Arginylation
আর্জিনাইলেশন হল একটি অনুবাদ-পরবর্তী পরিবর্তন যেখানে প্রোটিনগুলি এন-টার্মিনাল অ্যামিনো গ্রুপে আর্জিনিন (আর্গ) যোগ করে বা প্রতিক্রিয়াশীল অ্যামিনো অ্যাসিডের পার্শ্ব শৃঙ্খলে এনজাইম, আর্জিনাইলট্রান্সফেরেজ (এটিই1) দ্বারা পরিবর্তিত হয়। সাম্প্রতিক গবেষণায় আরও জানা গেছে যে ভিভোতে শত শত প্রোটিন আর্জিনাইলেটেড, প্রোটিন যা অনেক জৈবিক পথের জন্য প্রয়োজনীয়। যদিও এখনও একটি জৈবিক পরিবেশে দুর্বলভাবে বোঝা যায়, এটিই1 উৎসেচক অত্যন্ত সংরক্ষিত যা পরামর্শ দেয় যে আর্গিনিলেশন একটি গুরুত্বপূর্ণ জৈবিক পোস্ট-ট্রান্সলেশনাল পরিবর্তন। এটিই1 লক্ষ্যগুলির উদাহরণ যা চিহ্নিত করা হয়েছে তার মধ্যে রয়েছে অর্নিথিন ডিকার্বক্সিলেস., থাইরোগ্লোবুলিন, ইনসুলিন এবং নিউরোটেনসিন। 1963 সালে একদল গবেষক পর্যবেক্ষণ করেন যে রাইবোজোম-মুক্ত কোষ এবং টিস্যু নির্যাস থেকে প্রাপ্ত প্রোটিনে নির্দিষ্ট তেজস্ক্রিয় অ্যামিনো অ্যাসিড অন্তর্ভুক্ত করা হচ্ছে। রাইবোজোম-অভাবিত কোষে অ্যামিনো অ্যাসিডের এই অন্তর্ভুক্তি প্রথম লিউসিন (লিউ) এবং ফেনিল্যালানাইন (ফে) ব্যবহার করে প্রোক্যারিওটগুলিতে পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল এবং আর্জিনিন ব্যবহার করে স্তন্যপায়ী লিভারের নির্যাসে আরও আবিষ্কৃত হয়েছিল। রাইবোজোম-অভাবযুক্ত কোষে অন্যান্য অ্যামিনো অ্যাসিডের অন্তর্ভুক্তি অনুরূপ ফলাফল দিতে ব্যর্থ হয়েছিল, যা ইঙ্গিত করে যে প্রক্রিয়াটি ব্যাকটেরিয়ায় লিউসিন এবং ফেনিল্যালানাইন এবং স্তন্যপায়ী প্রাণীদের আর্জিনাইনের জন্য নির্দিষ্ট ছিল। আর্জিনাইলেশনের সবচেয়ে আকর্ষণীয় দিকগুলির মধ্যে একটি হল যে আর্জিনাইলেশনের জন্য ব্যবহৃত অ্যামিনো অ্যাসিডগুলি অ্যামিনোসিল টিআরএনএ থেকে লক্ষ্য প্রোটিনে স্থানান্তরিত হয়, অন্য কোনও অনুবাদমূলক উপাদান ব্যবহার না করেই। অনুবাদের পরে প্রোটিনগুলিকে সংশোধন করার এই পদ্ধতিটি প্রোটিনের সাথে অন্য কোনও অ্যামিনো অ্যাসিডে ঘটে না, যেমন গ্লাইসাইলেশন, গ্লুটামাইলেশন এবং টাইরোসিনেশন যা আর্জিনাইলেশনকে সত্যই অনন্য করে তোলে। এই পরিবর্তন এবং এর প্রক্রিয়া আবিষ্কারের পরে, একটি এনজাইম বা এনজাইম সনাক্ত করার জন্য আরও গবেষণা করা হয়েছিল যা এই পরিবর্তনকে প্রচার করে। উদ্ভিদ এবং গিনি-শূকর চুলের ফলিক উভয় ক্ষেত্রেই এই পরিবর্তনের জন্য দায়ী এনজাইমটি সনাক্ত করার পরে, এটি ক্লোন করা হয়েছিল এবং খামিরের মধ্যে চিহ্নিত করা হয়েছিল এবং এর ক্ষমতার কারণে এটিই 1 নাম দেওয়া হয়েছিল। পরবর্তী গবেষণায় বিভিন্ন জিনও চিহ্নিত করা হয়েছে যা একাধিক প্রজাতির এ. টি. ই. 1 উৎসেচকের জন্য কোড করে, যার ফলে এই সিদ্ধান্তে উপনীত হয় যে এ. টি. ই. 1 সমস্ত ইউক্যারিওটে উপস্থিত রয়েছে। টার্গেট সাইটগুলি এন-টার্মিনাস এটিই1 (ইন ভিট্রো এবং ইন ভিভো) দ্বারা আর্জিনাইলেশনের প্রাথমিক লক্ষ্যগুলি সনাক্ত করার পরে, একটি প্যাটার্ন আবির্ভূত হয়েছিল। এই প্যাটার্নটি দেখায় যে এটিই1 প্রোটিন বা পেপটাইডের এন-টার্মিনাল দিকে উন্মুক্ত অ্যাস্পারাজিন বা গ্লুটামিনযুক্ত অ্যাসিডিক অ্যামিনো অ্যাসিডযুক্ত প্রোটিন এবং পেপটাইডগুলির প্রতি উচ্চ আকর্ষণ প্রদর্শন করে। উচ্চ নির্ভুলতা ভর স্পেকট্রোমেট্রি দ্বারা সহায়তা করা আরও গবেষণায় বিভিন্ন কোষ এবং টিস্যু থেকে শত শত প্রোটিন প্রকাশিত হয়েছে যা আর্গিনিলেটেড হয়েছে। এই প্রোটিনগুলির মধ্যে বেশ কয়েকটি তাদের এন-চেইন টার্মিনিতে আর্জিনাইলেশন প্রদর্শন করেছিল, তবে এতে অ্যাস্পারাজিন বা গ্লুটামিন ব্যতীত অন্যান্য অবশিষ্টাংশ ছিল। যেমন, আর্জিনাইলেশন অধ্যয়ন এখনও প্রারম্ভিক পর্যায়ে রয়েছে এবং আর্জিনাইলেশনের নির্দিষ্টতা সম্পর্কে আরও গবেষণা করা আবশ্যক। যাইহোক, শুধুমাত্র এন-টার্মিনাস-এ আর্জিনাইলেশন ঘটে এই ধারণাটি আর্জিনাইলেটেড হওয়ার সম্ভাবনা থাকা প্রোটিনের পরিমাণকে গুরুতরভাবে সীমিত করে দেয়। এর কারণ হল, যদি শুধুমাত্র এন-টার্মিনাস অনুমানের ক্ষেত্রে আর্জিনাইলেশন ঘটতে পছন্দ করা হয়, তবে এন-টার্মিনাস-এ মেথিওনিন দিয়ে শুরু হওয়া প্রোটিন সিকোয়েন্সের কারণে অক্ষত প্রোটিনে আর্জিনাইলেশন কখনই ঘটতে পারবে না এবং পছন্দের অ্যাস্পারাজিন বা গ্লুটামিন নয়। এই ধারণাটি শীঘ্রই মিথ্যা প্রমাণিত হয় যখন একটি প্রোটিন তার ক্রমের মাঝখানে একটি আর্গিনিলেটেড অবশিষ্টাংশ সহ আবিষ্কৃত হয়। যদিও এন-টার্মিনাস আর্জিনাইলেশনকে মূলত এটিই1 উৎসেচক দ্বারা লক্ষ্যবস্তু করার একমাত্র স্থান বলে মনে করা হয়েছিল, সম্প্রতি এটি আবিষ্কৃত হয়েছে যে প্রোটিনের পেপটাইড চেইনের মাঝখানেও আর্জিনাইলেশন ঘটতে পারে। এই অভূতপূর্ব পরিবর্তনের প্রথম আবিষ্কার ঘটে যখন কেন্দ্রীয় স্নায়ুতন্ত্রে পাওয়া একটি জৈবিক পেপটাইড নিউরোটেনসিন কোষ থেকে বিচ্ছিন্ন করা হয় এবং এটি আবিষ্কৃত হয় যে আর্জিনিন একটি মধ্য-শৃঙ্খল গ্লুটামিনের অবশিষ্টাংশের সাথে সংযুক্ত ছিল। এই আবিষ্কারটি কীভাবে আর্জিনাইলেশন ঘটে তার দৃষ্টিভঙ্গিকে বদলে দিয়েছে, কারণ এর অর্থ হল অক্ষত প্রোটিনগুলিকে সংশোধন এবং আর্জিনাইলেট করার উপায় থাকতে পারে। মিড-চেইন আর্জিনাইলেশন-এর প্রাদুর্ভাব নির্ধারণের প্রচেষ্টায়, বিভিন্ন পেপটাইডের একটি ভর স্পেকট্রোমেট্রি স্ক্রিন সঞ্চালিত হয়েছিল। এই পরীক্ষার ফলাফলগুলি বিভিন্ন প্রোটিনের আধিক্য প্রকাশ করে যার মধ্যে তাদের পেপটাইড শৃঙ্খলের মাঝখানে উপস্থিত পরিবর্তিত অ্যাস্পারাজিন এবং গ্লুটামিনের অবশিষ্টাংশ রয়েছে এবং আরও গবেষণায় নির্ধারিত হয়েছে যে এটিই1 এই প্রতিক্রিয়ার মধ্যস্থতা করতে পারে। প্রকৃতপক্ষে, এই আবিষ্কারটি আর্জিনাইলেশনের জৈবিক সুযোগকে পরিবর্তন করে এই পরামর্শ দিয়ে যে আর্জিনাইলেশন সম্পূর্ণ অক্ষত প্রোটিনের উপরও ঘটতে পারে, শুধুমাত্র প্রোটিনের টুকরো বা প্রাক-প্রক্রিয়াজাত প্রোটিনের এন-টার্মিনাসের উপর নয়। 1986 সালে, এন-এন্ড নিয়মটি ব্যাখ্যা করা হয়েছিল এবং এটি বলে যে প্রোটিনের অ্যামিনো অ্যাসিড সিকোয়েন্সের এন-টার্মিনাসের অ্যামিনো অ্যাসিডের পরিচয় প্রোটিনের অর্ধ-জীবন নির্ধারণ করে। প্রোটিনের অর্ধ-জীবনের উপর আর্জিনাইলেশনের প্রভাব নির্ধারণের প্রচেষ্টায়, পরিবর্তিত খামির প্রোটিন ব্যবহার করে বেশ কয়েকটি গবেষণা করা হয়েছিল। এই গবেষণায় দেখা গেছে যে, যখন প্রোটিনগুলি এন-টার্মিনি অন্তর্ভুক্ত করার জন্য ইঞ্জিনিয়ার করা হয়েছিল যা আর্গিনিলেটেড ছিল, তখন পরিবর্তিত প্রোটিনগুলি বিপাকীয়ভাবে অস্থির ছিল। উপরন্তু, এটিও আবিষ্কৃত হয়েছিল যে একটি প্রোটিন আর্জিনাইলেটেড হলে প্রোটিন সর্বব্যাপীকরণ এবং অবক্ষয় হওয়ার সম্ভাবনা বেশি থাকে। এই পরীক্ষাগুলি থেকে সংগৃহীত প্রমাণগুলি স্পষ্ট করে দেয় যে ভিভোতে আর্জিনাইলেশন তাদের এন-টার্মিনিতে অ্যাস্পারাজিন এবং গ্লুটামিনের অবশিষ্টাংশ সহ প্রোটিনের অবক্ষয়ের দিকে পরিচালিত করে। যাইহোক, বেশ কয়েকটি সাম্প্রতিক গবেষণায় দেখা গেছে যে প্রোটিন অবক্ষয় আর্জিনাইলেশনের প্রচলিত কাজ নাও হতে পারে, তবে নির্দিষ্ট প্রোটিনগুলির সঠিকভাবে কাজ করার জন্য এই পরিবর্তনটিও গুরুত্বপূর্ণ হতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, যখন বিটা অ্যামাইলয়েড প্রোটিনের উপর আর্জিনাইলেশন ঘটে, তখন প্রোটিনগুলি তাদের সঠিক আলফা হেলিকাল আকারে পরিচালিত হয় এবং ভুল ভাঁজ করা এবং একত্রিত হওয়া থেকেও প্রতিরোধ করা হয়। আরেকটি প্রোটিন যা আর্জিনাইলেশন থেকে উপকৃত হয় তা হল ক্যালরেটিকুলিন কারণ যখন পরিবর্তিত হয়, এন্ডোপ্লাজমিক রেটিকুলাম স্ট্রেসের সময় এর ভূমিকা সহজতর হয়, এটি সম্পূর্ণরূপে কোষ থেকে অপসারণের পরিবর্তে। যেহেতু আর্জিনাইলেশনের অবক্ষয় এবং সুবিধার প্রভাব উভয়ই চিহ্নিত এবং অধ্যয়ন করা হয়েছে, এটি স্পষ্ট যে কোষের মধ্যে প্রোটিন নিয়ন্ত্রণে আর্জিনাইলেশনের একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রয়েছে। এটি একটি কম বোঝা অনুবাদ-পরবর্তী পরিবর্তন হওয়ার কারণে, আর্জিনাইলেশন এবং ভিভোতে এর নিয়ন্ত্রণ এখনও মূলত গোপনীয় রয়ে গেছে। এটিই1-এর অভিব্যক্তি বিভিন্ন টিস্যুর মধ্যে উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হতে পারে, তবে এই টিস্যুগুলির মধ্যে এর মাত্রা বিকাশের মাঝামাঝি সময়ে শীর্ষে থাকে তবে জীবের বয়স বাড়ার সাথে সাথে হ্রাস পেতে শুরু করে। এটিও দেখা গেছে যে বিভিন্ন শারীরবৃত্তীয় যৌগ এবং ওষুধ ভিভোতে আর্জিনাইনের অন্তর্ভুক্তি প্রভাবিত করতে সক্ষম, তবে এটি অনুমান করা হয় যে এটি একটি অ-নির্দিষ্ট পদ্ধতিতে ঘটে। এইভাবে, এটি তত্ত্বায়িত করা হয়েছে যে প্রতিরোধকারী এবং সক্রিয়কারী যা এটিই1 ক্রিয়াকলাপ নিয়ন্ত্রণ করে এবং তাই আর্জিনাইলেশন, ভিভোতে বিদ্যমান থাকতে পারে। আর্জিনাইলেশনের প্রোটিনকে বিপাকীয়ভাবে অস্থিতিশীল করার ক্ষমতা, যেমনটি ইস্ট-এ দেখা যায়, প্রোটিনগুলিকে অপসারণের জন্য একটি আকর্ষণীয় লক্ষ্য করে তোলে যা এইভাবে পরিবর্তিত হয়েছে। ভাল বৈশিষ্ট্যযুক্ত আর্জিনাইলেশন নিয়ন্ত্রকগুলির মধ্যে একটি হল ইউবিকুইটিন নির্ভর প্রোটিন অবক্ষয় যা দ্রুত ক্ষতিকারক প্রোটিনগুলিকে হ্রাস করে এবং অপসারণ করে। আর্জিনাইলেশনের এই গুরুত্বপূর্ণ নিয়ন্ত্রক এই অনুবাদ-পরবর্তী পরিবর্তনের নির্দিষ্টতাকে সহজতর করে এবং দক্ষতার সাথে প্রোটিনগুলি সরিয়ে দেয় যা ভিভোতে আর্জিনাইলেটেড হওয়ার জন্য নয়। সবশেষে, ভিভোতে আর্জিনাইলেশন নিয়ন্ত্রণের একটি অপ্রমাণিত কিন্তু অত্যন্ত আকর্ষণীয় প্রক্রিয়া ডি-আর্জিনাইলেশন এনজাইম ব্যবহারের পরামর্শ দেয় যা প্রোটিনে অনুবাদের পরে যোগ করা একটি আর্জিনিন অপসারণ করতে সক্ষম হতে পারে। অ্যামিনোপেপ্টিডেজ বি এবং কার্বক্সিপেপ্টিডেজ বি-এর মতো এনজাইমগুলি যথাক্রমে একটি প্রোটিন এন-টার্মিনাস এবং সাইড চেইন কার্বক্সিল গ্রুপ থেকে আর্জিনিন অপসারণ করতে সক্ষম, তবে বিশেষভাবে আর্জিনাইলেটেড সাইটগুলিকে লক্ষ্য করে না। প্রস্তাবিত ডি-আর্জিনাইলেশন এনজাইমগুলি পূর্বে উল্লিখিত এনজাইম অ্যামিনোপেপ্টিডেজ বি এবং কার্বক্সিপেপ্টিডেজ বি-এর মতো একইভাবে কাজ করার জন্য তাত্ত্বিকভাবে তৈরি করা হয়েছে, তবে তারা বিশেষভাবে আর্জিনাইলেটেড প্রোটিন সাবস্ট্রেটগুলিকে লক্ষ্য করে। যদিও এই উৎসেচকগুলি এখনও আবিষ্কৃত হয়নি, এই উৎসেচকগুলির অনুসন্ধান এবং আবিষ্কার আরও গবেষণার জন্য একটি উত্তেজনাপূর্ণ পথ। ইস্ট-এ এটিই1 নকআউটের কারণে প্রাথমিকভাবে একটি অপ্রয়োজনীয় প্রক্রিয়া হিসাবে বাতিল হয়ে যাওয়া পথগুলি দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়, পরবর্তী গবেষণায় দেখা গেছে যে আর্গিনিলেশন বেশ কয়েকটি জৈবিক প্রক্রিয়াতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। ইঁদুর এবং ড্রোসোফিলায় এটিই1-এর নকআউটের ফলে উভয় প্রজাতির ভ্রূণের প্রাণহানির ঘটনা ঘটে। জীবের বিকাশে এটিই1 নকআউটের প্রভাব পর্যবেক্ষণের জন্য মাউস মডেল ব্যবহার করে আরও গবেষণায় দেখা গেছে যে জিন হ্রাসের ফলে অস্বাভাবিক কার্ডিয়াক এবং ক্র্যানিওফেশিয়াল মরফোজেনেসিস, প্রতিবন্ধী অ্যাঞ্জিওজেনেসিস এবং কোষগুলির মিয়োসিসের মধ্য দিয়ে যাওয়ার ক্ষমতা দেখা দেয়। জন্মের পরে, এটিই1 নকআউটের ফলে ওজন হ্রাস, বন্ধ্যাত্ব এবং মানসিক প্রতিবন্ধকতা দেখা দেয়। উপরন্তু, একটি মডেল উদ্ভিদ জীব আরাবিডোপসিস থালিয়ানায় এটিই1 অপসারণের প্রভাব পর্যবেক্ষণ করে, ত্রুটিপূর্ণ অঙ্কুর এবং পাতার বিকাশ, অস্বাভাবিক বীজ অঙ্কুরোদগম এবং পাতার বার্ধক্য বিলম্বিত হয়েছে। এ. টি. ই. 1 উৎসেচকের নিষ্ক্রিয়তার ফলে সৃষ্ট কর্মহীনতা থেকে বোঝা যায় যে ইউক্যারিওটের মধ্যে অনেক শারীরবৃত্তীয় পথের জন্য আর্জিনাইলেশন প্রয়োজনীয়। আরও দেখুন অনুবাদ-পরবর্তী পরিবর্তন ইউবিকুইটিন রেফারেন্স বায়োকেমিস্ট্রি