গন্ধের অনুভূতি তৈরি করা: আমাদের গন্ধের অনুভূতি বোঝানো
গন্ধের প্রথম আণবিক চিত্রগুলি অভিনব গন্ধ তৈরির দরজা খুলে দেয়।
তারিখ: ১৫ মার্চ, ২০২৩
সূত্র: ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয় - সান ফ্রান্সিসকো
সারাংশ: ঘ্রাণ সম্পর্কে আমাদের বোঝার একটি দীর্ঘস্থায়ী অচলাবস্থা ভেঙে, বিজ্ঞানীরা প্রথম আণবিক-স্তরের, 3D ছবি তৈরি করেছেন যে কীভাবে একটি গন্ধের অণু মানুষের গন্ধযুক্ত রিসেপ্টরকে সক্রিয় করে, গন্ধের অনুভূতি বোঝার ক্ষেত্রে একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ।
ঘ্রাণ সম্পর্কে আমাদের বোঝার একটি দীর্ঘস্থায়ী অচলাবস্থা ভেঙ্গে, UC সান ফ্রান্সিসকো (UCSF) এর বিজ্ঞানীরা প্রথম আণবিক-স্তরের, 3D ছবি তৈরি করেছেন যে কীভাবে একটি গন্ধের অণু মানুষের গন্ধযুক্ত রিসেপ্টরকে সক্রিয় করে, গন্ধের অনুভূতি বোঝার ক্ষেত্রে একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ।
প্রকৃতিতে ১৫ মার্চ, ২০২৩ তারিখে অনলাইনে প্রদর্শিত অনুসন্ধানগুলি সুগন্ধি, খাদ্য বিজ্ঞান এবং এর বাইরেও গন্ধের বিজ্ঞানের প্রতি আগ্রহকে পুনরুজ্জীবিত করার জন্য প্রস্তুত। গন্ধযুক্ত রিসেপ্টর - প্রোটিন যা ঘ্রাণ কোষের পৃষ্ঠে গন্ধের অণুগুলিকে আবদ্ধ করে - আমাদের দেহে রিসেপ্টরগুলির বৃহত্তম, সবচেয়ে বৈচিত্র্যময় পরিবারের অর্ধেক তৈরি করে; তাদের একটি গভীর উপলব্ধি জৈবিক প্রক্রিয়াগুলির একটি পরিসর সম্পর্কে নতুন অন্তর্দৃষ্টির পথ তৈরি করে।
ফার্মাসিউটিক্যাল কেমিস্ট্রির একজন সহযোগী অধ্যাপক এবং গবেষণার একজন সিনিয়র লেখক আশিস মাঙ্গলিক, এমডি, পিএইচডি বলেছেন, "কিছু সময়ের জন্য এটি একটি বিশাল লক্ষ্য ছিল।" তিনি বলেন, স্বপ্নটি হল শত শত গন্ধযুক্ত রিসেপ্টরগুলির সাথে হাজার হাজার ঘ্রাণ অণুর মিথস্ক্রিয়া ম্যাপ করা, যাতে একজন রসায়নবিদ একটি অণু ডিজাইন করতে পারে এবং এটির গন্ধ কেমন হবে তা ভবিষ্যদ্বাণী করতে পারে।
"কিন্তু আমরা এই মানচিত্রটি তৈরি করতে পারিনি কারণ, একটি ছবি ছাড়া, আমরা জানি না কিভাবে গন্ধের অণুগুলি তাদের সংশ্লিষ্ট গন্ধ রিসেপ্টরগুলির সাথে প্রতিক্রিয়া করে," মাঙ্গলিক বলেন।
একটি ছবি পনিরের গন্ধ পেইন্টস
গন্ধ প্রায় 400 অনন্য রিসেপ্টর জড়িত। আমরা শনাক্ত করতে পারি এমন শত-সহস্র ঘ্রাণের প্রতিটিই বিভিন্ন গন্ধের অণুর মিশ্রণে তৈরি। প্রতিটি ধরণের অণু রিসেপ্টরগুলির একটি অ্যারে দ্বারা সনাক্ত করা যেতে পারে, প্রতিবার নাক দিয়ে নতুন কিছু বলার সময় মস্তিষ্কের সমাধান করার জন্য একটি ধাঁধা তৈরি করে।
ডিউক ইউনিভার্সিটির আণবিক জেনেটিক্স এবং মাইক্রোবায়োলজির অধ্যাপক এবং মাংলিকের ঘনিষ্ঠ সহযোগী হিরোকি মাতসুনামি, পিএইচডি বলেছেন, "এটি একটি জ্যা তৈরি করার জন্য একটি পিয়ানোতে কীগুলি আঘাত করার মতো।" গত দুই দশক ধরে মাতসুনামির কাজ গন্ধের অনুভূতির পাঠোদ্ধারের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করেছে। "একটি গন্ধযুক্ত রিসেপ্টর কীভাবে একটি গন্ধকে আবদ্ধ করে তা দেখে ব্যাখ্যা করে যে এটি কীভাবে মৌলিক স্তরে কাজ করে।"
সেই ছবি তৈরি করার জন্য, মাংলিকের ল্যাব ক্রাইও-ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (ক্রাইও-ইএম) নামে এক ধরনের ইমেজিং ব্যবহার করেছে, যা গবেষকদের পারমাণবিক গঠন দেখতে এবং প্রোটিনের আণবিক আকারগুলি অধ্যয়ন করতে দেয়। কিন্তু মাঙ্গলিকের দল গন্ধযুক্ত রিসেপ্টরকে একটি ঘ্রাণ অণুকে আবদ্ধ করার আগে কল্পনা করতে পারে, তাদের প্রথমে রিসেপ্টর প্রোটিনের পর্যাপ্ত পরিমাণ বিশুদ্ধ করতে হবে।
গন্ধযুক্ত রিসেপ্টরগুলি কুখ্যাতভাবে চ্যালেঞ্জিং, কেউ কেউ বলে যে এই ধরনের উদ্দেশ্যে ল্যাবে তৈরি করা অসম্ভব।
মাঙ্গলিক এবং মাতসুনামি দলগুলি একটি গন্ধযুক্ত রিসেপ্টর সন্ধান করেছিল যা শরীর এবং নাক উভয়েই প্রচুর ছিল, ভেবেছিল যে এটি কৃত্রিমভাবে তৈরি করা সহজ হতে পারে এবং এমন একটি যা জলে দ্রবণীয় গন্ধ সনাক্ত করতে পারে। তারা OR51E2 নামক একটি রিসেপ্টরের উপর বসতি স্থাপন করেছিল, যা প্রোপিওনেটের প্রতিক্রিয়া জানাতে পরিচিত - একটি অণু যা সুইস পনিরের তীব্র গন্ধে অবদান রাখে।
কিন্তু এমনকি OR51E2 ল্যাবে তৈরি করা কঠিন প্রমাণিত হয়েছে। সাধারণ ক্রাইও-ইএম পরীক্ষায় পারমাণবিক-স্তরের ছবি তৈরি করতে এক মিলিগ্রাম প্রোটিনের প্রয়োজন হয়, কিন্তু সহ-প্রথম লেখক ক্রিশ্চিয়ান বিলেসবোয়েল, পিএইচডি, মাঙ্গলিক ল্যাবের একজন সিনিয়র বিজ্ঞানী, OR51E2-এর এক মিলিগ্রামের মাত্র ১/১০০ ভাগ ব্যবহার করার পন্থা তৈরি করেছেন। নাগালের মধ্যে রিসেপ্টর এবং গন্ধের স্ন্যাপশট।
"আমরা বেশ কিছু প্রযুক্তিগত অচলাবস্থা কাটিয়ে উঠতে পেরেছি যা দীর্ঘ সময় ধরে ক্ষেত্রটিকে স্তব্ধ করে দিয়েছে," বিলেসবেয়েল বলেছেন। "এটি করার ফলে আমরা একটি গন্ধ সনাক্ত করার মুহুর্তে মানব গন্ধযুক্ত রিসেপ্টরের সাথে সংযোগকারী একটি গন্ধের প্রথম আভাস পেতে পারি।"
এই আণবিক স্ন্যাপশটটি দেখিয়েছে যে প্রোপিওনেট OR51E2 এর সাথে শক্তভাবে আটকে থাকে যা গন্ধ এবং রিসেপ্টরের মধ্যে একটি খুব নির্দিষ্ট ফিট করার জন্য ধন্যবাদ। বিপদের জন্য একজন পাহারাদার হিসাবে ঘ্রাণতন্ত্রের কর্তব্যগুলির মধ্যে একটির সাথে খোজা হাসিখুশি।
প্রোপিওনেট সুইস পনিরের সমৃদ্ধ, বাদামের সুগন্ধে অবদান রাখলেও, এর গন্ধ অনেক কম ক্ষুধার্ত।
"এই রিসেপ্টরটি প্রোপিওনেট বোঝার চেষ্টা করার জন্য লেজারের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে এবং কখন খাদ্য খারাপ হয়ে গেছে তা সনাক্ত করতে সাহায্য করার জন্য বিবর্তিত হতে পারে," মাংলিক বলেছেন। মেনথল বা ক্যারাওয়ের মতো আনন্দদায়ক গন্ধের রিসেপ্টরগুলি গন্ধের সাথে আরও আলগাভাবে যোগাযোগ করতে পারে, তিনি অনুমান করেছিলেন।
শুধু একটি হুইফ
এক সময়ে প্রচুর সংখ্যক রিসেপ্টর নিয়োগের পাশাপাশি, গন্ধের অনুভূতির আরেকটি আকর্ষণীয় গুণ হল আমাদের অল্প পরিমাণে গন্ধ সনাক্ত করার ক্ষমতা যা আসতে পারে এবং যেতে পারে। প্রোপিওনেট কীভাবে এই রিসেপ্টরটিকে সক্রিয় করে তা তদন্ত করার জন্য, সিটি অফ হোপের সহযোগিতায় তালিকাভুক্ত পরিমাণগত জীববিজ্ঞানী নাগরাজন বৈদেহী, পিএইচডি, যিনি প্রোপিওনেট দ্বারা কীভাবে OR51E2 চালু হয় তার সিমুলেট এবং সিনেমা তৈরি করতে পদার্থবিজ্ঞান-ভিত্তিক পদ্ধতি ব্যবহার করেছিলেন।
বৈদেহী বলেন, "আমরা কম্পিউটারের সিমুলেশনগুলি করেছি তা বোঝার জন্য যে প্রোপিওনেট কিভাবে একটি পারমাণবিক স্তরে রিসেপ্টরের আকৃতি পরিবর্তন করে।" "এই আকৃতির পরিবর্তনগুলি কীভাবে গন্ধযুক্ত রিসেপ্টর কোষের সংকেত প্রক্রিয়া শুরু করে যা আমাদের গন্ধের অনুভূতির দিকে নিয়ে যায় তাতে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।"
দলটি এখন অন্যান্য গন্ধযুক্ত-রিসেপ্টর জোড়া অধ্যয়ন করার জন্য এবং রিসেপ্টরগুলির সাথে সম্পর্কিত অ-ঘ্রাণজ জীববিজ্ঞান বোঝার জন্য আরও দক্ষ কৌশল বিকাশ করছে, যা প্রোস্টেট ক্যান্সার এবং অন্ত্রে সেরোটোনিন নিঃসরণে জড়িত।
মাঙ্গলিক এমন একটি ভবিষ্যতের কল্পনা করেছেন যেখানে একটি রাসায়নিকের আকৃতি কীভাবে একটি উপলব্ধিমূলক অভিজ্ঞতার দিকে পরিচালিত করে তা বোঝার উপর ভিত্তি করে অভিনব গন্ধ ডিজাইন করা যেতে পারে, যেভাবে আজ ফার্মাসিউটিক্যাল রসায়নবিদরা রোগ-সৃষ্টিকারী প্রোটিনের পারমাণবিক আকারের উপর ভিত্তি করে ওষুধ ডিজাইন করেন তার বিপরীতে নয়।
"আমরা বছরের পর বছর ধরে এই সমস্যাটি মোকাবেলার স্বপ্ন দেখেছি," তিনি বলেছিলেন। "আমাদের কাছে এখন আমাদের প্রথম পায়ের আঙুল রয়েছে, গন্ধের অণুগুলি কীভাবে আমাদের গন্ধযুক্ত রিসেপ্টরগুলির সাথে আবদ্ধ হয় তার প্রথম আভাস। আমাদের জন্য, এটি কেবল শুরু।"
Funding: This work was supported by NIH grants R01DC020353, K99DC018333 and the UCSF Program for Breakthrough Biomedical Research, funded in part by the Sandler Foundation. Cryo-EM equipment at UCSF is partially supported by NIH grants S10OD020054 and S10OD021741. For other funding, please see the paper.
Story Source:
Materials provided by University of California - San Francisco. Note: Content may be edited for style and length.
Journal Reference:
- Christian B. Billesbølle, Claire A. de March, Wijnand J. C. van der Velden, Ning Ma, Jeevan Tewari, Claudia Llinas del Torrent, Linus Li, Bryan Faust, Nagarajan Vaidehi, Hiroaki Matsunami, Aashish Manglik. Structural basis of odorant recognition by a human odorant receptor. Nature, 2023; DOI: 10.1038/s41586-023-05798-y
Cite This Page:
No comments: