Science · · 3 min read
গবেষণায় সিস্টেইনের বিষক্রিয়ার সঙ্গে মাইটোকন্ড্রিয়ায় অতিরিক্ত লৌহ জমার যোগসূত্র
রকফেলার ইউনিভার্সিটির গবেষণায় দেখানো হয়েছে, অতিরিক্ত সিস্টেইন কীভাবে সঞ্চিত লৌহ মুক্ত করে, মাইটোকন্ড্রিয়াকে ক্ষতিগ্রস্ত করে এবং কোষকে মেরে ফেলে।
একটি গবেষণায় অতিরিক্ত সিস্টেইন কীভাবে কোষের জন্য প্রাণঘাতী হয়ে ওঠে, সেই প্রক্রিয়া শনাক্ত করা হয়েছে: এই অ্যামিনো অ্যাসিড ফ্যারিটিন থেকে লৌহ বের করে মাইটোকন্ড্রিয়ায় প্রবেশ করাতে পারে, যেখানে তা শক্তি উৎপাদন ব্যাহত করে। রকফেলার ইউনিভার্সিটি এই ফলাফল প্রকাশ করেছে এবং গবেষণাটি Nature Metabolism-এ প্রকাশিত হয়েছে। কোষ কেন মুক্ত সিস্টেইনের মাত্রা অস্বাভাবিকভাবে কম রাখে, এই ফলাফল তা ব্যাখ্যা করতে সাহায্য করে।
প্রোটিন গঠনে ব্যবহৃত ২০টি অ্যামিনো অ্যাসিডের একটি হলো সিস্টেইন। এটি কোষের রাসায়নিক ভারসাম্য বজায় রাখা, লৌহ-সালফার ক্লাস্টার তৈরি করা এবং কোষের প্রধান অ্যান্টিঅক্সিডেন্ট গ্লুটাথিয়ন তৈরিতেও যুক্ত। কিন্তু প্রোটিন তৈরির অন্যান্য অ্যামিনো অ্যাসিডের বিপরীতে, সিস্টেইন জমে গেলে তা দ্রুত ক্ষতিকর হয়ে ওঠে।
নতুন গবেষণাটি ইঙ্গিত দিচ্ছে, বিপদের কারণ শুধু সিস্টেইনের রাসায়নিক সক্রিয়তা নয়; লৌহ সঞ্চয় ও পরিবহনের ওপরও এর প্রভাব রয়েছে। সাধারণত ফ্যারিটিনের ভেতরে থাকা লৌহকে মুক্ত করে সিস্টেইন ওই ধাতুকে মাইটোকন্ড্রিয়ায় জমতে বাধ্য করে। এর ফলে যে ক্ষতি হয়, তাতে কোষে শক্তি সরবরাহকারী অঙ্গাণুগুলোর কার্যকারিতা ব্যাহত হয় এবং শেষ পর্যন্ত কোষের মৃত্যু ঘটে।
সংকীর্ণ নিরাপদ পরিসরযুক্ত একটি অপরিহার্য অণু
কোষের সিস্টেইন প্রয়োজন, কিন্তু সাধারণত তারা এর অনেকটা মুক্ত অবস্থায় থাকতে দেয় না। বরং তারা দ্রুত তা ব্যবহার করে গ্লুটাথিয়ন তৈরি করে, যা একই মাত্রার বিষক্রিয়া না ঘটিয়ে অনেক বেশি ঘনত্বে থাকতে পারে।
এই পার্থক্য দীর্ঘদিন ধরে একটি জৈবিক ধাঁধা হয়ে ছিল। সিস্টেইন ও গ্লুটাথিয়ন—দুটিতেই একটি সক্রিয় সালফার গোষ্ঠী রয়েছে, তাই এই রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যের উপস্থিতি দিয়ে তাদের বিপরীত প্রভাবকে সরলভাবে ব্যাখ্যা করা যায়নি। রকফেলার ইউনিভার্সিটির কিভাঞ্চ বিরসয়ের নেতৃত্বে গবেষকেরা বোঝার চেষ্টা করেন, কোষ কেন তাদের প্রধান অ্যান্টিঅক্সিডেন্ট হিসেবে গ্লুটাথিয়নকে বেছে নেয় বলে মনে হয়, অথচ মুক্ত সিস্টেইনকে কঠোরভাবে সীমিত রাখে।
এই প্রশ্নের ব্যবহারিক গুরুত্বও রয়েছে। কিছু গবেষণায় ইঙ্গিত দেওয়া হয়েছে, সিস্টেইন সাপ্লিমেন্টের উপকারিতা থাকতে পারে; তবে গবেষণার ফলাফল কোষকে অ্যামিনো অ্যাসিডটির উচ্চ ঘনত্বের সংস্পর্শে আনার সম্ভাব্য বিপদগুলোর ওপর জোর দেয়। খুব কম সিস্টেইন গ্লুটাথিয়ন উৎপাদন কমিয়ে কোষের মৃত্যুতে ভূমিকা রাখতে পারে; আবার অতিরিক্ত সিস্টেইন লৌহ-সম্পর্কিত একটি পৃথক ধরনের ক্ষতি ঘটাতে পারে।
দলটি একটি জিনোম-ব্যাপী CRISPR স্ক্রিন ব্যবহার করে কোষগুলোর বিভিন্ন জিন নিষ্ক্রিয় করে দেখে, কোন পরিবর্তনগুলো সিস্টেইনের সংস্পর্শে এসেও তাদের বেঁচে থাকতে সাহায্য করে। দুটি সূত্র বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ হয়ে ওঠে। একটি ছিল SLC25A28, যা লৌহকে মাইটোকন্ড্রিয়ায় পরিবহনকারী একটি ট্রান্সপোর্টার তৈরি করে। অন্যটি ফ্যারিটিন ভেঙে ফেলতে সাহায্যকারী প্রোটিনগুলোর সঙ্গে সম্পর্কিত—ফ্যারিটিন হলো তুলনামূলকভাবে নিরাপদ অবস্থায় লৌহ সঞ্চয়ের জন্য দায়ী একটি জটিল গঠন।
এই ফলাফল গবেষকদের সিস্টেইন ও ফ্যারিটিনের মধ্যকার সংযোগের দিকে পরিচালিত করে। পরবর্তী পরীক্ষাগুলো দেখায়, সিস্টেইন ফ্যারিটিনে থাকা লৌহের সঙ্গে বিক্রিয়া করে এবং তাকে এমন একটি অবস্থায় রূপান্তরিত করে, যাতে তা সঞ্চয়-জটিল গঠন থেকে বেরিয়ে যেতে পারে। একই ধরনের সালফার-যুক্ত গোষ্ঠী থাকা সত্ত্বেও গ্লুটাথিয়ন একইভাবে লৌহ মুক্ত করেনি।
লৌহ কোষের শক্তি-উৎপাদন ব্যবস্থার বিরুদ্ধেই কাজ করে
মুক্ত হওয়ার পর লৌহ মাইটোকন্ড্রিয়ায় পরিবাহিত হয়। সেখানে এটি লৌহ-সালফার প্রোটিনগুলোর ক্ষতি করে, যেগুলো মাইটোকন্ড্রিয়ার শক্তি উৎপাদনে সহায়ক বেশ কয়েকটি প্রক্রিয়ার জন্য অপরিহার্য। এসব ব্যবস্থা অচল হয়ে পড়লে শক্তি উৎপাদন ভেঙে পড়ে এবং কোষগুলো মারা যায়।
গবেষকেরা আরও পরীক্ষা করে দেখেন, এই পথ ব্যাহত করলে ক্ষতি ঠেকানো যায় কি না। ফ্যারিটিন থেকে লৌহের মুক্তি বন্ধ করা, অথবা লৌহের মাইটোকন্ড্রিয়ায় প্রবেশ থামিয়ে দেওয়া—দুটিই কোষকে সিস্টেইনের অন্যথায় বিষাক্ত ঘনত্ব থেকে সুরক্ষিত রাখে। এই পরীক্ষাগুলো দেখায়, শুধু সাধারণ রাসায়নিক চাপের কারণে নয়, বরং নির্দিষ্ট ধারাবাহিক ঘটনাপ্রবাহের মাধ্যমে সিস্টেইনের সংস্পর্শ কোষের মৃত্যুর সঙ্গে যুক্ত।
ফলাফলগুলো গ্লুটাথিয়নের প্রতি কোষের পছন্দের একটি বিবর্তনীয় ব্যাখ্যা দেয়। সিস্টেইনকে ওই অ্যান্টিঅক্সিডেন্টের মধ্যে আবদ্ধ করতে শক্তি লাগতে পারে, কিন্তু এর ফলে অ্যামিনো অ্যাসিডটি সঞ্চিত লৌহের সঙ্গে বিক্রিয়া করে মাইটোকন্ড্রিয়াকে বিপন্ন করতে পারে না। এই ব্যাখ্যায়, মুক্ত সিস্টেইনের ক্ষুদ্র ভাণ্ডার বজায় রাখা কোষের শক্তি-উৎপাদনকারী যন্ত্রপাতিকে সুরক্ষিত রাখার একটি প্রতিরক্ষামূলক কৌশল।
ক্যানসার গবেষণায় সম্ভাব্য প্রভাব
এই আবিষ্কার ভবিষ্যতে ক্যানসারের বিপাক নিয়ে গবেষণায় কাজে লাগতে পারে। কিছু ক্যানসার কোষ তাদের পুষ্টি ব্যবহারের ধরন বদলে ফেলে এবং সিস্টেইনের জারিত রূপ অস্বাভাবিকভাবে বেশি পরিমাণে গ্রহণ করে। এর ফলে সম্ভাব্য বিপজ্জনক মাত্রায় সিস্টেইন জমতে পারে; অর্থাৎ ওই কোষগুলোর মাইটোকন্ড্রিয়ায় লৌহ জমা ঠেকাতে কিছু অভিযোজনের প্রয়োজন হতে পারে।
এই প্রতিরক্ষামূলক অভিযোজনগুলো শনাক্ত করা গেলে গবেষকেরা হয়তো তাতে হস্তক্ষেপ করে ক্যানসার কোষের জন্য নির্দিষ্ট একটি দুর্বলতা উন্মোচন করতে পারবেন। গবেষণাটি কোনো চিকিৎসা প্রতিষ্ঠা করছে না, তবে ভবিষ্যৎ অনুসন্ধানের সম্ভাব্য ক্ষেত্র হিসেবে লৌহের ব্যবস্থাপনা এবং মাইটোকন্ড্রিয়ার সুরক্ষার দিকে ইঙ্গিত করছে।
এই মুহূর্তে কাজটি মূলত মৌলিক জীববিজ্ঞানের একটি অগ্রগতি। বিরসয়ের গবেষণাগার কোষ কীভাবে রাসায়নিকভাবে সক্রিয় অণু শনাক্ত ও নিয়ন্ত্রণ করে, তা নিয়ে কাজ চালিয়ে যাচ্ছে; এর মধ্যে ক্যানসার ও অন্যান্য রোগে এসব ব্যবস্থা কীভাবে বদলে যেতে পারে, সেটিও অন্তর্ভুক্ত। গবেষণাটির কেন্দ্রীয় অবদান হলো দেখানো, সিস্টেইনের পরিমাণ কম রাখা কেন অপরিহার্য হতে পারে: নিয়ন্ত্রণহীন সিস্টেইন লৌহকে মুক্ত করে দিতে পারে, আর সেই লৌহ কোষকে জীবিত রাখার যন্ত্রপাতিকে অচল করে দিতে পারে।