নতুন মাইক্রোস্কোপি কৌশল অ্যামাইলয়েড বিটা প্রোটিনের গতিশীল গঠন প্রকাশ করে

অ্যামাইলয়েড বিটা (A-β) সমষ্টি হল প্রোটিন জট যা আলঝাইমার রোগের মতো নিউরোডিজেনারেটিভ রোগের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে যুক্ত। যাইহোক, যদিও A-β মনোযোগের কেন্দ্রবিন্দু হতে চলেছে, গবেষকরা সম্পূর্ণরূপে বুঝতে সক্ষম হননি কিভাবে A-β একত্রিত হয় এবং ভেঙে যায়।

“মানুষের মস্তিষ্ক সহ বিভিন্ন পরিবেশে A-β যেভাবে আচরণ করে, তা হল অধরা৷

“বৃদ্ধি এবং পতনের বোঝাপড়া এখনও পুরোপুরি বিকশিত হয়নি,” তিনি যোগ করেছেন।

এটি পরিবর্তন হতে চলেছে, সম্প্রতি ওয়াশিংটনের ম্যাককেলভে স্কুল অফ ইঞ্জিনিয়ারিং বিশ্ববিদ্যালয়ের প্রেস্টন এম গ্রিন ডিপার্টমেন্ট অফ ইলেকট্রিক্যাল অ্যান্ড সিস্টেম ইঞ্জিনিয়ারিং (ইএসই) এর সহযোগী অধ্যাপক ম্যাথিউ লিউ-এর গবেষণাগারে সান এবং সহকর্মীদের দ্বারা প্রকাশিত গবেষণার জন্য ধন্যবাদ৷ .

এই ধরনের কাজে প্রথমবারের মতো, সূর্য এবং সহকর্মীরা অ্যামাইলয়েড ফাইব্রিলের বিটা-শীট সমাবেশে পরিবর্তন পরিমাপ করতে সক্ষম হয়েছিল, প্রোটিন সমষ্টির মৌলিক বিম। পূর্ববর্তী উচ্চ-রেজোলিউশন মাইক্রোস্কোপি অধ্যয়নগুলি শুধুমাত্র স্ট্যাটিক চিত্রগুলি পেতে পারে।

আমরা বিশেষভাবে A-β এর ​​অন্তর্নিহিত কাঠামোর গতিবিদ্যা অধ্যয়ন করতে চেয়েছিলাম যা সামগ্রিক আকারে পরিবর্তনের পরিবর্তে আমরা যে পরিবর্তনগুলি দেখি তার জন্য দায়ী হতে পারে।

ব্রায়ান সান

একটি উপমা হিসাবে লেগো ব্যবহার করে, লিউ উল্লেখ করেছেন যে বর্তমান ইমেজিং প্রযুক্তি আপনাকে একটি সম্পূর্ণ লেগো বিল্ডিং দেখাতে পারে, তবে প্রতিটি ইট কীভাবে সংগঠিত হয় তা নয়।

“একটি একক প্রোটিন সবসময় তার পরিবেশের সাথে পরিবর্তিত হয়,” লু বলেন। “এটি নির্দিষ্ট লেগো ইটগুলির মতো যা অন্যান্য ইটের আকৃতি পরিবর্তন করে। প্রোটিন গঠনের পরিবর্তন এবং একত্রে একত্রিত হওয়া নিউরোজেনিক রোগের জটিলতায় অবদান রাখে।”

লু-এর ল্যাব একটি নতুন ইমেজিং কৌশল তৈরি করেছে যা তাদের জৈবিক সিস্টেমে পূর্বে অদেখা ন্যানোস্ট্রাকচারগুলির অভিযোজন এবং অন্যান্য মিনিটের বিবরণ দেখতে দেয়। তাদের কৌশল – একক অণু ওরিয়েন্টেশন লোকালাইজেশন মাইক্রোস্কোপি (SMOLM) – Aβ42, একটি A-বিটা পেপটাইডের নীচে পেপটাইড শীটগুলি কল্পনা করতে রাসায়নিক প্রোব থেকে আলোর ঝলক ব্যবহার করে।

SMOLM ব্যবহার করে, তারা অন্তর্নিহিত বিটা-শীটগুলির পৃথক অভিযোজনগুলি দেখতে পারে তা বোঝার জন্য কীভাবে তাদের সংস্থা একে অপরের সাথে সম্পর্কিত এবং কীভাবে এটি অ্যামাইলয়েডের সামগ্রিক কাঠামোর সাথে সম্পর্কিত।

বিভিন্ন পরিবর্তন পদ্ধতি

Aβ42 ক্রমাগত পরিবর্তিত হচ্ছে এবং প্রথম ধাপ হল প্রোটিন কীভাবে আচরণ করবে তা ভবিষ্যদ্বাণী করার জন্য একটি পাগল উপায়, একটি মডেল বা কর্মের মোড খোঁজার চেষ্টা করা।

এখন যেহেতু লু এর ল্যাব এই পরিমাপ করতে পারে, তারা কিছু স্বজ্ঞাত পর্যবেক্ষণ করেছে এবং অ্যামাইলয়েড বিটা গঠনে লুকানো কিছু বিস্ময় আবিষ্কার করেছে।

যেমনটি প্রত্যাশিত হতে পারে, স্থিতিশীল Aβ42 কাঠামোগুলি স্থিতিশীল অন্তর্নিহিত β-শীটগুলিকে ধরে রাখে, যেখানে ক্রমবর্ধমান কাঠামোর অন্তর্নিহিত β-শীটগুলি বৃদ্ধি অব্যাহত থাকার সাথে সাথে আরও সংজ্ঞায়িত এবং কঠোর হয়ে ওঠে। ক্ষয়িষ্ণু কাঠামো ক্রমবর্ধমান বিশৃঙ্খল এবং কম অনমনীয় β-শীট ​​প্রদর্শন করে। কিন্তু তারা আরও আবিষ্কার করেছে যে Aβ42 একাধিক উপায়ে মেরামত করা হয়।

“Aβ42 কাঠামোর স্থিতিশীল, বৃদ্ধি এবং ক্ষয় করার বিভিন্ন উপায় রয়েছে,” সান বলেছিলেন।

গবেষকরা আরও আবিষ্কার করেছেন যে Aβ42 এমনভাবে বৃদ্ধি পায় এবং ক্ষয় হয় যা অপ্রত্যাশিত হতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, Aβ42 এমনভাবে বাড়তে পারে এবং ক্ষয় করতে পারে যা অন্তর্নিহিত গঠন সংরক্ষণ করে, কখনও কখনও পেপটাইড জমা হয়, কিন্তু অন্তর্নিহিত β-শীট ​​অভিযোজন পরিবর্তন হয় না। অন্যান্য ক্ষেত্রে, Aβ42 “স্থিতিশীল ক্ষয়” এর মধ্য দিয়ে যায়, যেখানে বিপরীতটি ঘটে, যেখানে পেপটাইড চলে যায় কিন্তু β-শীট ​​গঠন রয়ে যায়। অবশেষে, Aβ42 এর β-শীটগুলি কখনও কখনও পুনর্গঠন করে এবং অভিযোজন পরিবর্তন করে, কিন্তু সামগ্রিক আকৃতি অবিলম্বে পরিবর্তিত হয় না। এই ন্যানোস্ট্রাকচারাল পুনর্গঠনগুলি ভবিষ্যতের বড় আকারের পুনর্নির্মাণের জন্য পথ প্রস্তুত করতে পারে।

“কারণ SMOLM Aβ42 এর অন্তর্নিহিত সংগঠনকে ট্র্যাক করতে পারে, শুধুমাত্র এর আকৃতি নয়, আমরা বিভিন্ন ধরনের রিমডেলিং আইসোফর্ম দেখতে পারি যেগুলি বিচ্ছুরণ-সীমিত, অ-দিকনির্দেশক ইমেজিং মোডের কাছে অদৃশ্য,” সান বলেছিলেন।

যদি এই সব একটু অস্পষ্ট মনে হয়, মনে রাখবেন যে এটি এই সদা-পরিবর্তনশীল ন্যানোস্কেল কাঠামোগুলি পর্যবেক্ষণ করার প্রথম ধাপ। ধারণা বিনিময়ের জন্য পূর্ববর্তী কোনো কাজ ছাড়াই, সান কোভিড-১৯ লকডাউন বিধিনিষেধ এবং ওয়াশিংটন বিশ্ববিদ্যালয়ে তার স্নাতক কোর্সের লোড নিয়ে কাজ করার সময় তিন বছরে কাজটি সম্পূর্ণ করতে সক্ষম হয়েছিল। এটি তাকে এবং অন্যদের জন্য অ্যামাইলয়েডের গঠন সত্যিকার অর্থে বুঝতে শুরু করার পথ প্রশস্ত করেছিল।

শেষ পর্যন্ত তিনি তার এমডি/পিএইচডি প্রশিক্ষণের স্নাতক পর্যায়ে এই প্রশ্নগুলির আরও কিছু অনুসরণ করতে পারেন, যেখানে তিনি ন্যানোস্কেল ইমেজিং সিস্টেম এবং সেন্সর ডিজাইন করার পরিকল্পনা করেছেন যাতে চিকিত্সা করা কঠিন রোগগুলির লুকানো প্রক্রিয়াগুলি প্রকাশ করা যায়।

সান কঠোর প্রশিক্ষণ প্রদানের জন্য UW ESE বিভাগ এবং Lew এর গবেষণাগারকে কৃতিত্ব দেয় যা এই গবেষণা এবং একাডেমিক ট্র্যাজেক্টোরিকে সম্ভব করে তুলেছে এবং এছাড়াও UW-এর MSTP-কে ধন্যবাদ গ্রাজুয়েশনের পর তার অব্যাহত গবেষণাকে সমর্থন করার জন্য। “এই যাত্রার মধ্য দিয়ে যেতে পেরে আমি সত্যিই খুশি,” তিনি বলেছিলেন।

Sun B, Ding T, Zhou W, Porter TS, Lu MD. একক-অণু অভিযোজন ইমেজিং অ্যামাইলয়েড ফাইব্রিল বৃদ্ধি এবং ক্ষয়ের ন্যানোস্ট্রাকচার প্রকাশ করে। ন্যানো এক্সপ্রেস। 2024, 24, 24, 7276–7283। ডিজিটাল নম্বর: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c01263.

এই প্রকাশনায় রিপোর্ট করা গবেষণাটি পুরস্কার নম্বর R35GM124858 এর অধীনে ন্যাশনাল ইনস্টিটিউট অফ হেলথের ন্যাশনাল ইনস্টিটিউট অফ জেনারেল মেডিকেল সায়েন্সেস দ্বারা সমর্থিত ছিল।