আমাদের সেলুলার ঘড়িতে, সে আজীবন আবিষ্কার খুঁজে পেয়েছে | কোয়ান্টা ম্যাগাজিন

আজ সকালে, যখন সূর্য উঠেছিল, কোটি কোটি মানুষ তাদের চোখ খুলেছিল এবং তাদের দেহে মহাকাশ থেকে আলোর একটি খাদ ভর্তি করেছিল। যখন ফোটনের স্রোত রেটিনায় আঘাত করে, তখন নিউরনগুলি গুলি ছুড়ে দেয়। এবং প্রতিটি অঙ্গে, প্রায় প্রতিটি কোষে, বিস্তৃত যন্ত্রপাতি আলোড়িত হয়েছিল। প্রতিটি কোষের সার্কাডিয়ান ঘড়ি, প্রোটিনের একটি জটিল যার স্তর সূর্যের সাথে বৃদ্ধি পায় এবং পড়ে, গিয়ারে ক্লিক করে।

এই ঘড়িটি আমাদের জিনোমের 40% এরও বেশি এক্সপ্রেশন নিয়ন্ত্রণ করে আমাদের দেহকে গ্রহের আলো-অন্ধকার চক্রের সাথে সিঙ্ক্রোনাইজ করে। ইমিউন সিগন্যাল, ব্রেইন মেসেঞ্জার এবং লিভার এনজাইমের জন্য জিন, মাত্র কয়েকটির নাম বলতে গেলে, ঘড়ির কাঁটা যখন বলে সময় হয়ে গেছে তখন প্রোটিন তৈরির জন্য ট্রান্সক্রিপ্ট করা হয়।

এর মানে হল আপনি জৈব রাসায়নিকভাবে একই ব্যক্তি নন, আপনি রাত 10 টায় যে ব্যক্তি সকাল 10 টায় আছেন এর মানে হল যে ব্যথানাশক অ্যাসিটামিনোফেনের বড় ডোজ নেওয়ার জন্য সন্ধ্যা আরও বিপজ্জনক সময়: লিভারের এনজাইম যা অতিরিক্ত মাত্রা থেকে রক্ষা করে তখন দুর্লভ হয়ে যায়। মানে সকালে ও সন্ধ্যায় ভ্যাকসিন দেওয়া হয় ভিন্নভাবে কাজ করুন, এবং সেই নাইট-শিফ্ট কর্মীরা, যারা দীর্ঘস্থায়ীভাবে তাদের ঘড়ি অমান্য করে, তাদের হৃদরোগ এবং ডায়াবেটিসের হার বেশি। যাদের ঘড়ি দ্রুত বা ধীর গতিতে চলে তারা চিরস্থায়ী জেট ল্যাগের ভয়ানক অবস্থায় আটকা পড়ে।

জৈব রসায়নবিদ ক্যারি পার্চ আমাকে বলেন, "আমরা এই দিনটির সাথে এমনভাবে যুক্ত হয়েছি যেটা আমি মনে করি মানুষ শুধু বন্ধ করে দেয়।" যদি আমরা ঘড়িটি আরও ভালভাবে বুঝতে পারি, তিনি যুক্তি দিয়েছেন, আমরা এটি পুনরায় সেট করতে সক্ষম হতে পারি। সেই তথ্যের সাহায্যে আমরা ডায়াবেটিস থেকে ক্যান্সার পর্যন্ত রোগের চিকিৎসার রূপ দিতে পারি।

এক চতুর্থাংশ শতাব্দীরও বেশি সময় ধরে, পার্চ সার্কাডিয়ান ঘড়ির অর্কেস্ট্রেটরদের মধ্যে বসবাস করেছেন, প্রোটিন যার উত্থান এবং পতন তার কার্যকারিতা নিয়ন্ত্রণ করে। একটি পোস্টডক হিসাবে, তিনি উত্পাদন প্রথম দৃশ্যায়ন এর হৃদপিন্ডে আবদ্ধ জোড়া প্রোটিনের মধ্যে, CLOCK এবং BMAL1। তারপর থেকে, তিনি তাদের এবং অন্যান্য ঘড়ির প্রোটিনগুলির ঘূর্ণি এবং মোচড়কে দৃশ্যমান করে চলেছেন এবং কীভাবে তাদের কাঠামোর পরিবর্তনগুলি দিন থেকে সময় যোগ বা বিয়োগ করে তা লেখতে চলেছেন। সেই জ্ঞানের অন্বেষণে তার কৃতিত্বগুলি তাকে বিজ্ঞানের এই ক্ষেত্রের কিছু সর্বোচ্চ সম্মান এনে দিয়েছে: মার্গারেট ওকলে ডেহফ অ্যাওয়ার্ড 2018 সালে বায়োফিজিক্যাল সোসাইটি থেকে, এবং ন্যাশনাল একাডেমি অফ সায়েন্সেস পুরস্কার 2022 সালে আণবিক জীববিজ্ঞানে।

পার্চ যেমন কথা বলে, তার সময়ের নিরলসতার অনুভূতি - এটি আমাদের পরিবর্তন করে, আমরা চাই বা না চাই - শান্ত জরুরিতার সাথে তার কণ্ঠকে ছায়া দেয়। তার নিজের যাত্রা একটি অপ্রত্যাশিত মোড় নিয়েছে; তার কর্মজীবনের উচ্চতায়, তাকে ল্যাব বেঞ্চ থেকে সরে আসতে হচ্ছে। 2020 সালে, 47 বছর বয়সে, তিনি অ্যামিওট্রফিক ল্যাটারাল স্ক্লেরোসিসে আক্রান্ত হন, যা লু গেরিগ রোগ নামেও পরিচিত। ALS নির্ণয় করার পর মানুষ গড়ে তিন থেকে পাঁচ বছর বাঁচে।

কিন্তু এটি তাকে ঘড়ির প্রোটিন সম্পর্কে চিন্তা করা থেকে বিরত করেনি।

ক্যালিফোর্নিয়ার সান্তা ক্রুজের কাছে পাহাড়ে তার বসার ঘরে বসে থাকা অবস্থায় সে সেগুলো বিবেচনা করে, তার মাথা হেলানো, তার চশমা থেকে আলো জ্বলছে। দুপুর হয়ে গেছে, প্রায় ছয় ঘন্টা যখন সূর্যের ফোটনগুলি তার কোষে এবং পশ্চিম উপকূলের প্রতিটি মানুষের কোষে CLOCK এবং BMAL1 কে ক্রিয়া করে।

তার মনের চোখে, সে প্রোটিন দেখতে পায়, প্রতিটি নিজের চারপাশে ভাঁজ করা অ্যামিনো অ্যাসিডের ফিতা। BMAL1-এর এক ধরনের কোমর রয়েছে যা ঘড়িটি নর্তকীর মতো আঁকড়ে ধরে। প্রতি ভোরে, এই জুটি জিনোমের ঘন কুণ্ডলীকৃত ভরের উপর অবস্থান নেয় এবং এনজাইমগুলিকে ডেকে আনে যা ডিএনএ প্রতিলিপি করে। দিনের বেলায়, তারা কোষের যন্ত্রপাতি থেকে অন্যান্য প্রোটিনকে ঘূর্ণায়মান করে, যার মধ্যে বেশ কিছু যা শেষ পর্যন্ত তাদের শক্তি গ্রহণ করে। তিনটি প্রোটিন রাত 1 টার দিকে CLOCK এবং BMAL10 এ হ্যান্ডহোল্ড খুঁজে পায়, তাদের নীরব করে এবং জিনোম থেকে বের করে দেয়। ডিএনএ ট্রান্সক্রিপশনের জোয়ার বদলে যায়। অবশেষে, রাতের গভীরতায়, একটি চতুর্থ প্রোটিন BMAL1 এর শেষে একটি ট্যাগ আঁকড়ে ধরে এবং আর কোনো সক্রিয়করণকে বাধা দেয়।

সেকেন্ড মিনিটে, মিনিট ঘণ্টায় পরিণত হয়। সময় চলে যায়। ধীরে ধীরে, প্রোটিনের দমনকারী চতুর্দশ ক্ষয়প্রাপ্ত হয়। সকালের ছোট ঘন্টায়, CLOCK এবং BMAL1 আবার চক্রটি পুনর্নবীকরণের জন্য তৈরি করা হচ্ছে।

আপনার জীবনের প্রতিটি দিন, এই সিস্টেমটি শরীরের মৌলিক জীববিজ্ঞানকে গ্রহের গতিবিধির সাথে সংযুক্ত করে। আপনার জীবনের প্রতিটি দিন, যতদিন এটি স্থায়ী হয়। এটা Partch এর চেয়ে গভীরভাবে কেউ বোঝে না।

রসায়ন এবং ঘড়ি

পঞ্চম শ্রেণির আগে গ্রীষ্মে, যখন পার্চের বয়স 10 বছর, তার বাবা, যিনি একজন কাঠমিস্ত্রি ছিলেন, ফুটবল খেলে তার কব্জি ভেঙে ফেলেন। যখন তিনি এটি নিরাময়ের জন্য অপেক্ষা করেছিলেন, তখন তিনি স্থানীয় কমিউনিটি কলেজে রসায়ন নিয়েছিলেন। তিনি তাকে দেখিয়েছিলেন কীভাবে সিয়াটেলের বাইরে তাদের উঠোনে একটি গাছের সাথে লাগানো একটি চকবোর্ডে একটি রাসায়নিক সমীকরণের ভারসাম্য বজায় রাখা যায়। এটি ছিল রসায়নের সাথে তার পরিচয়।

"আমি এখনও মনে করি কিভাবে রসায়নের গাণিতিক নির্ভুলতা এত দুর্দান্ত ছিল - সেই বয়সে স্কুলে আমাদের যে জীববিদ্যা শেখানো হয়েছিল তার থেকে খুব আলাদা," তিনি বলেছিলেন।

যখন তিনি ওয়াশিংটন বিশ্ববিদ্যালয়ে তার কলেজের বছরগুলোর কথা স্মরণ করেন, তখন তিনি হাসতে হাসতে স্বীকার করেন যে যা কিছু ঝাঁপিয়ে পড়ে তা হল কনসার্টে যোগ দেওয়ার স্মৃতি — স্লেটার-কিনি শো-এর জন্য অলিম্পিয়ায় নেমে যাওয়া, মুধনি এবং নির্ভানাকে দেখা — এবং তার উপভোগ করা উরসুলা লে গুইনের মতো লেখকদের বই। কিন্তু তিনি জীবন্ত ব্যবস্থার রসায়নের উপর একটি ক্লাসে প্রবেশ করেছিলেন। স্নাতক হওয়ার পর, তিনি পোর্টল্যান্ডের ওরেগন হেলথ অ্যান্ড সায়েন্স ইউনিভার্সিটিতে টেকনিশিয়ান হিসেবে কাজ করতে যান। প্রতিদিন, তিনি গবেষণার প্রেমে পড়েছিলেন। 2000 সালে, তিনি এবং তার প্রেমিক, জেমস, একজন সঙ্গীতশিল্পী এবং গ্রাফিক ডিজাইনার, চ্যাপেল হিলের উত্তর ক্যারোলিনা বিশ্ববিদ্যালয়ে চলে আসেন যাতে তিনি তার ডক্টরেট শুরু করতে পারেন।

তিনি আসার পরপরই, তিনি সেই ব্যক্তির সাথে দেখা করলেন যিনি তাকে ঘড়ির সাথে পরিচয় করিয়ে দেবেন। তিনি আণবিক জীববিজ্ঞানীর সাথে একটি ক্লাস নেন আজিজ সানসার, ডিএনএ মেরামতের কাজের জন্য পরিচিত। "তিনি আমাদের মৌলিক বৈজ্ঞানিক ধারণাগুলি যে সুন্দর নির্ভুলতার সাথে শিখিয়েছিলেন তাতে আমি মুগ্ধ হয়েছিলাম," তিনি বলেছিলেন। "আমি ছিলাম, 'দোস্ত, এই লোকটি খুব স্মার্ট।'" সানকার, কে করবে নোবেল পুরস্কার জিতে 2015 সালে, ক্রিপ্টোক্রোম নামক প্রোটিনের একটি শ্রেণী অধ্যয়ন করছিলেন, যার মধ্যে রয়েছে ঘড়ির প্রোটিন CRY1 এবং CRY2। সায়ানোব্যাকটেরিয়া থেকে রেডউড গাছ পর্যন্ত প্রতিটি জীবেরই একটি ঘড়ি রয়েছে, তবে প্রতিটি সিস্টেমকে চালিত প্রোটিনগুলি আলাদা। স্তন্যপায়ী প্রাণীদের মধ্যে, CLOCK এবং BMAL1 বাদে সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ প্রোটিন হল PER এবং CRY-এর রূপ।

সানকারের ল্যাবে একজন স্নাতক ছাত্র হিসাবে, Partch আবিষ্কার করেছিলেন যে CRY1 এর একটি রহস্যময়, অগঠিত লেজ রয়েছে। কেউ জানত না যে প্রোটিনের সেই অংশটি কী করে, কিন্তু তারপরে আবার, কেউ সত্যিই জানত না যে ঘড়ির প্রোটিনের কোন কয়েল এবং ফিতা কীভাবে তাদের অসাধারণ প্রভাবের দিকে পরিচালিত করে। এবং পার্টচের আশ্চর্যের জন্য, কেউ খুব বেশি যত্নশীল বলে মনে হয় না। জোসেফ তাকাহাশি এবং নর্থওয়েস্টার্ন ইউনিভার্সিটির তার সহকর্মীরা মাত্র কয়েক বছর আগে ক্লক এবং বিএমএল1-এর জিনগুলিকে দারুণ প্রশংসার জন্য চিহ্নিত করেছিলেন; অনেক বিজ্ঞানীর মধ্যে অব্যক্ত অনুমান ছিল যে ভারী উত্তোলন করা হয়েছিল।

এটা এমনকি অব্যক্ত থাকার না. 2002 সালে একটি কনফারেন্সে, Partch কিছু সহকর্মীর সাথে ভাগ করে নিয়েছিলেন যে তিনি প্রোটিনের গঠন বুঝতে চেয়েছিলেন। "কেন?" তাদের প্রতিক্রিয়া ছিল: আমরা ইতিমধ্যে সবকিছু জানি। Partch, বিনয়ী কিন্তু জোর দিয়ে, অসম্মত.

যখন তিনি স্নাতক হন, তখন তিনি ইউনিভার্সিটি অফ টেক্সাস সাউথ ওয়েস্টার্ন মেডিকেল সেন্টারের ল্যাবে পোস্টডক হিসাবে কাজ করতে যান কেভিন গার্ডনার, একজন বায়োকেমিস্ট এবং স্ট্রাকচারাল বায়োলজিস্ট এখন সিটি ইউনিভার্সিটি অফ নিউ ইয়র্ক গ্র্যাজুয়েট সেন্টারের অ্যাডভান্সড সায়েন্স রিসার্চ সেন্টারে। সেখানে তিনি আশা করেছিলেন যে তিনি দুটি জটিল কিন্তু শক্তিশালী কৌশল ব্যবহার করতে শিখে ঘড়ির প্রোটিনগুলি আরও স্পষ্টভাবে দেখতে পারবেন।

ছায়ার কবি

"বৃত্ত প্রোটিন স্পর্শ করে বর্গাকার প্রোটিন সমান যাদু": গার্ডনার আণবিক গঠন সম্পর্কে অস্পষ্টতাকে এভাবেই সংক্ষিপ্ত করেছেন যে, তার অভিজ্ঞতায়, অনেক জীববিজ্ঞানী মেনে নিতে সন্তুষ্ট, যেহেতু কেউ প্রতিটি সিস্টেমের প্রতিটি দিকের উপর ফোকাস করতে পারে না। কিন্তু পার্চ-এ তিনি একটি আত্মীয় আত্মাকে চিনতে পেরেছিলেন, কেউ প্রোটিন আলাদা করতে এবং সেগুলি বুঝতে চালিত এবং সার্কাডিয়ান ঘড়িতে সাহিত্যের জন্য প্রায় বিশ্বকোষীয় স্মৃতি উপহার দিয়েছিলেন।

তার সাথে কাজ করে, পার্চ প্রোটিন ক্রিস্টালোগ্রাফি শিখেছিলেন: কীভাবে সমাধানগুলি মিশ্রিত করতে হয় যা থেকে একটি বিশুদ্ধ প্রোটিন স্ফটিক হয়ে যায়; যে স্ফটিক জালি মাধ্যমে এক্স-রে চকমক কিভাবে; ডিফ্র্যাকশন প্যাটার্নে সূক্ষ্ম ছায়াগুলি থেকে প্রোটিনের আকৃতি কীভাবে বের করা যায়। একজন ক্রিস্টালোগ্রাফার হল ছায়ার কবির মতো — রোজালিন্ড ফ্র্যাঙ্কলিন, যার ছবি ওয়াটসন এবং ক্রিককে ডিএনএর গঠন অনুমান করতে সক্ষম করেছিল, তিনি ছিলেন একজন ক্রিস্টালোগ্রাফার। পার্টচের জন্য, ক্রিস্ট্যালোগ্রাফির কুয়াশাচ্ছন্ন ধূসর চিত্রগুলি তার সমস্ত জীবন অনুসরণ করার পরিকল্পনা করা কাঠামোগুলির দিকে উঁকি দেওয়ার প্রতিশ্রুতি দেয়।

তবুও ক্রিস্টালোগ্রাফির সীমা আছে। এটি শুধুমাত্র স্ফটিক করার জন্য যথেষ্ট স্থিতিশীল প্রোটিনের আকারগুলি প্রকাশ করতে পারে এবং এটি সেই হিমায়িত কাঠামোগুলির শুধুমাত্র একটি স্ন্যাপশট প্রদান করে। পার্চ জানতেন যে পাঠ্যপুস্তকের ডায়াগ্রামে প্রোটিনের প্রতিনিধিত্বকারী স্ট্যাটিক আকারগুলি সত্যকে অস্পষ্ট করে। একটি প্রোটিন তার পায়ে জ্যাকছুরি মারতে পারে, র‌্যাচেটের মতো মোচড় দিতে পারে, অথবা খুলে ফেলতে পারে এবং নিজেকে একটি অদ্ভুত নতুন আকৃতিতে ভাঁজ করতে পারে। কিছু প্রোটিনও অত্যন্ত বিশৃঙ্খল, লম্বা, ফ্লপি স্প্যাগেটি স্ট্র্যান্ডের অ্যামিনো অ্যাসিড তাদের আরও ক্রমানুসারী অঞ্চলগুলিকে সংযুক্ত করে।

এই কারণেই পারমাণবিক চৌম্বকীয় অনুরণন স্পেকট্রোস্কোপি, বা এনএমআর, পার্চের পরিকল্পনায়ও স্থান পেয়েছে। এনএমআর-এ, প্রোটিনের উচ্চ বিশুদ্ধ দ্রবণগুলি চুম্বকের মধ্যে স্থাপন করা হয় এবং রেডিও তরঙ্গ দ্বারা আঘাত করা হয়। সফ্টওয়্যার দ্বারা সংকলিত এবং প্রদর্শিত তাদের পারমাণবিক নিউক্লিয়াসের ফলস্বরূপ চৌম্বকীয় বিকৃতিগুলি একটি বিচক্ষণ চোখের কাছে প্রোটিনের পরমাণুর বিন্যাস প্রকাশ করতে পারে। যদি পরিমাপের শর্তগুলি সঠিকভাবে টিউন করা হয়, তাহলে আপনি অনুমান করতে পারেন যে একটি প্রোটিন কীভাবে এটি একটি অংশীদারকে আবদ্ধ করে, কীভাবে এটি তাপমাত্রার পরিবর্তন অনুভব করে বা কীভাবে এটি এক অবস্থা থেকে অন্য অবস্থায় স্থানান্তরিত হয়। পার্টচ যখন একটি XY প্লটে NMR ডেটার একটি রংধনু স্প্ল্যাটারের দিকে তাকায়, তখন সে ধাতব-বন্ধনকারী গোষ্ঠীগুলির দ্রুত গতিবিধি এবং একটি প্রোটিনের ধীর ভাঁজ দেখতে পায়।

যখন UT সাউথওয়েস্টার্ন মেডিকেল সেন্টারে তার বিভাগ তাকাহাশিকে নিয়োগ করেছিল, জেনেটিস্ট যিনি CLOCK এবং BMAL1-এর জন্য জিন সনাক্ত করেছিলেন, "আপনি আরও ভালভাবে বিশ্বাস করেন যে আমি নিজেকে বোঝাচ্ছি," তিনি আনন্দের সাথে বলেছিলেন। বিশ্ববিদ্যালয় ছেড়ে যাওয়ার সময়, তিনি, তাকাহাশি এবং তাদের সহকর্মীরা ক্রিস্টালোগ্রাফির মাধ্যমে CLOCK-BMAL1 কমপ্লেক্সের একটি চিত্র তৈরি করেছিলেন।

2011 সালে, যখন পার্চ জেমস এবং তাদের ছোট ছেলের সাথে শুরু করতে চলে যান তার ল্যাব ইউনিভার্সিটি অফ ক্যালিফোর্নিয়া, সান্তা ক্রুজে, তিনি স্ক্র্যাচ থেকে শুরু করেছিলেন। চালিয়ে যাওয়ার জন্য তার পোস্টডক থেকে তার কোন প্রকল্প ছিল না। ঘড়িটি বোঝার জন্য তার দৃষ্টিভঙ্গির এককতা এবং অবশেষে, এটি উপলব্ধি করার সরঞ্জাম ছিল।

প্রোটিন ঘড়ির কাজ

পার্চের UCSC অফিসের জানালার বাইরে, লাল কাঠের ফ্রন্ডস যদিও হালকা ফিল্টারের খাদ। ভৌত বিজ্ঞান ভবনটি একটি বনের মধ্যে অবস্থিত, যেখানে স্লাইম ছাঁচে ফুল ফোটে এবং গাছগুলি তাদের নিজস্ব সার্কাডিয়ান ঘড়ির আনুগত্যে তাদের পাতা কাত করে। ভিতরে ছাত্র এবং হাইকাররা জঙ্গলের শ্যাওলা মেঝে অতিক্রম করছে, CLOCK, BMAL1 এবং তাদের সঙ্গী অণুগুলি প্রোটিনের শরীরের বিকেলের ককটেল তৈরিতে ব্যস্ত। এখানেই পার্চ সময়ের বায়োমেকানিক্সকে আরও গভীরভাবে দেখার সুযোগ পেয়েছিলেন।

শুরু থেকেই, সে অজানা অঞ্চলে যাচ্ছিল। "ক্যারি অত্যন্ত অনন্য," বলেন ব্রায়ান জোলটোস্কি সাউদার্ন মেথডিস্ট ইউনিভার্সিটির, যিনি তার সাথে গার্ডনারের ল্যাবে একজন পোস্টডক ছিলেন। তিনি একদিকে স্তন্যপায়ী ঘড়ির নিট্টি-গ্রিটি স্ট্রাকচারাল বায়োলজির উপর ফোকাস করে এমন ল্যাবগুলিকে গণনা করতে পারেন। প্রয়োজনীয় দক্ষতা গুপ্ত, এবং সামান্য অগ্রগতির জন্য বছরের পর বছর প্রচেষ্টা ব্যয় করার ঝুঁকি মহান।

তবুও, পার্চ অজানাতে চলে গেল এবং ফেরত পাঠাতে শুরু করল। তার ছাত্রীর সাথে চেলসি গুস্তাফসন এবং হাইয়ান জু মেমফিস বিশ্ববিদ্যালয়ের, তিনি দেখতে পান যে CRY1 BMAL1 এর সাথে প্রতিযোগিতামূলকভাবে আবদ্ধ হয়ে নীরব করে wriggling, বিশৃঙ্খল লেজ; যদি লেজটি পরিবর্তিত হয়, ঘড়ির কাঁটা গতি থেকে সরে যায় বা এমনকি সম্পূর্ণরূপে বিচ্ছিন্ন হয়ে যায়। তার ছাত্রীর সাথে অ্যালিসিয়া মাইকেল, তিনি দেখতে পান যে CLOCK থ্রেডিংয়ের মাধ্যমে CRY1 এর বিরুদ্ধে অবস্থান করছে একটি পকেটে একটি লুপ চালু কর; যদি একটি মিউটেশন পকেট ধ্বংস করে, দুটি আবদ্ধ হবে না। PER2-এ একটি মিউটেশন এটিকে তার বাইন্ডিং অংশীদারদের বিরুদ্ধে কম ফিট করে এবং এটি রেন্ডার করে অধঃপতনের জন্য ঝুঁকিপূর্ণ; যে ত্রুটি ঘড়ির কাঁটা দেড় ঘন্টা এগিয়ে যায়। BMAL1 এর লেজে একটি একক বন্ধনের স্থিতিবিন্যাস করতে পারে দিন ছোট করুন. ঘড়ির কাঁটার টুকরোগুলো অন্ধকার থেকে বেরিয়ে আসতে শুরু করেছে।

ঘড়ির কাঁটার গতি বাড়াতে পারে, কমিয়ে দিতে পারে বা সম্পূর্ণ নীরব করতে পারে এমন সমস্ত পরিবর্তনের সংগ্রাহক হিসাবে তিনি নিজের জন্য একটি নাম তৈরি করেছিলেন। "ক্যারি ব্যক্তিগত প্রোটিনের গতিগুলি কী তা বোঝার স্তরে ড্রিল করার চেষ্টা করছেন," জোলটোস্কি বলেছিলেন। মর্ফিং ক্লক প্রোটিনগুলির সাথে পার্টচ যত বেশি সময় কাটাবে, ততই সে তার মনের মধ্যে সেগুলি দেখতে পাবে এবং বুঝতে পারবে কীভাবে তারা কোনও ওষুধ বা মিউটেশনের প্রতিক্রিয়া করতে পারে।

তার অনুসন্ধানগুলি ক্রোনোবায়োলজিকে ঘড়ির প্রোটিনগুলি কীভাবে কাজ করে তার একটি নতুন দৃষ্টিভঙ্গি দিয়েছে। "ক্যারি বারবার যা আবিষ্কার করেছেন তা হল যে অনেক গুরুত্বপূর্ণ জীববিজ্ঞান প্রোটিনের অংশগুলি থেকে আসে যা অগঠিত, অত্যন্ত নমনীয় এবং গতিশীল," বলেন অ্যান্ডি লিওয়াং ইউনিভার্সিটি অফ ক্যালিফোর্নিয়া, মার্সেড, একজন স্ট্রাকচারাল বায়োলজিস্ট যিনি সায়ানোব্যাকটেরিয়াতে ঘড়ি অধ্যয়ন করেন। "তিনি NMR এর সাথে যা করছেন তা বীরত্বপূর্ণ।"

2018 সালের মধ্যে, Partch পুরস্কার জিতেছিল এবং অনুদানের একটি শক্তিশালী পোর্টফোলিও একত্রিত করেছিল। তিনি শিক্ষিত সমাজের বোর্ডে বসেছিলেন। তার একটি দ্বিতীয় পুত্র ছিল এবং তার দৃষ্টিভঙ্গি দ্বারা অনুপ্রাণিত হয়ে একদল ছাত্র এবং পোস্টডক নিয়োগ করেছিল। প্রিয়া ক্রসবি, তার ল্যাবে একটি সাম্প্রতিক পোস্টডক, একটি পার্টিতে পার্চের সাথে সাক্ষাত এবং বিস্মিত বোধ করার কথা মনে করে৷ ঘড়িটি বোঝার জন্য পার্চের আবেগ স্পষ্ট ছিল, এবং সে মনে হয়েছিল যে এটি সম্পর্কে প্রতিটি তথ্য তার নখদর্পণে রয়েছে।

প্রায় তখনই তার হাত ধরে উঠতে শুরু করে।

কাজের মধ্যে একটি রেঞ্চ

প্রথমে এটি ছোট জিনিস ছিল। "আমার হাত এক সেকেন্ডের জন্য জমে যাবে," সে বলল। "আপনি জানেন এটা ঠিক নয়।" চিকিত্সকরা পরামর্শ দিয়েছেন যে এটি মানসিক চাপ ছিল। এটি 2020 সালের জুন পর্যন্ত ছিল না, যখন তিনি কোভিড -19 মহামারী লকডাউনে কয়েক মাস পরে তার ল্যাবে ফিরে এসেছিলেন এবং দেখতে পান যে সিঁড়িগুলি তাকে ক্লান্ত করেছে, যে সে আরও ভাল উত্তরের জন্য ধাক্কা দিয়েছে। প্রায় ছয় মাস পরে, তার একটি রোগ নির্ণয় হয়েছিল: ALS বা অ্যামিওট্রফিক ল্যাটারাল স্ক্লেরোসিস।

ALS মোটর নিউরনকে মেরে ফেলে এবং নড়াচড়া নিয়ন্ত্রণ করার ক্ষমতা নষ্ট করে। সূক্ষ্ম মোটর দক্ষতা প্রথমে যায়, তারপর হাঁটা এবং কথা বলার ক্ষমতা। অবশেষে, শ্বাস নিয়ন্ত্রণকারী নিউরন চলে যায়। রোগ নির্ণয়ের পরে, মানুষ মাত্র কয়েক বছর বেঁচে থাকে।

পার্চ ল্যাব বেঞ্চে কাজ করতে পছন্দ করতেন। তার ছাত্রদের মধ্যে, তিনি একটি ধারণার সম্ভাবনা আছে কিনা তা দেখার জন্য নিজেই প্রাথমিক পরীক্ষা-নিরীক্ষা করার জন্য পরিচিত ছিলেন। সে ল্যাবে একটি পরিচিত দৃশ্য ছিল, প্রোটিনের টিউব দিয়ে জড়ানো বরফের বালতি নিয়ে ঘুরে বেড়াচ্ছিল।

"আমার শেষ প্রোটিন প্রস্তুতি ছিল জানুয়ারী, প্রায় দুই বছর আগে," তিনি স্মরণ করেন। “ওটা কাগজ প্রকৃতি - আমাদের প্রাথমিক কাঠামো ছিল। এটি জল ধরেছে কিনা তা দেখার জন্য আমরা মিউটেশন করার চেষ্টা করছিলাম। … আমি অর্ধেক মিউট্যান্টের মধ্য দিয়ে গেছি, এবং আমি ছিলাম, 'ওহ মাই গড'।

পার্চ এখন একটি মোটর চালিত হুইলচেয়ার ব্যবহার করে। ল্যাব বিল্ডিংয়ে তার দরজা খোলার জন্য বোতাম ইনস্টল করা হয়েছিল, এবং জেমস তাকে কাজ করতে চালায়। তিনি এখনও পুরো সময় কাজ করেন — ছাত্রদের সাথে দেখা করা, ইমেলগুলি বন্ধ করা, নতুন পরীক্ষার স্বপ্ন দেখা। কথা বলা আরও কঠিন হয়ে উঠেছে, কিন্তু তার মন প্রভাবিত হয় না। মাঝে মাঝে অজানারা উঠে আসে এবং শোক তাকে অভিভূত করার হুমকি দেয়, কিন্তু সে সেই মুহূর্তগুলিকে অতিক্রম করতে দেয়। "আমি বাঁচার চেষ্টা করছি," সে বলল।

আজও আছে। এবং আজ এবং আজ এবং আজ, যতক্ষণের জন্য চক্রটি নিজেকে পুনরাবৃত্তি করতে পারে।

সময়ের সর্বজনীন সত্য

এটি মে মাসের একটি কুয়াশাচ্ছন্ন সকাল, ঘড়ি এবং BMAL1 এর নাচের প্রায় চার ঘন্টা। Partch এর অফিসে, তিনি এবং দীক্ষা শর্মা, ল্যাবের একজন স্নাতক ছাত্র, PAS ডোমেন নামক ভাঁজ করা প্রোটিন অংশগুলির জন্য তাদের আবেগ নিয়ে আলোচনা করছে৷ "আমরা একটি শুঁটি দুটি মটর মত," Partch বলেছেন. শর্মা ঘড়ির উপর নিয়ন্ত্রণের জন্য CLOCK এবং BMAL1-এর PAS ডোমেনগুলি ওষুধের একটি লাইব্রেরি দ্বারা লক্ষ্য করা যায় কিনা তা পরীক্ষা করছেন। "এটি সম্ভব, আমরা মনে করি," পার্চ বলেছেন।

ল্যাব স্পেসে, ছাত্রদের একটি ক্লাস্টার এবং পোস্টডক কাজ করছে। রাফায়েল রোবেলস একটি বেঞ্চ থেকে তরঙ্গ এবং হাসি যেখানে তিনি একটি প্রোটিন প্রস্তুতির জন্য টিউব প্রস্তুত করছেন। আগের তুলনায় কম আন্ডারগ্রাজুয়েট আছে, সম্ভবত পার্চ আর পড়াচ্ছে না বলে। তার স্নাতক ছাত্রী মেগান টরগ্রিমসন, যিনি কলেজে পার্চের ক্লাস নিয়েছিলেন, লেকচারার হিসাবে তার চুম্বকত্বের কথা স্মরণ করেন। কিন্তু যখন পার্চ আশেপাশে অল্প বয়স্ক মেন্টিদের নিয়ে আনন্দ করত, তখন তিনি যুক্তি দেন যে প্রত্যেকের জন্য কাজ করার জন্য আরও জায়গা খারাপ জিনিস নয়। "এখনই ল্যাবে প্রতিটি একক প্রকল্প, আমি খুব মুগ্ধ," সে বলে৷

গত তিন বছরে অনেক দীর্ঘস্থায়ী প্রকল্প বাস্তবায়িত হয়েছে। ল্যাবে একটি স্ক্রিনে, পোস্টডক জন ফিলপট গ্রুপের থেকে একটি চিত্র তুলে ধরে নতুন কাগজ in আণবিক সেল, পারিবারিক ঘুমের ফেজ ডিসঅর্ডারের সাথে যুক্ত PER2-এর একটি মিউটেশনের বিষয়ে, এমন একটি অবস্থা যা দৈনিক চক্রকে মোট চার ঘন্টা ছোট করে। তিনি চিত্রে উল্লেখ করেছেন যে কীভাবে PER2 বেশিরভাগ বিশৃঙ্খল অঞ্চলের একটি ভর। "এগুলি এমন অঞ্চল যা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ," তিনি বলেছেন। যতক্ষণ না পার্টচ অন্যথায় দেখায়, "বেশিরভাগ মানুষ মনে করতেন যে ব্যাধি হল অকার্যকর বিট।"

একটি ল্যাব মিটিংয়ে, তরুণ বিজ্ঞানীরা নতুন ডেটা নিয়ে আলোচনার নেতৃত্ব দেন। পার্চ তার হুইলচেয়ারে বসে কথা শুনছে, মাঝে মাঝে চিৎকার করছে। "ল্যাবটি রোগ নির্ণয়ের অনিশ্চয়তা মোকাবেলায় দুর্দান্ত হয়েছে", সে আমাকে বলে। এখন যেহেতু সে নিজে আর পরীক্ষা-নিরীক্ষা করতে পারে না, সে তার শক্তির বেশির ভাগই তাদের সঠিক দিকে চালনা করার উপর ফোকাস করে।

জীবনের সময়ের পরিমাপে সার্বজনীন কী তা নিয়ে আজকাল পার্টচ আরও বেশি করে ভাবছে। কয়েক বছর আগে, লিওয়াং তাকে সায়ানোব্যাকটেরিয়া ঘড়িতে তার সাথে কাজ করার জন্য আমন্ত্রণ জানিয়েছিলেন, যার সাথে মানুষের ঘড়ির কোন অংশ মিল নেই। এটি KaiA, KaiB এবং KaiC নামক মাত্র তিনটি প্রোটিন নিয়ে গঠিত, যাদের কার্যকলাপ 24 ঘন্টার ছন্দে বৃদ্ধি পায় এবং পড়ে, এবং তাদের দুটি বাঁধন অংশীদার, যা জিনের অনুবাদকে চালিত করে। 2017 সালে লিওয়াং এবং পার্চের নেতৃত্বে দলটি বিস্তারিত কাঠামো প্রকাশ করা হয়েছে প্রতিটি কমপ্লেক্সের, ভাঁজ এবং মোচড়কে প্রকাশ করে যা তাদের একে অপরের সাথে সংযুক্ত করতে দেয়। পরে, দলটি দেখিয়েছিল যে তারা ঘড়ির প্রোটিনগুলিকে একটি টেস্ট টিউবে রাখতে পারে এবং সেগুলিকে কয়েক দিন, এমনকি মাসের জন্য সাইকেল করতে পারে।

তারা গভীরভাবে রেকর্ড করছিল যে কীভাবে সেই চক্রটি চালিত হয়েছিল যখন পার্টচ মানব ঘড়ি অধ্যয়ন করার সময় এমন কিছু দেখেছিল যা দেখেছিল: প্রতিযোগিতা। ছোট ট্যাগ যেখানে CRY1 BMAL1 এর সাথে আবদ্ধ হয় সেখানেও BMAL1 এর শক্তিশালী অ্যাক্টিভেটরগুলির মধ্যে একটি। যদি CRY1 সেই অ্যাক্টিভেটরের সাথে প্রতিদ্বন্দ্বিতা করে, ট্যাগে তার স্থান নেয়, ঘড়িটি কেবল এগিয়ে যেতে পারে। এটি এই প্রক্রিয়ার মধ্যে আটকে আছে, মিনিট এবং ঘন্টা অপেক্ষা করে যতক্ষণ না CRY1 প্রোটিনের বন্ধন ক্ষয় হয় এবং ঘড়ির চক্র আবার শুরু হয়।

সায়ানোব্যাকটেরিয়াল ঘড়িতে, পার্চ বুঝতে পেরেছিলেন, উপাদানগুলির মধ্যে প্রতিযোগিতা একইভাবে কাজ করে। এটি কৃমি এবং ছত্রাকের মতো জীবের ঘড়িতেও জন্মায়। "এটি খুব, খুব ভিন্ন ঘড়িতে একটি সংরক্ষিত নীতি বলে মনে হচ্ছে," তিনি বলেছিলেন। তিনি ভাবছেন যে এটি একটি মৌলিক জৈব-ভৌতিক সত্যকে প্রতিফলিত করে যে প্রকৃতি কীভাবে মেশিনগুলিকে সময়মতো এগিয়ে যায়, এমন একটি পথ অনুসরণ করে যা থেকে তারা সরে যেতে পারে না।

মঙ্গল গ্রহে জীবনের জন্য সময়

আরও এক ভোর। সূর্যের আলো মহাকাশের ঠাণ্ডা নাগালের মধ্য দিয়ে, পৃথিবীর নিচে, ক্যারি পার্চের চায়না-নীল চোখে। CLOCK এবং BMAL1 তাদের নাচ শুরু করে। সে কাজে যায়। সে তার 13 এবং 18 বছর বয়সী তার ছেলেদের সাথে আড্ডা দেয়। ছোটটি, যে রসায়নের বিষয়ে YouTube খরগোশের গহ্বরে যেতে পছন্দ করে, জোর দেয় যে তারা রাবারের গ্লাভস থেকে ভ্যানিলিনকে আলাদা করে গরম সসে রূপান্তরিত করার বিষয়ে একসাথে একটি দুর্দান্ত বোকা ঘন্টার ভিডিও দেখবে। তিনি ঘড়ির প্রোটিনের ফিতা এবং কয়েল সম্পর্কে চিন্তা করেন। কিছু লোক তার রোগ নির্ণয়ের মুখোমুখি হয়েছিল তারা সিদ্ধান্ত নিতে পারে যে এটি ভিন্ন কিছু করার সময়, কিন্তু পার্টচ কখনই ঘড়ি থেকে মুখ ফিরিয়ে নেওয়ার কথা বিবেচনা করেনি। সে অনেক গল্পের শেষ জানতে চায়।

যখন তিনি এমন একটি ভবিষ্যতের কল্পনা করেন যেখানে আমরা সত্যিই সার্কাডিয়ান জীববিজ্ঞান বুঝতে পারি, তখন সে দিনের যেকোনো মুহূর্তে কারও ঘড়ি কী করছে তা জেনে ছবি তোলে। ডিফেন্স অ্যাডভান্সড রিসার্চ প্রজেক্টস এজেন্সি (DARPA) এর প্রস্তাবের আহ্বানের প্রতিক্রিয়ায়, তিনি এবং সহকর্মীরা একবার একটি অনুনাসিক অনুসন্ধানের ধারণাটি স্বপ্নে দেখেছিলেন যা আপনার ঘড়ির অবস্থা মূল্যায়ন করতে পারে, এটি সম্পর্কে ডেটা প্রেরণ করতে পারে এবং সম্ভবত এটি পরিবর্তন করতে পারে। DARPA বিখ্যাতভাবে দূর-দূরান্তের প্রস্তাবের পক্ষে, কিন্তু Partch কৌতুক করে যে তারা DARPA-কে ছাড়িয়ে গেছে, যেহেতু তারা টাকা পায়নি। তিনি এখনও সেই ডিভাইসের সম্ভাব্যতা সম্পর্কে চিন্তা করেন।

সৌরজগতের সমস্ত ঘূর্ণায়মান গ্রহগুলির মধ্যে, এটি এই একটি, যার 24-ঘন্টা দিন, এটি আমাদের আকার দিয়েছে। সেই কারণে, আমরা যদি অন্য গ্রহে বাস করার চেষ্টা করি তবে মানুষ কীভাবে সুস্থ থাকবে সে সম্পর্কে গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন রয়েছে। একটি আনন্দময়-গো-রাউন্ডের মতো যার ঘূর্ণনটি আপনি নামার চেষ্টা না করা পর্যন্ত মৃদু বলে মনে হয়, আমাদের কোষে জমে থাকা পার্থিব চক্রগুলি আমাদের বিপদজনকভাবে টানতে পারে। "তারা সত্যিই আমাদেরকে পৃথিবীর সাথে বেঁধে রাখে," পার্চ বলেছিলেন।

কিন্তু তিনি কল্পনা করেন যে CLOCK, BMAL1 বা তাদের অনেক অংশীদারের মধ্যে একটির গতিশীলতা সামঞ্জস্য করতে সক্ষম হবেন যাতে মহাকাশ ভ্রমণকারীরা ক্ষতিগ্রস্ত ঘড়ির কারণে অসুস্থ হয়ে না পড়ে। প্রকৃতি কিছু অনুপ্রেরণা প্রদান করে: CRY1-এর একটি মিউটেশন এর গবেষণাগারে আবিষ্কৃত হয়েছে মাইকেল ইয়ং রকফেলার ইউনিভার্সিটিতে মানুষের সার্কেডিয়ান চক্রকে প্রায় 40 মিনিট প্রসারিত করে, এর বাহকদের নিন্দা করে পৃথিবীতে চিরকালের অমিল ঘুমের চক্র। পার্টচ নোট করে যে এটি মঙ্গল গ্রহে বসবাসের জন্য উপযুক্ত সময় প্রদান করবে।

পার্চ দেখতে পায় যে তার কণ্ঠস্বর আজকাল তাকে আরও ব্যর্থ করছে। তিনি তার কণ্ঠস্বরের একটি AI-জেনারেটেড ক্লোন নিয়ে সন্তুষ্ট যেটি তিনি পেয়েছেন, তবে তিনি এখনও কথা বলার উপস্থিতি এবং ভ্রমণে পিছিয়ে গেছেন। সার্কেডিয়ান ক্লক মিটিংয়ে তার অনুপস্থিতি সহকর্মী, প্রশংসক এবং বন্ধুদের কাছে সুস্পষ্ট। আধুনিক ক্রোনোবায়োলজি নোবেল পুরস্কার বিজয়ী এবং অন্যান্য বিখ্যাত অগ্রগামীদের বৈজ্ঞানিক অবদানের উপর ভিত্তি করে তৈরি করা হয়েছে, তবে তিনি যে কাঠামোগত বিশদটি প্রকাশ করেছেন তার দ্বারাও। "সেখানে অনেক ধনী পৃথিবী আছে," গার্ডনার বলেছিলেন। "এবং ক্যারি পার্চ সেই ব্যক্তি যিনি আমাদের এটি দিয়েছেন।"

পার্চের বসার ঘরে, সন্ধ্যাকে স্বাগত জানাতে কুয়াশা ছড়িয়ে পড়লে, তিনি এবং আমি লেখক উরসুলা লে গুইনের কথা বলি, যার কথাসাহিত্য প্রায়শই সময় নিয়ে ব্যস্ত ছিল। তার উপন্যাসে স্থানচ্যুত, Le Guin আপনার পাশে সময় পাওয়ার বিষয়ে লিখেছেন — আপনার জীবনকে এমনভাবে সাজানোর বিষয়ে যাতে এর উত্তরণ আপনাকে আপনার পছন্দের দিকে নিয়ে যায়। "সময়ের সাথে কাজ করার বিষয়, পরিবর্তে এটির বিরুদ্ধে," তিনি লিখেছেন, “এটা নষ্ট হয় না। এমনকি ব্যথাও গণনা করে।"

"আপনি কি আপনার পাশে সময় পাচ্ছেন?" আমি জিজ্ঞাসা করি.

"হ্যাঁ," পার্ট বলেছেন। "হ্যাঁ আমি তাই মনে করি."