা প্রোটিনের জন্য যুক্তিসঙ্গত বলে প্রমাণিত হয়েছিল। ইয়িবকে এবং ওয়াইবিএ, ট্রেফয়েল নটযুক্ত গিঁটযুক্ত প্রোটিন নিয়ে পরীক্ষামূলক গবেষণা হয়েছে। এটি প্রতিষ্ঠিত হয়েছে যে এই গাঁটযুক্ত প্রোটিনগুলি ধীরে ধীরে ভাঁজ হয় এবং ভাঁজ করার ক্ষেত্রে গাঁট বাঁধা হল হার সীমাবদ্ধ করার পদক্ষেপ। আরেকটি পরীক্ষামূলক গবেষণায়, একটি 91-অবশিষ্টাংশ-দীর্ঘ প্রোটিন ইয়িবকে এবং ওয়াইবিএর প্রান্তের সাথে সংযুক্ত করা হয়েছিল। উভয় প্রান্তের সঙ্গে প্রোটিন সংযুক্ত করলে গাঁটটি ধ্বংস হওয়ার আগে প্রতিটি প্রান্তের উপর প্রায় 125টি অপসারণযোগ্য অবশিষ্টাংশ সহ একটি গভীর গাঁট তৈরি হয়। তবুও দেখা গেছে যে ফলস্বরূপ প্রোটিনগুলি স্বতঃস্ফূর্তভাবে ভাঁজ হতে পারে। সংযুক্ত প্রোটিনগুলি YibK এবং YbeA-এর তুলনায় আরও দ্রুত ভাঁজ হতে দেখা গেছে, তাই ভাঁজ করার সময় তারা YibK এবং YbeA-এর উভয় প্রান্তে প্লাগ হিসাবে কাজ করবে বলে আশা করা হচ্ছে। এটি দেখা গেছে যে এন-টার্মিনাসের সাথে প্রোটিন সংযুক্ত করা ভাঁজ করার গতি পরিবর্তন করে না, তবে সি-টার্মিনাসের সাথে সংযুক্তি ভাঁজ করার গতি কমিয়ে দেয়, যা ইঙ্গিত করে যে থ্রেডিং ইভেন্টটি সি-টার্মিনাস এ ঘটে। চ্যাপেরোনগুলি, যদিও প্রোটিন গাঁট বাঁধার সুবিধার্থে, প্রোটিনের স্ব-গঠনে গুরুত্বপূর্ণ নয়। প্রোটিনের অন্যান্য টপোলজিক্যালি জটিল কাঠামো গাঁটযুক্ত প্রোটিনের শ্রেণীতে কেবল কাঠামো থাকে, যার জন্য মেরুদণ্ড, বন্ধ হওয়ার পরে একটি গাঁটযুক্ত লুপ গঠন করে। যাইহোক, কিছু প্রোটিনে "অভ্যন্তরীণ গাঁট" থাকে যাকে স্লিপনট বলা হয়, অর্থাৎ। একটি বন্ধনীযুক্ত সাবচেইন ধারণকারী বন্ধনীবিহীন কাঠামো। আরেকটি টপোলজিক্যালি জটিল কাঠামো হল সমযোজী লুপ দ্বারা গঠিত সংযোগ, যা ডাইসালফাইড সেতু দ্বারা বন্ধ। প্রোটিনে তিন ধরনের ডাইসালফাইড-ভিত্তিক সংযোগ চিহ্নিত করা হয়েছিলঃ হপফ লিঙ্কের দুটি সংস্করণ (কাইরালিটিতে ভিন্ন) এবং সলোমন লিঙ্কের একটি সংস্করণ। সমযোজী সেতু দিয়ে শৃঙ্খলের অংশটি বন্ধ করার ফলে উদ্ভূত আরেকটি জটিল কাঠামো হল জটিল লাসো প্রোটিন, যার জন্য সময়োজী লুপটি শৃঙ্খল দ্বারা এক বা একাধিকবার থ্রেড করা হয়। ডাইসালফাইড সেতুর অস্তিত্বের ফলে উদ্ভূত আরেকটি জটিল কাঠামো হল সিস্টাইন নট, যার জন্য দুটি ডাইসালফাইড সেতু একটি বদ্ধ, সমযোজী লুপ গঠন করে, যা তৃতীয় চেইন দ্বারা থ্রেড করা হয়। মোটিফের নামে "গিঁট" শব্দটি বিভ্রান্তিকর, কারণ মোটিফটিতে কোনও বন্ধ চক্র থাকে না। উপরন্তু, সাধারণভাবে সিস্টিন গাঁটের গঠন একটি গাঁটবিহীন প্রোটিনের ভাঁজ থেকে আলাদা নয় শুধুমাত্র একটি চেইন বন্ধ করা ছাড়াও, স্ফটিক কাঠামোতে উপস্থিত সমস্ত চেইনের জন্য চেইন ক্লোজার পদ্ধতিও সম্পাদন করা যেতে পারে। কিছু ক্ষেত্রে কেউ কেউ অ-তুচ্ছভাবে সংযুক্ত কাঠামো অর্জন করে, যাকে সম্ভাবনাময় সংযোগ বলা হয়। মূল শৃঙ্খলের টুকরো এবং ডাইসালফাইড সেতু এবং আয়নগুলির মাধ্যমে মিথস্ক্রিয়া দ্বারা গঠিত প্রোটিনের লুপগুলিও বিবেচনা করা যেতে পারে। এই ধরনের লুপগুলি গাঁটবিহীন প্রধান চেইন সহ কাঠামোর মধ্যেও ফর্ম লিঙ্কগুলির গাঁটযুক্ত হতে পারে। প্রথম আবিষ্কার মার্ক এল ম্যানসফিল্ড 1994 সালে প্রস্তাব করেছিলেন যে প্রোটিনে নট থাকতে পারে। তিনি মেরুদণ্ডের আলফা কার্বনের ভরের কেন্দ্রে ভরের কেন্দ্র এবং ভরের কেন্দ্র থেকে সবচেয়ে দূরে অবস্থিত ক্যালফার মধ্যবর্তী দূরত্বের দ্বিগুণ ব্যাসার্ধ সহ একটি গোলক তৈরি করে এবং গোলকের পৃষ্ঠে দুটি এলোমেলো বিন্দুর নমুনা নিয়ে প্রোটিনকে অনির্দিষ্ট স্কোর দিয়েছিলেন। তিনি গোলকের পৃষ্ঠে (বড় বৃত্তের বৃত্ত) একটি জিওডেসিক ট্রেস করে দুটি বিন্দুকে সংযুক্ত করেছিলেন এবং তারপরে প্রোটিন চেইনের প্রতিটি প্রান্তকে এই পয়েন্টগুলির মধ্যে একটির সাথে সংযুক্ত করেছিলেন। এই পদ্ধতিটি 100 বার পুনরাবৃত্তি করলে এবং গাণিতিক অর্থে গাঁটটি নষ্ট হওয়ার সময় গণনা করলে অঙ্কিত হয় না। হিউম্যান কার্বনিক অ্যানহাইড্রেজের কম আনকনট স্কোর (22) রয়েছে বলে চিহ্নিত করা হয়েছিল। কাঠামোটি দৃশ্যমানভাবে পরিদর্শন করার পরে দেখা গেছে যে গিঁটটি অগভীর ছিল, যার অর্থ উভয় প্রান্ত থেকে কয়েকটি অবশিষ্টাংশ অপসারণ গিঁটটিকে ধ্বংস করে দেয়। 2000 সালে, উইলিয়াম আর. টেলর একটি অ্যালগরিদম ব্যবহার করে অ্যাসিটোহাইড্রক্সি অ্যাসিড আইসোমেরোরেডাক্টেস (পিডিবি আইডিঃ 1ওয়াইভিই)-এর একটি গভীর গাঁট চিহ্নিত করেন, যা প্রোটিন শৃঙ্খলকে মসৃণ করে এবং গাঁটগুলিকে আরও দৃশ্যমান করে তোলে। অ্যালগরিদম উভয় প্রান্তকে স্থির রাখে এবং প্রতিটি অবশিষ্টাংশের স্থানাঙ্ককে পার্শ্ববর্তী অবশিষ্টাংশের স্থানাঙ্কের গড় পুনরাবৃত্তভাবে বরাদ্দ করে। এটি নিশ্চিত করতে হবে যে শিকলগুলি যেন একে অপরের মধ্য দিয়ে না যায়, অন্যথায় ক্রসিং এবং তাই গিঁটটি ধ্বংস হয়ে যেতে পারে। যদি কোনও গিঁট না থাকে, তবে অ্যালগরিদম অবশেষে একটি সরলরেখা তৈরি করে যা উভয় প্রান্তকে যুক্ত করে। একটি প্রোটিনে গাঁটের কার্যকারিতা সম্পর্কে গবেষণা গাঁটের কার্যকারিতা সম্পর্কে কিছু প্রস্তাব দেওয়া হয়েছে যে এটি তাপীয় এবং গতিগত স্থায়িত্ব বাড়িয়ে তুলতে পারে। একটি বিশেষ পরামর্শ ছিল যে মানব ইউবিকুইটিন হাইড্রোলেজের জন্য, যার মধ্যে 5 থেকে 2 টি গিঁট রয়েছে, গিঁটের উপস্থিতি এটিকে প্রোটিয়াসোমে টানতে বাধা দিতে পারে। যেহেতু এটি একটি ডিউবিক্ভিটিনেটিং এনজাইম, তাই এটি প্রায়শই প্রোটিনের কাছাকাছি পাওয়া যায় যা শীঘ্রই প্রোটিসোম দ্বারা অবনমিত হয় এবং তাই এটি নিজেই অবনমিত হওয়ার ঝুঁকির সম্মুখীন হয়। অতএব, গিঁটের উপস্থিতি একটি প্লাগ হিসাবে কাজ করতে পারে যা এটিকে বাধা দেয়। এই ধারণাটি কম্পিউটার সিমুলেশন সহ ওয়াইবিএ এবং ওয়াইবকে-এর মতো অন্যান্য প্রোটিনের উপর আরও বিশ্লেষণ করা হয়েছিল। একটি ছিদ্রের মধ্যে টানলে গাঁটগুলি শক্ত হয়ে যায় বলে মনে হয় এবং যে শক্তি দিয়ে সেগুলি টানা হয় তার উপর নির্ভর করে তারা হয় আটকে যায় এবং ছিদ্রটিকে অবরুদ্ধ করে দেয়, যার সাদৃশ্য শক্তিশালী টান শক্তির সাথে বৃদ্ধি পায়, অথবা একটি ছোট টান শক্তির ক্ষেত্রে একটি টার্মিনাস গাঁট থেকে টেনে বের করার সাথে সাথে তারা বিচ্ছিন্ন হয়ে যেতে পারে। গভীর গাঁটের জন্য, ছিদ্রটি অবরুদ্ধ হওয়ার সম্ভাবনা বেশি, কারণ অনেক বেশি অবশিষ্টাংশ রয়েছে যা গাঁটের মধ্য দিয়ে টানতে হয়। আরেকটি তাত্ত্বিক গবেষণায় দেখা গেছে যে, মডেলযুক্ত গাঁটযুক্ত প্রোটিন তাপীয়ভাবে স্থিতিশীল ছিল না, তবে এটি গতিবিদ্যার দিক থেকে স্থিতিশীল ছিল। এটিও দেখানো হয়েছিল যে প্রোটিনের গাঁটটি চেইনের হাইড্রোফোবিক এবং হাইড্রোফিলিক অংশগুলির প্রান্তে স্থান তৈরি করে, যা সক্রিয় সাইটগুলির জন্য বৈশিষ্ট্যযুক্ত। এটি ব্যাখ্যা করতে পারে যে কেন 80 শতাংশেরও বেশি গাঁটযুক্ত প্রোটিন এনজাইম। কিছু স্থানীয় প্রোগ্রাম এবং বেশ কয়েকটি ওয়েব সার্ভার পাওয়া যায়, যা প্রোটিন নট সনাক্ত করার জন্য জটিল কাঠামো এবং বিশ্লেষণ সরঞ্জামগুলির জন্য সুবিধাজনক অনুসন্ধান পরিষেবা প্রদান করে। আরও দেখুন জটিল লাসো প্রোটিন রেফারেন্স বাহ্যিক লিঙ্ক পিকেএনওটি প্রোটিন নটস নটপ্রোট-গাঁট সনাক্তকরণের জন্য পরিচিত (স্লিপ) গাঁটযুক্ত কাঠামো এবং সার্ভারের ডাটাবেস প্রোটিন গণনামূলক জীববিজ্ঞান