ক্যাটালাইটিক ট্রায়াড

**ক্যাটালিটিক ট্রায়াড** হলো তিনটি সমন্বিত অ্যামিনো অ্যাসিড রেসিডিউ এর একটি সেট যা কিছু এনজাইমের সক্রিয় স্থানে পাওয়া যায়। ক্যাটালিটিক ট্রায়াডগুলো সাধারণত হাইড্রোলেজ এবং ট্রান্সফারেজ এনজাইমে (যেমন: প্রোটিয়েজ, অ্যামিডেজ, এস্টারেজ, অ্যাসাইলেজ, লাইপেজ এবং বিটা-ল্যাক্টামেজ) সবচেয়ে বেশি দেখা যায়। একটি অ্যাসিড-ক্ষারক-নিউক্লিওফাইল ট্রায়াড হলো সমযোজী অনুঘটনের জন্য একটি নিউক্লিওফিলিক রেসিডিউ তৈরি করার সাধারণ কৌশল। রেসিডিউগুলো নিউক্লিওফাইলকে পোলারায়িত ও সক্রিয় করার জন্য একটি চার্জ-রিলে নেটওয়ার্ক গঠন করে, যা সাবস্ট্রেটকে আক্রমণ করে একটি সমযোজী মধ্যবর্তী যৌগ গঠন করে। এরপর এটি আর্দ্রবিশ্লেষিত হয়ে উৎপাদ মুক্ত করে এবং এনজাইমকে পুনরায় মুক্ত করে। নিউক্লিওফাইলটি সাধারণত একটি সেরিন বা সিস্টাইন হয়, তবে মাঝেমধ্যে থ্রিয়োনিন বা এমনকি সেলেনোসিস্টাইনও হতে পারে। এনজাইমের ত্রিমাত্রিক গঠন ট্রায়াড রেসিডিউগুলোকে একটি সুনির্দিষ্ট বিন্যাসে একত্রিত করে, যদিও তারা সিকোয়েন্সে (প্রাথমিক গঠন) একে অপরের থেকে অনেক দূরে থাকতে পারে।

কাজের অপসারী বিবর্তনের (এবং এমনকি ট্রায়াডের নিউক্লিওফাইলের) পাশাপাশি, ক্যাটালিটিক ট্রায়াডগুলো অভিসারী বিবর্তনের অন্যতম সেরা উদাহরণ প্রদর্শন করে। অনুঘটনের ওপর রাসায়নিক সীমাবদ্ধতার কারণে কমপক্ষে ২৩টি পৃথক সুপারফ্যামিলিতে স্বাধীনভাবে একই ক্যাটালিটিক সমাধানের বিবর্তন ঘটেছে। এর ফলে এদের ক্রিয়াকৌশল প্রাণরসায়নে সবচেয়ে ভালোভাবে অধীত বিষয়গুলোর একটি।

## ইতিহাস
১৯৫০-এর দশকে, ডাইআইসোপ্রোপাইল ফ্লুরোফসফেট মডিফিকেশনের মাধ্যমে ট্রিপসিন এবং কাইমোট্রিপসিনের (প্রথম ১৯৩০-এর দশকে বিশোধন করা হয়) ক্যাটালিটিক নিউক্লিওফাইল হিসেবে একটি সেরিন রেসিডিউ শনাক্ত করা হয়। ১৯৬০-এর দশকে এক্স-রে ক্রিস্টালোগ্রাফির মাধ্যমে কাইমোট্রিপসিনের গঠন সমাধান করা হয়, যা সক্রিয় স্থানে ক্যাটালিটিক ট্রায়াডের বিন্যাস প্রদর্শন করে। অন্যান্য প্রোটিয়েজগুলোর সিকোয়েন্স নির্ণয় এবং বিন্যস্ত করে সম্পর্কিত প্রোটিয়েজগুলোর একটি পরিবার উন্মোচন করা হয়, যা বর্তমানে S1 ফ্যামিলি নামে পরিচিত। একই সময়ে, বিবর্তনীয়ভাবে সম্পর্কহীন প্যাপেইন এবং সাবটিলিসিন প্রোটিয়েজগুলোর গঠনেও অনুরূপ ট্রায়াড থাকার প্রমাণ পাওয়া যায়। ১৯৬০-এর দশকের শেষদিকে ট্রায়াডের অন্য সদস্যদের দ্বারা নিউক্লিওফাইল সক্রিয়করণের জন্য 'চার্জ-রিলে' কৌশলের প্রস্তাব করা হয়। ১৯৭০ এবং ৮০-এর দশকে এক্স-রে ক্রিস্টালোগ্রাফির মাধ্যমে আরও প্রোটিয়েজ গঠন সমাধান করার ফলে সমসংস্থ (যেমন টিইভি প্রোটিয়েজ) এবং সদৃশ (যেমন প্যাপেইন) ট্রায়াড আবিষ্কৃত হয়। ১৯৯০ এবং ২০০০-এর দশকে মেরোপস শ্রেণিবিন্যাস পদ্ধতি প্রোটিয়েজগুলোকে গাঠনিকভাবে সম্পর্কিত এনজাইম সুপারফ্যামিলিতে বিভক্ত করা শুরু করে এবং এভাবে ২০টিরও বেশি সুপারফ্যামিলিতে ট্রায়াডের অভিসারী বিবর্তনের ডেটাবেস হিসেবে কাজ করে। বিবর্তনের ওপর রাসায়নিক সীমাবদ্ধতা কীভাবে এতগুলো এনজাইম ফ্যামিলিকে একই ট্রায়াড জ্যামিতিতে মিলিত করেছে, তা ২০১০-এর দশকে আরও ভালোভাবে বোঝা সম্ভব হয়েছে।

গবেষকরা এরপর থেকে ট্রায়াডের সঠিক অনুঘটন প্রক্রিয়া সম্পর্কে বিশদ অনুসন্ধান চালিয়েছেন। ১৯৯০ এবং ২০০০-এর দশকে বিশেষ বিতর্কের বিষয় ছিল লো-ব্যারিয়ার হাইড্রোজেন বন্ধন অনুঘটনে অবদান রাখে কি না, নাকি সাধারণ হাইড্রোজেন বন্ধন এই কৌশল ব্যাখ্যা করার জন্য যথেষ্ট। ক্যাটালিটিক ট্রায়াড দ্বারা ব্যবহৃত চার্জ-রিলে, সমযোজী অনুঘটন নিয়ে বিপুল পরিমাণ কাজের ফলে এটি সম্পূর্ণ প্রাণরসায়নের সবচেয়ে ভালোভাবে বর্ণিত কৌশলে পরিণত হয়েছে।

## কাজ
যেসব এনজাইমে ক্যাটালিটিক ট্রায়াড থাকে, তারা এটি দুটি ধরনের বিক্রিয়ার একটিতে ব্যবহার করে: হয় সাবস্ট্রেটকে ভাঙার জন্য (হাইড্রোলেজ) অথবা সাবস্ট্রেটের একটি অংশ দ্বিতীয় সাবস্ট্রেটে স্থানান্তর করার জন্য (ট্রান্সফারেজ)। ট্রায়াড হলো এনজাইমের সক্রিয় স্থানে অবস্থিত রেসিডিউগুলোর একটি আন্তঃনির্ভর সেট এবং এটি নিউক্লিওফিলিক অনুঘটন সম্পন্ন করতে অন্যান্য রেসিডিউয়ের (যেমন বাইন্ডিং সাইট এবং অক্সিয়ানায়ন হোল) সাথে একত্রে কাজ করে। এই ট্রায়াড রেসিডিউগুলো একত্রে কাজ করে নিউক্লিওফাইল সদস্যকে অত্যন্ত সক্রিয় করে তোলে, যা সাবস্ট্রেটের সাথে একটি সমযোজী মধ্যবর্তী যৌগ তৈরি করে এবং পরে অনুঘটন সম্পন্ন হয়।

### কৌশল
ক্যাটালিটিক ট্রায়াড একটি রেসিডিউকে নিউক্লিওফাইল হিসেবে ব্যবহার করে সমযোজী অনুঘটন সম্পন্ন করে। ট্রায়াডের অন্যান্য সদস্যদের কার্যকরী মূলক দ্বারা নিউক্লিওফিলিক রেসিডিউয়ের সক্রিয়তা বৃদ্ধি পায়। নিউক্লিওফাইলটি ক্ষারক দ্বারা পোলারায়িত ও বিন্যস্ত হয়, যা আবার অ্যাসিড দ্বারা আবদ্ধ ও স্থিতিশীল হয়।

অনুঘটন দুটি ধাপে সম্পন্ন হয়। প্রথমে, সক্রিয় নিউক্লিওফাইলটি কার্বনাইল কার্বনকে আক্রমণ করে এবং কার্বনাইল অক্সিজেনকে এক জোড়া ইলেকট্রন গ্রহণ করতে বাধ্য করে, যার ফলে একটি চতুস্তলকীয় মধ্যবর্তী অবস্থা তৈরি হয়। সৃষ্ট ঋণাত্মক চার্জ সাধারণত সক্রিয় স্থানের ভেতরে একটি অক্সিয়ানায়ন হোল দ্বারা স্থিতিশীল হয়। মধ্যবর্তী অবস্থাটি তখন ভেঙে আবার কার্বনাইলে পরিণত হয় এবং সাবস্ট্রেটের প্রথম অংশটি বের করে দেয়, কিন্তু দ্বিতীয় অংশটি অ্যাসাইল-এনজাইম মধ্যবর্তী যৌগ হিসেবে এনজাইমের সাথে সমযোজীভাবে যুক্ত থাকে। যদিও চিত্রটিতে প্রদর্শিত পথে প্রথম ও দ্বিতীয় চতুস্তলকীয় মধ্যবর্তী অবস্থার ভাঙনের জন্য সাধারণ-অ্যাসিড অনুঘটন ঘটতে পারে, কিন্তু কাইমোট্রিপসিনের ক্ষেত্রে এই ধরনের কৌশলের স্বপক্ষে প্রমাণ বিতর্কিত হয়েছে।

অনুঘটনের দ্বিতীয় ধাপ হলো দ্বিতীয় সাবস্ট্রেটের আক্রমণের মাধ্যমে অ্যাসাইল-এনজাইম মধ্যবর্তী অবস্থার সমাধান। যদি সাবস্ট্রেটটি পানি হয় তবে আর্দ্রবিশ্লেষণ ঘটে; যদি এটি একটি জৈব অণু হয় তবে সেই অণুটি প্রথম সাবস্ট্রেটে স্থানান্তরিত হয়। দ্বিতীয় সাবস্ট্রেটের আক্রমণ একটি নতুন চতুস্তলকীয় মধ্যবর্তী অবস্থা তৈরি করে, যা এনজাইমের নিউক্লিওফাইলকে বের করে দিয়ে সমাধান হয়, ফলে দ্বিতীয় উৎপাদ মুক্ত হয় এবং এনজাইম পুনরায় মুক্ত হয়।

## ট্রায়াড সদস্যদের পরিচয়

### নিউক্লিওফাইল
নিউক্লিওফিলিক রেসিডিউয়ের পার্শ্ব-শিকল সাবস্ট্রেটের ওপর সমযোজী অনুঘটন সম্পন্ন করে। অক্সিজেন বা সালফারে উপস্থিত নিঃসঙ্গ জোড় ইলেকট্রন তড়িৎ-ধনাত্মক কার্বনাইল কার্বনকে আক্রমণ করে। ২০টি প্রাকৃতিকভাবে প্রাপ্ত জৈবিক অ্যামিনো অ্যাসিডে অনেক কঠিন অনুঘটকীয় বিক্রিয়ার জন্য যথেষ্ট নিউক্লিওফিলিক কার্যকরী মূলক থাকে না। একটি ট্রায়াডে নিউক্লিওফাইলকে স্থাপন করা হলে দক্ষ অনুঘটনের জন্য এর সক্রিয়তা বৃদ্ধি পায়। সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত নিউক্লিওফাইলগুলো হলো সেরিনের হাইড্রোক্সিল (ওহ) এবং সিস্টাইনের থিওল/থিওলেট আয়ন (SH/S−)। বিকল্পভাবে, থ্রিয়োনিন প্রোটিয়েজ থ্রিয়োনিনের সেকেন্ডারি হাইড্রোক্সিল ব্যবহার করে, তবে পার্শ্ব-শিকলের অতিরিক্ত মিথাইল গ্রুপের স্টেরিক বাধার কারণে, এই প্রোটিয়েজগুলো ক্ষারক হিসেবে আলাদা কোনো অ্যামিনো অ্যাসিডের পরিবর্তে তাদের ''N''-প্রান্তের অ্যামাইড ব্যবহার করে।

নিউক্লিওফিলিক পরমাণু হিসেবে অক্সিজেন বা সালফারের ব্যবহারে অনুঘটনে সামান্য পার্থক্য দেখা দেয়। অক্সিজেনের তুলনায়, সালফারের অতিরিক্ত d অরবিটাল এটিকে আকারে বড় (০.৪ Å দ্বারা) এবং নরম করে তোলে, দীর্ঘ বন্ধন গঠন করতে দেয় (dC-X এবং dX-H ১.৩ গুণ), এবং এর p*K*a কমিয়ে দেয় (৫ একক দ্বারা)। তাই সেরিন তার p*K*a কমানোর জন্য অ্যাসিড-ক্ষারক ট্রায়াড সদস্যদের সঠিক বিন্যাসের ওপর সিস্টাইন অপেক্ষা বেশি নির্ভরশীল যাতে অনুঘটনের সাথে সমন্বিত ডিপ্রোটোনেশন অর্জন করা যায়। সিস্টাইনের কম p*K*a প্রথম চতুস্তলকীয় মধ্যবর্তী অবস্থার সমাধানে অসুবিধার সৃষ্টি করে, কারণ মূল নিউক্লিওফিলিক আক্রমণের নিষ্ফল বিপরীতমুখী প্রক্রিয়াটিই অধিক সুবিধাজনক হয়। তাই ট্রায়াড ক্ষারকটিকে অগ্রাধিকারভিত্তিতে এমনভাবে বিন্যস্ত করা হয় যাতে এটি লিভিং গ্রুপ অ্যামাইডকে প্রোটোনেট করতে পারে এবং নিশ্চিত করে যে এনজাইম সালফার সাবস্ট্রেটের N-প্রান্তের সাথে সমযোজীভাবে যুক্ত থেকে লিভিং গ্রুপটি নির্গত হয়। সবশেষে, অ্যাসাইল-এনজাইমের সমাধানের জন্য (সাবস্ট্রেট C-প্রান্ত মুক্ত করতে) সেরিনকে পুনরায় প্রোটোনেট হতে হয়, যেখানে সিস্টাইন S− হিসেবে চলে যেতে পারে। স্টেরিক্যালি, সিস্টাইনের সালফার দীর্ঘ বন্ধন তৈরি করে এবং এর ভ্যান ডার ওয়ালস ব্যাসার্ধ বেশি, এবং যদি এটি মিউটেট করে সেরিনে পরিণত হয় তবে এটি সক্রিয় স্থানে নিষ্ফল বিন্যাসে আটকা পড়তে পারে।

খুব কম ক্ষেত্রেই, অস্বাভাবিক অ্যামিনো অ্যাসিড সেলেনোসিস্টাইনের সেলেনিয়াম পরমাণু নিউক্লিওফাইল হিসেবে ব্যবহৃত হয়। ক্যাটালিটিক ট্রায়াডে থাকলে ডিপ্রোটোনেটেড Se− অবস্থাটি অত্যন্ত সুবিধাজনক।

### ক্ষারক
যেহেতু কোনো প্রাকৃতিক অ্যামিনো অ্যাসিডই তীব্রভাবে নিউক্লিওফিলিক নয়, তাই ক্যাটালিটিক ট্রায়াডের ক্ষারকটি নিউক্লিওফাইলকে পোলারায়িত এবং ডিপ্রোটোনেট করে এর সক্রিয়তা বৃদ্ধি করে। এছাড়াও, এটি প্রথম উৎপাদটিকে প্রোটোনেট করে লিভিং গ্রুপের অপসারণে সহায়তা করে।

ক্ষারক হিসেবে সাধারণত হিস্টিডিন থাকে কারণ এর p*K*a কার্যকর ক্ষারক অনুঘটন, অ্যাসিড রেসিডিউয়ের সাথে হাইড্রোজেন বন্ধন এবং নিউক্লিওফাইল রেসিডিউয়ের ডিপ্রোটোনেশনে সহায়তা করে। বিটা-ল্যাক্টামেজ যেমন টেম-১ ক্ষারক হিসেবে একটি লাইসিন রেসিডিউ ব্যবহার করে। যেহেতু লাইসিনের p*K*a অনেক বেশি (p*K*a=১১), তাই একটি গ্লুটামেট এবং অন্যান্য বেশ কিছু রেসিডিউ অ্যাসিড হিসেবে কাজ করে অনুঘটক চক্রের সময় এর ডিপ্রোটোনেটেড অবস্থাকে স্থিতিশীল করে। থ্রিয়োনিন প্রোটিয়েজগুলো তাদের *N*-প্রান্তের অ্যামাইডকে ক্ষারক হিসেবে ব্যবহার করে, কারণ ক্যাটালিটিক থ্রিয়োনিনের মিথাইলের স্টেরিক ভিড়ের কারণে অন্য কোনো রেসিডিউ যথেষ্ট কাছে আসতে পারে না।

### অ্যাসিড
অ্যাসিডিক ট্রায়াড সদস্য ক্ষারকীয় রেসিডিউয়ের সাথে একটি হাইড্রোজেন বন্ধন গঠন করে, যা ক্ষারকীয় রেসিডিউয়ের পার্শ্ব-শিকলের ঘূর্ণন সীমাবদ্ধ করে পারস্পরিক বিন্যাস নিশ্চিত করে। একই সাথে ক্ষারকীয় রেসিডিউয়ের ওপর ধনাত্মক চার্জ স্থিতিশীল হয়, যা এর পোলারায়নে সহায়তা করে। শরীরবৃত্তীয় pH এ দুটি অ্যামিনো অ্যাসিডের অ্যাসিডিক পার্শ্ব-শিকল থাকে (অ্যাসপার্টেট বা গ্লুটামেট) এবং তাই এরাই অ্যাসিডিক ট্রায়াড রেসিডিউয়ের সবচেয়ে সাধারণ সদস্য। সাইটোমেগালোভাইরাস প্রোটিয়েজ এক জোড়া হিস্টিডিন ব্যবহার করে, যার একটি ক্ষারক হিসেবে (স্বাভাবিকভাবেই) এবং অন্যটি অ্যাসিড হিসেবে কাজ করে। দ্বিতীয় হিস্টিডিনটি সাধারণ অ্যাসপার্টেট বা গ্লুটামেটের মতো কার্যকর অ্যাসিড নয়, যার ফলে এর অনুঘটন দক্ষতা কম হয়।

## ট্রায়াডের উদাহরণ

### সের-হিস-অ্যাস্প

সেরিন-হিস্টিডিন-অ্যাসপার্টেট মোটিফ হলো প্রাণরসায়নে সবচেয়ে বিশদভাবে বর্ণিত অনুঘটক মোটিফগুলোর একটি। এই ট্রায়াডটির উদাহরণ হলো কাইমোট্রিপসিন, যা পিএ সুপারফ্যামিলির একটি মডেল সেরিন প্রোটিয়েজ এবং এটি প্রোটিন ব্যাকবোন আর্দ্রবিশ্লেষণ করতে এর ট্রায়াড ব্যবহার করে। অ্যাসপার্টেট হিস্টিডিনের সাথে হাইড্রোজেন বন্ধনে আবদ্ধ থাকে, যা এর ইমিডাজল নাইট্রোজেনের p*K*a ৭ থেকে বাড়িয়ে প্রায় ১২ করে দেয়। ফলে হিস্টিডিন একটি শক্তিশালী সাধারণ ক্ষারক হিসেবে কাজ করতে পারে এবং সেরিন নিউক্লিওফাইলকে সক্রিয় করে। হিস্টিডিন ক্ষারক একটি প্রোটন দান করে প্রথম লিভিং গ্রুপকে সহায়তা করে এবং অবশিষ্ট OH− যখন অ্যাসাইল-এনজাইম মধ্যবর্তী যৌগকে আক্রমণ করে তখন এটি হাইড্রোলাইটিক পানি সাবস্ট্রেট থেকে একটি প্রোটন গ্রহণ করে সেটিকেও সক্রিয় করে।

একই ট্রায়াড α/β হাইড্রোলেজ যেমন কিছু লাইপেজ এবং এস্টারেজে অভিসারীভাবে বিবর্তিত হয়েছে, তবে ট্রায়াড সদস্যদের বিন্যাস বিপরীত। এছাড়াও, মস্তিষ্কের অ্যাসিটাইল হাইড্রোলেজে (যার গঠন ছোট জি-প্রোটিনের মতো) এই ট্রায়াড পাওয়া গেছে।

### সিস-হিজ-অ্যাস্প
দ্বিতীয় সবচেয়ে অধীত ট্রায়াড হলো সিস্টাইন-হিস্টিডিন-অ্যাসপার্টেট মোটিফ। বেশ কয়েকটি সিস্টাইন প্রোটিয়েজ পরিবার এই ট্রায়াড সেট ব্যবহার করে, যেমন টিইভি প্রোটিয়েজ এবং প্যাপেইন। এই ট্রায়াডটি সেরিন প্রোটিয়েজ ট্রায়াডের মতো কাজ করে, তবে কিছু উল্লেখযোগ্য পার্থক্য রয়েছে। সিস্টাইনের কম p*K*a এর কারণে অনুঘটনে অ্যাস্পএর গুরুত্ব ভিন্ন হয় এবং অনেক সিস্টাইন প্রোটিয়েজ কার্যকরভাবে সিস-হিজ ডায়াড (যেমন হেপাটাইটিস এ ভাইরাস প্রোটিয়েজ), যেখানে অন্যদের ক্ষেত্রে অনুঘটন শুরুর আগেই সিস্টাইন ডিপ্রোটোনেটেড থাকে (যেমন প্যাপেইন)। কিছু অ্যামিডেজও এই ট্রায়াড ব্যবহার করে, যেমন নন-পেপটাইড সি এন বন্ধন আর্দ্রবিশ্লেষণ করতে ''এন''-গ্লাইক্যানেজ।

### সের-হিস-হিস
সাইটোমেগালোভাইরাস প্রোটিয়েজের ট্রায়াডটি অ্যাসিড এবং ক্ষারক উভয় সদস্য হিসেবে হিস্টিডিন ব্যবহার করে। অ্যাসিড হিস্টিডিন সরিয়ে নিলে কার্যকারিতা মাত্র ১০ গুণ কমে (যেখানে কাইমোট্রিপসিন থেকে অ্যাসপার্টেট সরালে >১০,০০০ গুণ কমে)। এই ট্রায়াডটিকে বিভাজন হার নিয়ন্ত্রণ করার জন্য কম সক্রিয় এনজাইম তৈরির একটি সম্ভাব্য উপায় হিসেবে ব্যাখ্যা করা হয়েছে।

### সের-গ্লু-অ্যাস্প
সেডোলিসিন প্রোটিয়েজে একটি অস্বাভাবিক ট্রায়াড দেখা যায়। গ্লুটামেট কার্বোক্সিলেট গ্রুপের কম p*K*a এর অর্থ হলো এটি কেবল খুব কম pH এ ট্রায়াডে ক্ষারক হিসেবে কাজ করে। ধারণা করা হয়, এই ট্রায়াডটি অম্লীয় উষ্ণ প্রস্রবণ (যেমন কুমামোলিসিন) বা কোষের লাইসোজোম (যেমন ট্রাইপেপটাইডিল পেপটিডেজের) মতো নির্দিষ্ট পরিবেশের সাথে একটি অভিযোজন।

### সিস-হিজ-সার
এন্ডোথেলিয়াল প্রোটিয়েজ ভ্যাসোহিবিন নিউক্লিওফাইল হিসেবে সিস্টাইন ব্যবহার করে, কিন্তু হিস্টিডিন ক্ষারককে সমন্বিত করতে সেরিন ব্যবহার করে। সেরিন একটি দুর্বল অ্যাসিড হওয়া সত্ত্বেও, এটি ক্যাটালিটিক ট্রায়াডে হিস্টিডিনকে বিন্যস্ত করতে কার্যকর। কিছু সমগোত্রীয় এনজাইমে অ্যাসিড অবস্থানে সেরিনের পরিবর্তে থ্রিয়োনিন থাকে।

### থ্র-এনটার, সার্-এনটার এবং সিস-এনটার
থ্রিয়োনিন প্রোটিয়েজ, যেমন প্রোটিয়েজোম প্রোটিয়েজ সাবইউনিট এবং অরনিথিন অ্যাসাইলট্রান্সফারেজ সেরিন প্রাইমারি হাইড্রোক্সিল ব্যবহারের অনুরূপ পদ্ধতিতে থ্রিয়োনিনের সেকেন্ডারি হাইড্রোক্সিল ব্যবহার করে। তবে, থ্রিয়োনিনের অতিরিক্ত মিথাইল গ্রুপের স্টেরিক বাধার কারণে, ট্রায়াডের ক্ষারক সদস্য হলো *এন* প্রান্তের অ্যামাইড যা একটি সুশৃঙ্খল পানি অণুকে পোলারায়িত করে এবং সেটি আবার ক্যাটালিটিক হাইড্রোক্সিলকে ডিপ্রোটোনেট করে এর সক্রিয়তা বাড়ায়। একইভাবে, 'শুধুমাত্র সেরিন' এবং 'শুধুমাত্র সিস্টাইন' সমতুল্য বিন্যাসও বিদ্যমান, যেমন পেনিসিলিন অ্যাসাইলেজ জি এবং পেনিসিলিন অ্যাসাইলেজ ভি যা বিবর্তনীয়ভাবে প্রোটিয়েজোম প্রোটিয়েজের সাথে সম্পর্কিত। আবারও, এরা ক্ষারক হিসেবে তাদের *এন* প্রান্তের অ্যামাইড ব্যবহার করে।

### সের-''সিস''সের-লাইস
এই অস্বাভাবিক ট্রায়াডটি অ্যামিডেজের একটি মাত্র সুপারফ্যামিলিতে দেখা যায়। এখানে, লাইসিন মধ্যবর্তী সেরিনকে পোলারায়িত করতে কাজ করে। এরপর মধ্যবর্তী সেরিন নিউক্লিওফিলিক সেরিনকে সক্রিয় করতে দুটি শক্তিশালী হাইড্রোজেন বন্ধন তৈরি করে (একটি পার্শ্ব-শিকলের হাইড্রোক্সিলের সাথে এবং অন্যটি ব্যাকবোন অ্যামাইডের সাথে)। মধ্যবর্তী সেরিনটি অন্য দুটি ট্রায়াড রেসিডিউয়ের সাথে সঠিক সংযোগ স্থাপনের সুবিধার্থে একটি অস্বাভাবিক *[[সিস-ট্রান্স সমানুতা|সিস]]* বিন্যাসে থাকে। ট্রায়াডটি আরও অস্বাভাবিক কারণ লাইসিন এবং *সিস*-সেরিন উভয়ই ক্যাটালিটিক সেরিনকে সক্রিয় করতে ক্ষারক হিসেবে কাজ করে, কিন্তু একই লাইসিন অ্যাসিড সদস্যের ভূমিকাও পালন করে এবং গুরুত্বপূর্ণ গাঠনিক সংযোগ তৈরি করে।

### সেক-হিস-গ্লু
বিরল কিন্তু প্রাকৃতিকভাবে প্রাপ্ত অ্যামিনো অ্যাসিড সেলেনোসিস্টাইন (সেক) কিছু ক্যাটালিটিক ট্রায়াডে নিউক্লিওফাইল হিসেবেও পাওয়া যেতে পারে। সেলেনোসিস্টাইন সিস্টাইনের মতো, কিন্তু এতে সালফারের পরিবর্তে একটি সেলেনিয়াম পরমাণু থাকে। থাইয়োরেডক্সিন রিডাক্টেজে র সক্রিয় স্থানে সেলেনোসিস্টাইন রেসিডিউ পাওয়া যায়, যা থাইয়োরেডক্সিনে ডাইসালফাইড বিজারণের জন্য সেলেনোল গ্রুপ ব্যবহার করে।

### প্রকৌশলকৃত ট্রায়াড
প্রাকৃতিকভাবে প্রাপ্ত ক্যাটালিটিক ট্রায়াড ছাড়াও, প্রোটিন প্রকৌশল ব্যবহার করে অ-প্রাকৃতিক অ্যামিনো অ্যাসিড বা সম্পূর্ণ কৃত্রিম অ্যামিনো অ্যাসিডযুক্ত এনজাইম ভেরিয়েন্ট তৈরি করা হয়েছে। এছাড়াও অ-অনুঘটকীয় প্রোটিন বা প্রোটিন মিমিকে ক্যাটালিটিক ট্রায়াড প্রবেশ করানো হয়েছে।

সাবটিলিসিন (একটি সেরিন প্রোটিয়েজের) অক্সিজেন নিউক্লিওফাইলকে সালফার, সেলেনিয়াম, বা টেলুরিয়াম দ্বারা প্রতিস্থাপিত করা হয়েছে। মিউটাজেনেসিস দ্বারা সিস্টাইন এবং সেলেনোসিস্টাইন প্রবেশ করানো হয়েছিল, যেখানে অ-প্রাকৃতিক অ্যামিনো অ্যাসিড, টেলুরোসিস্টাইন, কৃত্রিম টেলুরোসিস্টাইন যুক্ত খাবার খাওয়ানো অক্সোট্রফিক কোষে প্রবেশ করানো হয়েছিল। এই উপাদানগুলো পর্যায় সারণির ১৬শ গ্রুপে (চ্যালকোজেন) অবস্থিত, তাই এদের ধর্ম একই রকম। প্রতিটি ক্ষেত্রে, নিউক্লিওফাইল পরিবর্তন করায় এনজাইমের প্রোটিয়েজ কার্যকারিতা কমে গিয়েছিল, কিন্তু একটি নতুন কার্যকারিতা বৃদ্ধি পেয়েছিল। সালফার নিউক্লিওফাইল এনজাইমের ট্রান্সফারেজ কার্যকারিতা উন্নত করেছিল (কখনও কখনও সাবটিলিগেজ বলা হয়)। সেলেনিয়াম এবং টেলুরিয়াম নিউক্লিওফাইল এনজাইমটিকে অক্সিডোরিডাক্টেজে রূপান্তরিত করেছিল। যখন টিইভি প্রোটিয়েজের নিউক্লিওফাইল সিস্টাইন থেকে সেরিনে রূপান্তরিত করা হয়েছিল, তখন এর প্রোটিয়েজ কার্যকারিতা মারাত্মকভাবে কমে গিয়েছিল, তবে পরিচালিত বিবর্তনের মাধ্যমে তা পুনরুদ্ধার করা সম্ভব হয়েছিল।

অ-অনুঘটকীয় প্রোটিনগুলোকে স্ক্যাফোল্ড বা কাঠামো হিসেবে ব্যবহার করে তাতে ক্যাটালিটিক ট্রায়াড প্রবেশ করানো হয়েছে এবং পরে পরিচালিত বিবর্তনের মাধ্যমে উন্নত করা হয়েছে। সের-হিস-অ্যাস্প ট্রায়াড একটি অ্যান্টিবডিতে, এবং অন্যান্য প্রোটিনেও প্রবেশ করানো হয়েছে। একইভাবে, ক্যাটালিটিক ট্রায়াড মিমিক বা অনুকরণকারী ডাইঅ্যারাইল ডাইসেলেনাইডের মতো ক্ষুদ্র জৈব অণুতে, মেরিফিল্ড রেজিনের মতো বড় পলিমারে, এবং স্ব-বিন্যস্ত ক্ষুদ্র পেপটাইড ন্যানোকাঠামোতে তৈরি করা হয়েছে।

## অপসারী বিবর্তন
সক্রিয় স্থান নেটওয়ার্কের জটিলতার কারণে অনুঘটনে জড়িত রেসিডিউগুলো (এবং এদের সংস্পর্শে থাকা রেসিডিউগুলো) অত্যন্ত বিবর্তনীয়ভাবে সংরক্ষিত থাকে। তবুও, ক্যাটালিটিক ট্রায়াডে অপসারী বিবর্তনের অনেক উদাহরণ বিদ্যমান, যা বিক্রিয়া এবং অনুঘটনে ব্যবহৃত রেসিডিউ উভয় ক্ষেত্রেই দেখা যায়। ট্রায়াডটি সক্রিয় স্থানের মূল কেন্দ্র হিসেবে থাকে, তবে এটি বিভিন্ন কার্য সম্পাদনের জন্য বিবর্তনীয়ভাবে অভিযোজিত হয়। কিছু প্রোটিন, যাদের সিউডোএনজাইম বলা হয়, তাদের অ-অনুঘটকীয় কাজ থাকে (যেমন ইনহিবিটর বাইন্ডিংয়ের মাধ্যমে নিয়ন্ত্রণ) এবং এদের ক্যাটালিটিক ট্রায়াডকে নিষ্ক্রিয়কারী মিউটেশন জমা হয়।

### বিক্রিয়ার পরিবর্তন
ক্যাটালিটিক ট্রায়াড অ্যাসাইল-এনজাইম মধ্যবর্তী যৌগের মাধ্যমে সমযোজী অনুঘটন সম্পন্ন করে। যদি মধ্যবর্তী যৌগটি পানি দ্বারা বিশ্লিষ্ট হয়, তবে সাবস্ট্রেটের আর্দ্রবিশ্লেষণ ঘটে। তবে, যদি মধ্যবর্তী যৌগটি দ্বিতীয় কোনো সাবস্ট্রেটের আক্রমণের মাধ্যমে বিশ্লিষ্ট হয়, তবে এনজাইমটি ট্রান্সফারেজ হিসেবে কাজ করে। উদাহরণস্বরূপ, একটি অ্যাসাইল গ্রুপের আক্রমণের ফলে অ্যাসাইলট্রান্সফারেজ বিক্রিয়া ঘটে। বেশ কিছু ট্রান্সফারেজ এনজাইম পরিবার পানি বর্জন এবং দ্বিতীয় সাবস্ট্রেটের আক্রমণকে অগ্রাধিকার দেয়ার অভিযোজনের মাধ্যমে হাইড্রোলেজ থেকে বিবর্তিত হয়েছে। α/β-হাইড্রোলেজ সুপারফ্যামিলির বিভিন্ন সদস্যে, আশেপাশের রেসিডিউ দ্বারা সের-হিস-অ্যাস্প ট্রায়াডকে টিউন করে কমপক্ষে ১৭টি ভিন্ন বিক্রিয়া সম্পন্ন করা হয়। এর মধ্যে কিছু বিক্রিয়া এমন কৌশলে অর্জিত হয় যেখানে অ্যাসাইল-এনজাইম মধ্যবর্তী যৌগের গঠন বা সমাধান পরিবর্তিত হয়, অথবা যা অ্যাসাইল-এনজাইম মধ্যবর্তী যৌগ ছাড়াই সম্পন্ন হয়।

অধিকন্তু, অ্যামিডোফসফোরিবোসিলট্রান্সফারেজ দ্বারা একটি বিকল্প ট্রান্সফারেজ কৌশল বিবর্তিত হয়েছে, যার দুটি সক্রিয় স্থান রয়েছে। প্রথম সক্রিয় স্থানে, একটি সিস্টাইন ট্রায়াড একটি গ্লুটামিন সাবস্ট্রেটকে আর্দ্রবিশ্লেষিত করে মুক্ত অ্যামোনিয়া নির্গত করে। অ্যামোনিয়া তখন এনজাইমের ভেতরের একটি টানেল দিয়ে দ্বিতীয় সক্রিয় স্থানে যায়, যেখানে এটি দ্বিতীয় সাবস্ট্রেটে স্থানান্তরিত হয়।

### নিউক্লিওফাইলের পরিবর্তন

কঠোর রাসায়নিক সীমাবদ্ধতার কারণে সক্রিয় স্থানের রেসিডিউগুলোর অপসারী বিবর্তন ধীরগতিতে হয়। তা সত্ত্বেও, কিছু প্রোটিয়েজ সুপারফ্যামিলি এক নিউক্লিওফাইল থেকে অন্যটিতে বিবর্তিত হয়েছে। এটি তখন অনুমান করা যায় যখন একটি সুপারফ্যামিলি (যাদের ফোল্ড একই) এমন ফ্যামিলি বা পরিবার ধারণ করে যা ভিন্ন নিউক্লিওফাইল ব্যবহার করে। এই ধরনের নিউক্লিওফাইল পরিবর্তন বিবর্তনীয় ইতিহাসে বেশ কয়েকবার ঘটেছে, তবে এটি ঘটার পদ্ধতিগুলো এখনও অস্পষ্ট।

প্রোটিয়েজ সুপারফ্যামিলি যাদের মধ্যে মিশ্র নিউক্লিওফাইল থাকে (যেমন পিএ ক্ল্যান), তাদের ফ্যামিলিগুলো ক্যাটালিটিক নিউক্লিওফাইল দ্বারা চিহ্নিত করা হয় (সি=সিস্টাইন প্রোটিয়েজ, এস=সেরিন প্রোটিয়েজ)।

#### সিউডোএনজাইম
ক্যাটালিটিক ট্রায়াড ভেরিয়েন্টের আরেকটি সাবক্লাস হলো সিউডোএনজাইম, যাদের ট্রায়াড মিউটেশন তাদের অনুঘটনগতভাবে নিষ্ক্রিয় করে দেয়, কিন্তু তারা বাইন্ডিং বা কাঠামোগত প্রোটিন হিসেবে কাজ করতে সক্ষম। উদাহরণস্বরূপ, হেপারিন বাইন্ডিং প্রোটিন অ্যাজুরোসিডিন পিএ ক্ল্যানের সদস্য, কিন্তু এর নিউক্লিওফাইলের জায়গায় গ্লাইসিন এবং হিস্টিডিনের জায়গায় সেরিন থাকে। একইভাবে, আরএইচবিডিএফ১ হলো S54 ফ্যামিলির রম্বয়েড প্রোটিয়েজের সমগোত্রীয় যার নিউক্লিওফিলিক সেরিনের জায়গায় অ্যালানিন থাকে। কিছু ক্ষেত্রে, সিউডোএনজাইমগুলোতে অক্ষত ক্যাটালিটিক ট্রায়াড থাকতে পারে কিন্তু প্রোটিনের বাকি অংশে মিউটেশন অনুঘটন ক্ষমতা দূর করে দেয়। সিএ ক্ল্যানে মিউটেটেড ট্রায়াডযুক্ত অনুঘটনগতভাবে নিষ্ক্রিয় সদস্য (ক্যালপামোডুলিনের সিস্টাইন নিউক্লিওফাইলের জায়গায় লাইসিন আছে) এবং অক্ষত ট্রায়াডযুক্ত কিন্তু অন্যত্র নিষ্ক্রিয়কারী মিউটেশনযুক্ত সদস্য (ইঁদুরের টেস্টিন একটি সিস-হিজ-আসন ট্রায়াড ধরে রাখে) রয়েছে।

## অভিসারী বিবর্তন

প্রোটিয়েজের এনজাইমবিদ্যা আণবিক স্তরে অভিসারী বিবর্তনের সবচেয়ে সুস্পষ্ট উদাহরণগুলোর মধ্যে কিছু সরবরাহ করে। ২০টিরও বেশি পৃথক এনজাইম সুপারফ্যামিলিতে ট্রায়াড রেসিডিউগুলোর একই জ্যামিতিক বিন্যাস দেখা যায়। এই সুপারফ্যামিলিগুলোর প্রতিটি একটি ভিন্ন গাঠনিক ফোল্ডের মধ্যে একই ট্রায়াড বিন্যাসের জন্য অভিসারী বিবর্তনের ফলাফল। এর কারণ হলো তিনটি ট্রায়াড রেসিডিউ, এনজাইম ব্যাকবোন এবং সাবস্ট্রেটকে সাজানোর ফলপ্রসূ উপায় সীমিত। এই উদাহরণগুলো এনজাইমের ওপর অন্তর্নিহিত রাসায়নিক এবং ভৌত সীমাবদ্ধতাগুলোকে প্রতিফলিত করে, যা বিবর্তনকে বারবার এবং স্বাধীনভাবে সমতুল্য সমাধানের দিকে ধাবিত করে।

### সিস্টাইন এবং সেরিন হাইড্রোলেজ

সেরিন প্রোটিয়েজ যেমন কাইমোট্রিপসিন এবং সাবটিলিসিন সুপারফ্যামিলি একই ট্রায়াড জ্যামিতিতে মিলিত হয়েছে। সিস্টাইন প্রোটিয়েজ যেমন ভাইরাল C3 প্রোটিয়েজ এবং প্যাপেইন সুপারফ্যামিলির ক্ষেত্রেও অনুরূপ অভিসারী বিবর্তন ঘটেছে। সিস্টাইন এবং সেরিন প্রোটিওলাইসিস কৌশলে যান্ত্রিক মিল থাকার কারণে এই ট্রায়াডগুলো প্রায় একই বিন্যাসে মিলিত হয়েছে।

**সিস্টাইন&nbsp;প্রোটিয়েজের ফ্যামিলি**

**সেরিন&nbsp;প্রোটিয়েজের ফ্যামিলি**

### থ্রিয়োনিন প্রোটিয়েজ
থ্রিয়োনিন প্রোটিয়েজ তাদের ক্যাটালিটিক নিউক্লিওফাইল হিসেবে অ্যামিনো অ্যাসিড থ্রিয়োনিন ব্যবহার করে। সিস্টাইন এবং সেরিনের বিপরীতে, থ্রিয়োনিন একটি সেকেন্ডারি হাইড্রোক্সিল (অর্থাৎ একটি মিথাইল গ্রুপ আছে)। এই মিথাইল গ্রুপটি ট্রায়াড এবং সাবস্ট্রেটের সম্ভাব্য বিন্যাসকে ব্যাপকভাবে সীমাবদ্ধ করে কারণ মিথাইলটি এনজাইম ব্যাকবোন বা হিস্টিডিন ক্ষারকের সাথে সংঘর্ষ বা ক্ল্যাশ তৈরি করে। যখন একটি সেরিন প্রোটিয়েজের নিউক্লিওফাইলকে মিউটেশনের মাধ্যমে থ্রিয়োনিনে রূপান্তর করা হয়েছিল, তখন মিথাইলটি বিভিন্ন অবস্থানের মিশ্রণ দখল করেছিল, যার বেশিরভাগই সাবস্ট্রেট বাইন্ডিংকে বাধা দিয়েছিল। ফলে, থ্রিয়োনিন প্রোটিয়েজের ক্যাটালিটিক রেসিডিউ এর *এন*-প্রান্তে অবস্থিত থাকে।

দুটি বিবর্তনীয়ভাবে স্বাধীন এনজাইম সুপারফ্যামিলি যাদের প্রোটিন ফোল্ড ভিন্ন, তারা নিউক্লিওফাইল হিসেবে *এন*-প্রান্তের রেসিডিউ ব্যবহার করে বলে জানা গেছে: সুপারফ্যামিলি পিবি (এনটিএন ফোল্ড ব্যবহারকারী প্রোটিয়েজোম) এবং সুপারফ্যামিলি পিই (ডোম ফোল্ড ব্যবহারকারী অ্যাসিটাইলট্রান্সফারেজ)। সম্পূর্ণ ভিন্ন প্রোটিন ফোল্ডে সক্রিয় স্থানের কাঠামোর এই মিল ইঙ্গিত দেয় যে সক্রিয় স্থানটি ঐ সুপারফ্যামিলিগুলোতে অভিসারীভাবে বিবর্তিত হয়েছে।

**থ্রিয়োনিন&nbsp;প্রোটিয়েজের ফ্যামিলি**

## আরও দেখুন

* এনজাইম অনুঘটন
* এনজাইম সুপারফ্যামিলি

## তথ্যসূত্র

### টীকা

### উদ্ধৃতি

বিষয়শ্রেণী:আণবিক জীববিজ্ঞান
বিষয়শ্রেণী:অনুঘটন
বিষয়শ্রেণী:বিবর্তন