Uncoupling protein
আনকাপ্লিং প্রোটিন (ইউসিপি) হল একটি মাইটোকন্ড্রিয়াল অভ্যন্তরীণ ঝিল্লি প্রোটিন যা একটি নিয়ন্ত্রিত প্রোটন চ্যানেল বা পরিবাহক। এইভাবে একটি অসংলগ্ন প্রোটিন মাইটোকন্ড্রিয়াল ম্যাট্রিক্স থেকে মাইটোকন্ড্রিয়াল ইন্টারমেম্ব্রেন স্পেসে প্রোটনগুলির এনএডিএইচ-চালিত পাম্পিং দ্বারা উত্পন্ন প্রোটন গ্রেডিয়েন্টকে অপসারিত করতে সক্ষম। ইউ. সি. পি-র মাধ্যমে প্রোটন গ্রেডিয়েন্টের অপসরণে যে শক্তি হারিয়ে যায় তা জৈব রাসায়নিক কাজ করতে ব্যবহৃত হয় না। পরিবর্তে, তাপ উৎপন্ন হয়। এটিই ইউ. সি. পি-কে থার্মোজেনেসিসের সঙ্গে যুক্ত করে। তবে, সব ধরনের ইউসিপি থার্মোজেনেসিসের সঙ্গে সম্পর্কিত নয়। যদিও ইউসিপি2 এবং ইউসিপি3 ইউসিপি1-এর সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত, ইউসিপি2 এবং ইউসিপি3 মেরুদণ্ডী প্রাণীর তাপ নিয়ন্ত্রক ক্ষমতাকে প্রভাবিত করে না। ইউসিপিগুলি এটিপি সিনথেসের মতো একই ঝিল্লিতে অবস্থিত, যা একটি প্রোটন চ্যানেলও। এইভাবে দুটি প্রোটিন সমান্তরালে কাজ করে একটি তাপ উৎপাদন করে এবং অন্যটি এডিপি এবং অজৈব ফসফেট থেকে এটিপি উৎপাদন করে, যা জারণকারী ফসফোরিলেশনের শেষ ধাপ। মাইটোকন্ড্রিয়া শ্বসন এটিপি সংশ্লেষণের (এডিপি ফসফোরিলেশন) সাথে যুক্ত, তবে ইউসিপি দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। ইউসিপিগুলি মাইটোকন্ড্রিয়াল বাহক (এসএলসি25) পরিবারের অন্তর্গত। আনকাপ্লিং প্রোটিনগুলি স্বাভাবিক শারীরবৃত্তিতে একটি ভূমিকা পালন করে, যেমন ঠান্ডা এক্সপোজার বা হাইবারনেশনে, কারণ শক্তিটি এটিপি উৎপাদনের পরিবর্তে তাপ উৎপাদনে ব্যবহৃত হয় (থার্মোজেনেসিস দেখুন)। কিছু উদ্ভিদ প্রজাতি বিশেষ উদ্দেশ্যে আনকাপ্লিং প্রোটিন দ্বারা উত্পন্ন তাপ ব্যবহার করে। উদাহরণস্বরূপ, ইস্টার্ন স্কঙ্ক বাঁধাকপি তার স্পাইকগুলির তাপমাত্রা পরিবেশের তুলনায় 20 ডিগ্রি সেলসিয়াস বেশি রাখে, গন্ধ ছড়িয়ে দেয় এবং ফুলগুলিকে নিষিক্ত করে এমন পোকামাকড়কে আকর্ষণ করে। যাইহোক, অন্যান্য পদার্থ, যেমন 2,4-ডাইনাইট্রোফেনল এবং কার্বনিল সায়ানাইড এম-ক্লোরোফেনিল হাইড্রাজোনও একই সংযোগ বিচ্ছিন্ন করার কাজ করে। স্যালিসিলিক অ্যাসিডও একটি সংযোগহীন এজেন্ট (প্রধানত উদ্ভিদে) এবং এটি এটিপি উৎপাদন হ্রাস করবে এবং অত্যধিক পরিমাণে গ্রহণ করলে শরীরের তাপমাত্রা বৃদ্ধি করবে। থাইরয়েড হরমোন, নোরপাইনফ্রিন, এপিনেফ্রিন এবং লেপ্টিন দ্বারা আনকাপ্লিং প্রোটিন বৃদ্ধি পায়। ইতিহাস বিজ্ঞানীরা বাদামী অ্যাডিপোজ টিস্যুতে থার্মোজেনিক ক্রিয়াকলাপ পর্যবেক্ষণ করেছেন, যা শেষ পর্যন্ত ইউসিপি1 আবিষ্কারের দিকে পরিচালিত করে, যা প্রাথমিকভাবে "আনকাপ্লিং প্রোটিন" নামে পরিচিত। বাদামী টিস্যু মাইটোকন্ড্রিয়া শ্বাস-প্রশ্বাসের উচ্চতর মাত্রা এবং এটিপি সংশ্লেষণের সাথে যুক্ত নয় এমন আরেকটি শ্বাস-প্রশ্বাস প্রকাশ করে, যা শক্তিশালী থার্মোজেনিক ক্রিয়াকলাপের প্রতীক। ইউসিপি1 ছিল এমন একটি প্রোটিন যা একটি প্রোটন পথ সক্রিয় করার জন্য দায়ী যা এডিপি ফসফোরিলেশনের সাথে যুক্ত ছিল না (সাধারণত এটিপি সিন্থেসের মাধ্যমে করা হয়)। স্তন্যপায়ী প্রাণীদের মধ্যে পাঁচটি ইউসিপি হোমোলগ রয়েছে। যদিও এগুলির প্রত্যেকটি অনন্য ফাংশন সম্পাদন করে, কিছু নির্দিষ্ট ফাংশন বেশ কয়েকটি হোমোলগ দ্বারা সম্পাদিত হয়। হোমোলোগগুলি নিম্নরূপঃ ইউসিপি1, যা থার্মোজেনিন বা এসএলসি25এ7 ইউসিপি2 নামেও পরিচিত, যা এসএলসি25এ8 ইউসিপি3 নামেও পরিচিত, যা এসএলসি25এ9 ইউসিপি4 নামেও পরিচিত, যা এসএলসি25এ27 ইউসিপি5 নামেও পরিচিত, যা এসএলসি25এ14 নামেও পরিচিত, শরীরের তাপমাত্রা বজায় রাখা প্রথম অনাবৃত প্রোটিন, ইউসিপি1 আবিষ্কৃত হয় হাইবারনেটর এবং ছোট ইঁদুরের বাদামী অ্যাডিপোজ টিস্যুতে, যা এই প্রাণীদের নন-শিভারিং তাপ সরবরাহ করে। এই বাদামী অ্যাডিপোজ টিস্যুগুলি ছোট ইঁদুরের শরীরের তাপমাত্রা বজায় রাখার জন্য অপরিহার্য, এবং (ইউসিপি1)-নকআউট ইঁদুরের সাথে গবেষণায় দেখা যায় যে এই টিস্যুগুলি সংযোগহীন প্রোটিনগুলি কাজ না করে সঠিকভাবে কাজ করে না। প্রকৃতপক্ষে, এই গবেষণাগুলি প্রকাশ করেছে যে এই নকআউট ইঁদুরগুলির জন্য ঠান্ডা-জলবায়ু সম্ভব নয়, যা ইঙ্গিত করে যে ইউসিপি1 এই বাদামী চর্বি টিস্যুতে তাপ উৎপাদনের একটি অপরিহার্য চালক। শরীরের অন্যত্র, আনকাপ্লিং প্রোটিন ক্রিয়াকলাপগুলি মাইক্রো-পরিবেশের তাপমাত্রাকে প্রভাবিত করে বলে জানা যায়। এটি এই অঞ্চলগুলিতে অন্যান্য প্রোটিনের ক্রিয়াকলাপকে প্রভাবিত করে বলে মনে করা হয়, যদিও কোষের মধ্যে সংযোগহীন-প্ররোচিত তাপমাত্রার গ্রেডিয়েন্টের প্রকৃত পরিণতি নির্ধারণের জন্য এখনও কাজ করা প্রয়োজন। ক্রায়োজেনিক-ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি দ্বারা মানব অনাবৃত প্রোটিন 1 ইউসিপি1-এর কাঠামো সমাধান করা হয়েছে। কাঠামোটিতে এস. এল. সি 25 পরিবারের সদস্যের মতো সাধারণ ভাঁজ রয়েছে। ইউসিপি1 একটি পিএইচ-নির্ভর পদ্ধতিতে গুয়ানোসিন ট্রাইফসফেট দ্বারা একটি সাইটোপ্লাজমিক-ওপেন অবস্থায় আবদ্ধ থাকে। এটিপি ঘনত্বে ভূমিকা এটিপি ঘনত্বে ইউসিপি2 এবং ইউসিপি3-এর প্রভাব কোষের প্রকারের উপর নির্ভর করে পরিবর্তিত হয়। উদাহরণস্বরূপ, অগ্ন্যাশয়ের বিটা কোষগুলি ইউসিপি2-এর বর্ধিত ক্রিয়াকলাপের সাথে এটিপি ঘনত্ব হ্রাস পায়। এটি কোষের অবক্ষয়, ইনসুলিন নিঃসরণ হ্রাস এবং টাইপ 2 ডায়াবেটিসের সাথে যুক্ত। অন্যদিকে, হিপোক্যাম্পাস কোষে ইউসিপি2 এবং পেশী কোষে ইউসিপি3 মাইটোকন্ড্রিয়ার উৎপাদনকে উদ্দীপিত করে। বৃহত্তর সংখ্যক মাইটোকন্ড্রিয়া এডিপি এবং এটিপি-র সম্মিলিত ঘনত্ব বৃদ্ধি করে, যার ফলে এই অসম্পর্কিত প্রোটিনগুলি মিলিত হয়ে গেলে এটিপি ঘনত্বের মোট বৃদ্ধি ঘটে (অর্থাৎ। প্রোটন ফুটতে দেওয়ার প্রক্রিয়াটি প্রতিরোধ করা হয়)। প্রতিক্রিয়াশীল অক্সিজেন প্রজাতির ঘনত্ব বজায় রাখা ইউসিপি2 এবং ইউসিপি3-এর কার্যকারিতার সম্পূর্ণ তালিকা জানা যায় না। যাইহোক, অধ্যয়নগুলি ইঙ্গিত দেয় যে এই প্রোটিনগুলি একটি নেতিবাচক-প্রতিক্রিয়া লুপে জড়িত যা প্রতিক্রিয়াশীল অক্সিজেন প্রজাতির (আরওএস) ঘনত্বকে সীমাবদ্ধ করে। বর্তমান বৈজ্ঞানিক ঐকমত্যে বলা হয়েছে যে ইউসিপি2 এবং ইউসিপি3 কেবল তখনই প্রোটন পরিবহন করে যখন সক্রিয়করণ প্রজাতি উপস্থিত থাকে। এই সক্রিয়কারীগুলির মধ্যে রয়েছে ফ্যাটি অ্যাসিড, আরওএস এবং কিছু আরওএস উপজাত যা প্রতিক্রিয়াশীল। অতএব, আরওএস-এর উচ্চ মাত্রা প্রত্যক্ষ ও পরোক্ষভাবে ইউসিপি2 এবং ইউসিপি3-এর ক্রিয়াকলাপ বৃদ্ধি করে। এর ফলে, মাইটোকন্ড্রিয়া থেকে প্রোটন নিঃসরণ বৃদ্ধি পায়, মাইটোকন্ড্রিয়াল ঝিল্লি জুড়ে প্রোটন-মোটিভ বলকে হ্রাস করে, ইলেক্ট্রন পরিবহন শৃঙ্খলকে সক্রিয় করে। এই প্রক্রিয়ার মাধ্যমে প্রোটন প্রেরক শক্তিকে সীমাবদ্ধ করার ফলে একটি নেতিবাচক প্রতিক্রিয়া চক্র তৈরি হয় যা আরওএস উৎপাদনকে সীমাবদ্ধ করে। বিশেষ করে, ইউসিপি2 মাইটোকন্ড্রিয়ার ট্রান্সমেম্ব্রেন সম্ভাব্যতা হ্রাস করে, এইভাবে আরওএস-এর উৎপাদন হ্রাস করে। এইভাবে, ক্যান্সার কোষগুলি মাইটোকন্ড্রিয়ায় ইউসিপি2-এর উৎপাদন বাড়াতে পারে। এই তত্ত্বটি স্বাধীন গবেষণা দ্বারা সমর্থিত যা ইউসিপি2 এবং ইউসিপি3 নকআউট ইঁদুর উভয়ের মধ্যে আরওএস উৎপাদন বৃদ্ধি দেখায়। এই প্রক্রিয়াটি মানুষের স্বাস্থ্যের জন্য গুরুত্বপূর্ণ, কারণ আরওএস-এর উচ্চ ঘনত্ব অবক্ষয়জনিত রোগের বিকাশে জড়িত বলে মনে করা হয়। স্নায়ুতন্ত্রের কার্যকারিতা সংশ্লিষ্ট এম. আর. এন. এ, ইউ. সি. পি. 2, ইউ. সি. পি. 4 এবং ইউ. সি. পি. 5 সনাক্ত করার মাধ্যমে মানব কেন্দ্রীয় স্নায়ুতন্ত্র জুড়ে স্নায়ুতন্ত্রের মধ্যে বসবাস করতে দেখা গেছে। এই প্রোটিনগুলি স্নায়ুকোষের কার্যকারিতায় মূল ভূমিকা পালন করে। যদিও অনেক গবেষণার ফলাফল বিতর্কিত রয়ে গেছে, বেশ কয়েকটি ফলাফল ব্যাপকভাবে গৃহীত হয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, ইউসিপি নিউরনে মুক্ত ক্যালসিয়ামের ঘনত্বকে পরিবর্তন করে। মাইটোকন্ড্রিয়া নিউরনে ক্যালসিয়াম সঞ্চয়ের একটি প্রধান স্থান এবং মাইটোকন্ড্রিয়াল ঝিল্লি জুড়ে সম্ভাবনার সাথে সঞ্চয় ক্ষমতা বৃদ্ধি পায়। অতএব, যখন অ-সংযুক্ত প্রোটিনগুলি এই ঝিল্লিগুলির মধ্যে সম্ভাব্যতা হ্রাস করে, তখন নিউরোনের আশেপাশের পরিবেশে ক্যালসিয়াম আয়নগুলি ছেড়ে দেওয়া হয়। অ্যাক্সন টার্মিনালের কাছে মাইটোকন্ড্রিয়ার উচ্চ ঘনত্বের কারণে, এটি বোঝায় যে ইউসিপিগুলি এই অঞ্চলে ক্যালসিয়ামের ঘনত্ব নিয়ন্ত্রণে ভূমিকা পালন করে। নিউরোট্রান্সমিশনে ক্যালসিয়াম আয়নগুলি একটি বড় ভূমিকা পালন করে বিবেচনা করে, বিজ্ঞানীরা ভবিষ্যদ্বাণী করেছেন যে এই ইউসিপিগুলি সরাসরি নিউরোট্রান্সমিশনকে প্রভাবিত করে। উপরে যেমন আলোচনা করা হয়েছে, হিপোক্যাম্পাসের নিউরনগুলি এই অসম্পূর্ণ প্রোটিনের উপস্থিতিতে এটিপি-র ঘনত্ব বৃদ্ধি করে। এটি বিজ্ঞানীদের অনুমান করতে পরিচালিত করে যে ইউসিপিগুলি সিনাপটিক প্লাস্টিকতা এবং সংক্রমণ উন্নত করে। আরও দেখুন আনকাপ্লিং এজেন্ট রেফারেন্স মেমব্রেন প্রোটিন সেলুলার রেসপিরেশান