মাদ্রাজের জি. এন. রামচন্দ্রন ১৯৫৪ সালে কোলাজেনের ট্রিপল হেলিক্স প্রস্তাব করেন এবং ১৯৬৩ সালের যে চিত্রের সহলেখক ছিলেন, স্ফটিকবিদেরা আজও তা দিয়ে প্রোটিনের গঠন যাচাই করেন

১৯৫৪ সালের ৭ আগস্ট নেচার জার্নাল মাদ্রাজ বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থবিজ্ঞান বিভাগ থেকে আসা দুই পৃষ্ঠার একটি চিঠি ছাপে। জি. এন. রামচন্দ্রন ও গোপীনাথ কার্থা প্রস্তাব করেন, কোলাজেন, যা অধিকাংশ প্রাণীর মোট প্রোটিনের প্রায় এক-চতুর্থাংশ, গড়া হয়েছে পাশাপাশি গুছিয়ে রাখা তিনটি কুণ্ডলী-শৃঙ্খলে। নয় বছর পরে, ১৯৬৩ সালের জুলাইয়ে, রামচন্দ্রন, সি. রামকৃষ্ণন ও ভি. শশিশেখরন প্রকাশ করেন একটি চিত্র, যাতে দেখানো হয়েছে পরমাণুগুলো ধাক্কা না খেয়ে প্রোটিন-শৃঙ্খলের মেরুদণ্ড কোন কোন কোণ নিতে পারে। এখন এর নাম রামচন্দ্রন প্লট, আর স্ফটিকবিদেরা নিজেদের সমাধান করা প্রোটিন-গঠন যাচাই করতে আজও তা ব্যবহার করেন।

দুটি কাজই হয়েছিল মাদ্রাজে (এখনকার চেন্নাই)। প্লটটির হিসাব ১৯৬০ থেকে ১৯৬২ সালে একটি বৈদ্যুতিক ডেস্ক ক্যালকুলেটরে করা হয়েছিল, কারণ গবেষণাগারে কম্পিউটার ছিল না।

এর্নাকুলামের এক পদার্থবিদ, কেমব্রিজের ডক্টরেট

গোপালসমুদ্রম নারায়ণ রামচন্দ্রনের জন্ম ১৯২২ সালের ৮ অক্টোবর এর্নাকুলামে। পদার্থবিদ্যায় অনার্স ডিগ্রির পর তিনি সি. ভি. রমনের সঙ্গে কাজ করতে ব্যাঙ্গালোরের ইন্ডিয়ান ইনস্টিটিউট অফ সায়েন্সে যোগ দেন, অ্যাক্টা ক্রিস্টালোগ্রাফিকায় এন. যতীন্দ্রের শ্রদ্ধাঞ্জলি-লেখা অনুযায়ী। গবেষণার মাধ্যমে তাঁর মাস্টার্স ছিল মিশ্র পদার্থের আলোকবিজ্ঞান নিয়ে, আর ডিএসসি এসেছিল মাদ্রাজ বিশ্ববিদ্যালয় থেকে। যতীন্দ্র তাঁকে এক্স-রে টোপোগ্রাফ, স্ফটিকের পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্য অধ্যয়নের একটি উপায়, প্রথম নথিবদ্ধ করার কৃতিত্বও দিয়েছেন।

১৯৪৭ থেকে ১৯৪৯ সাল পর্যন্ত তিনি ১৮৫১ প্রদর্শনী বৃত্তি নিয়ে কেমব্রিজের ক্যাভেনডিশ ল্যাবরেটরিতে ছিলেন, তখন যার প্রধান ছিলেন লরেন্স ব্র্যাগ। সেখানে ডব্লিউ. এ. উস্টারের অধীনে তাঁর ডক্টরেট ছিল স্ফটিক থেকে এক্স-রে কীভাবে ছড়িয়ে পড়ে এবং তা তাদের স্থিতিস্থাপক ধ্রুবক সম্পর্কে কী বলে, সেই বিষয়ে। ১৯৫২ সালে ব্যাঙ্গালোরে সহকারী অধ্যাপকের স্বল্প মেয়াদের পর তিনি মাদ্রাজে পদার্থবিদ্যার অধ্যাপক ও বিভাগীয় প্রধান হন। যতীন্দ্র লিখেছেন, এখানেই তিনি জৈব অণুতে এক্স-রে বিবর্তন ব্যবহারে মনোযোগ দেন।

হাঙর-রে, ইঁদুর আর ক্যাঙ্গারুর কোলাজেন

তাঁর শেষ গবেষক-ছাত্রী মঞ্জু বনসল রেজোনান্সে লিখেছেন, মাদ্রাজ সফরে আসা স্ফটিকবিদ জে. ডি. বার্নালের পরামর্শে ১৯৫২ সালে রামচন্দ্রনের দল কোলাজেন তন্তুর এক্স-রে ছবি তোলা শুরু করে। ১৯৫৪ সালের চিঠিতে উৎসগুলোর নাম আছে: একটি হাঙর-রে, ইঁদুরের লেজের টেন্ডন আর ক্যাঙ্গারুর লেজের টেন্ডন। আন্তর্জাতিক স্ফটিকবিদ্যা ইউনিয়নের জন্য লিখতে গিয়ে এম. বিজয়ন যোগ করেছেন, মূল কোলাজেনের নমুনা এসেছিল সেন্ট্রাল লেদার রিসার্চ ইনস্টিটিউট থেকে, যা গবেষণাগারের পাশেই ছিল।

বনসল লক্ষ করেছেন, উইলিয়াম অ্যাস্টবুরি এবং লিনাস পলিং ও রবার্ট কোরির আগের মডেলগুলো এক্স-রে প্যাটার্নের সঙ্গে মেলেনি। কোলাজেন রাসায়নিকভাবেও জটিল ছিল। এর প্রায় এক-তৃতীয়াংশ অ্যামাইনো অ্যাসিড গ্লাইসিন, সবচেয়ে ছোটটি, আর তাতে প্রচুর প্রোলিন ও হাইড্রক্সিপ্রোলিন আছে, যে বলয়গুলো শৃঙ্খলের বাঁকের ওপর বিধিনিষেধ আনে।

তিন শৃঙ্খল, আর প্রতি তৃতীয় স্থানে গ্লাইসিন

বনসল ১৯৫৪ সালের চিঠির নিজের বর্ণনা উদ্ধৃত করেছেন: মডেলটি “প্রতি ইউনিট সেলে নয়টি অ্যামাইনো-অ্যাসিড অবশিষ্ট নিয়ে গঠিত”, সাজানো তিনটি কুণ্ডলী-শৃঙ্খলে, প্রতিটির পিচ ৯.৫ অ্যাংস্ট্রম আর প্রতি পাকে তিনটি অবশিষ্ট। শৃঙ্খলগুলোকে ধরে রেখেছে হাইড্রোজেন বন্ধন। প্রতিটি পেপটাইড বন্ধন “ট্রান্স” রূপে আছে, এবং প্রতি পাকে তিনটি কার্বন পরমাণুর একটির পার্শ্ব-গোষ্ঠীর জন্য কোনো জায়গাই নেই, তাই সেটি কেবল গ্লাইসিনের হতে পারে।

এই শেষ বিষয়টি গঠনকে রসায়নের সঙ্গে জুড়ে দিয়েছিল। বনসল রামচন্দ্রনকে প্রথম বলেছেন যিনি দেখেছেন কোলাজেনে গ্লাইসিন এবং প্রোলিন ও হাইড্রক্সিপ্রোলিনের অস্বাভাবিক উঁচু অংশের গঠনগত কারণ থাকতেই হবে। বনসল লক্ষ করেছেন, ২০০১ সাল নাগাদ বিভিন্ন কোলাজেনের ৪০০-র বেশি পরিব্যক্তি মানুষের রোগের সঙ্গে যুক্ত পাওয়া গেছে, আর তাদের অধিকাংশই একটি গ্লাইসিন বদলে দেয়, যা তিন-শৃঙ্খলের কেন্দ্রে গ্লাইসিনসহ মডেলের পূর্বাভাস অনুযায়ী ঠিক সেটাই, যা শৃঙ্খলকে বিঘ্নিত করবে।

১৯৫৫ সালে দলটি মডেল সংশোধন করে। টানা তন্তু এমন প্যাটার্ন দিয়েছিল যা তিন পাকে দশটি অবশিষ্টের দিকে ইঙ্গিত করে, তাই রামচন্দ্রন ও কার্থা ১৯৫৫ সালের ২৪ সেপ্টেম্বর নেচারে তিনটি শৃঙ্খলকে একটি সাধারণ অক্ষের চারপাশে দড়ির মতো পাকানো কুণ্ডলীতে জড়িয়ে দেন। বনসল লিখেছেন, রামচন্দ্রন এক বক্তৃতায় শ্রোতাদের বলেছিলেন ভাবনাটা এসেছে চাঁদ থেকে, যা পৃথিবীকে প্রদক্ষিণ করতে করতে নিজের অক্ষেও ঘোরে, তাই সবসময় একই মুখ দেখায়।

রিচ ও ক্রিকের সঙ্গে তর্ক

১৯৫৫ সালের ১২ নভেম্বর আলেকজান্ডার রিচ ও ফ্রান্সিস ক্রিক নেচারে কোলাজেন নিয়ে নিজেদের নিবন্ধ প্রকাশ করেন। মাদ্রাজ মডেলের একটি বৈশিষ্ট্যে তাঁদের আপত্তি ছিল: প্রতি তিনটি অবশিষ্টে শৃঙ্খলগুলোর মধ্যে দুটি হাইড্রোজেন বন্ধন ছিল, আর পরমাণুগুলো রিচ ও ক্রিকের ধারণার চেয়ে কাছাকাছি চলে আসত। রামকৃষ্ণনের শ্রদ্ধাঞ্জলি, প্রোটিন সায়েন্সে শ্রীনিবাসন ও সহকর্মীরা, রিচের নিজের স্মৃতিচারণ উদ্ধৃত করেছেন যে, খারাপ সংযোগের কারণে “গঠনটি ভুল ছিল”। রিচ ও ক্রিক, এবং আলাদাভাবে কোওয়ান, ম্যাকগাভিন ও নর্থ, প্রস্তাব করেন প্রতি তিনটি অবশিষ্টে একটি হাইড্রোজেন বন্ধনের সংস্করণ।

দ্বিতীয় বন্ধনের বিষয়টি রামচন্দ্রন মেনে নেন। পরে তিনি আর. চন্দ্রশেখরনের সঙ্গে প্রস্তাব করেন, জলের অণুর মাধ্যমে অতিরিক্ত বন্ধন শৃঙ্খলগুলোকে জুড়তে পারে, আর বারবারা ব্রডস্কি ১৯৯৯ সালে লিখেছেন, কোলাজেন-সদৃশ পেপটাইডের উচ্চ-বিশ্লেষণ স্ফটিক গঠন থেকে পরে এমন জল-মাধ্যমে বন্ধন দেখা গেছে। শোল্ডার্স ও রেইনস, অ্যানুয়াল রিভিউ অফ বায়োকেমিস্ট্রিতে, বলেছেন ১৯৫৫ সালে গঠনটি রিচ ও ক্রিকের হাতে পরিমার্জিত হয়ে আজ গৃহীত রূপ পায়, প্রতি ত্রয়ীতে শৃঙ্খলগুলোর মধ্যে একটি হাইড্রোজেন বন্ধন আর তিন পাকে দশটি অবশিষ্টের পুনরাবৃত্তি সহ। বনসলের ২০০৬ সালের ন্যাশনাল মেডিকেল জার্নাল অফ ইন্ডিয়ার পর্যালোচনা ভিন্ন জোর দিয়ে বলেছে, সাম্প্রতিক কাজ রামচন্দ্রন ও কার্থার ট্রিপল হেলিক্সকে হাইড্রোজেন বন্ধনের খুঁটিনাটি বাদে মূলত সঠিক বলে নিশ্চিত করেছে। ব্রডস্কি যোগ করেছেন, রিচ ও ক্রিক এবং কিংস কলেজ লন্ডনের আলাদা একটি দল ১৯৫৫ সালে স্বাধীনভাবে সম্পর্কিত ট্রিপল-হেলিক্যাল গঠন প্রস্তাব করেন। পশ্চিমের বিজ্ঞানী মহল এই গঠনকে “মাদ্রাজ ট্রিপল হেলিক্স” বলত, লিখেছেন বনসল।

ঘনিষ্ঠ সংযোগ নিয়ে বিতর্ক কীভাবে প্লটটি এনে দিল

সমালোচনার একটি দ্বিতীয় ফলও ছিল। রামকৃষ্ণনের নিজের বিবরণ অবলম্বন করে শ্রীনিবাসন ও সহকর্মীরা বলেছেন, কেমব্রিজের আপত্তি রামচন্দ্রনকে ফিরিয়ে নিয়ে যায় স্ফটিকে পরমাণুরা আসলে যে দূরত্বে থাকে তার দিকে। ভি. শশিশেখরন, তখন তরুণ শিক্ষক, এবং রামকৃষ্ণন, তখন স্নাতক ছাত্র, কাজটি হাতে নেন। প্রথম চেষ্টায় তাঁরা প্রতিটি পরমাণুর পাঠ্যবইয়ের আকারকে সবচেয়ে কাছাকাছি আসার সীমা ধরেছিলেন, আর ফলে বের হওয়া মানচিত্রে কোণের কোনো অনুমোদিত সমন্বয়ই ছিল না। ছোট অণুর স্ফটিক-গঠন দেখাল বাস্তব পরমাণুরা তার চেয়ে কাছে আসে: কার্বন ও নাইট্রোজেনের জন্য পাঠ্যবইয়ের ব্যাসার্ধ যোগ করলে ৩.২৫ অ্যাংস্ট্রম হয়, অথচ ছোট অণুর স্ফটিকে সাধারণত সবচেয়ে কাছের দূরত্ব ২.৯। প্রোটিন সায়েন্সের শ্রদ্ধাঞ্জলি যোগ করেছে, রিচ ও ক্রিক যে দূরত্ব ধরেছিলেন তাতে পলিংয়ের আলফা হেলিক্সও বাদ পড়ে যেত।

হিসাবটি সাজানো হয়েছিল দুটি পেপটাইড একক নিয়ে, প্রোটিন মেরুদণ্ডের সমতল সংযোগ, যারা একটি কার্বন পরমাণুতে যুক্ত। ফাই ও সাই নামের দুটি কোণ প্রতিটি জোড়ের মোচড় বর্ণনা করে। রামকৃষ্ণনের রেজোনান্স নিবন্ধ বলছে, মাইনাস ১৮০ থেকে ১৮০ ডিগ্রি পর্যন্ত নির্দিষ্ট ব্যবধানে প্রতিটি মানের জোড়া পরীক্ষা করে ১৯৬০ থেকে ১৯৬২ সালে পুরোপুরি অনুমোদিত, আংশিক অনুমোদিত বা অননুমোদিত বলে চিহ্নিত করা হয়েছিল। শ্রীনিবাসন ও সহকর্মীরা যোগ করেছেন, রামকৃষ্ণনের কাছে কেবল একটি মার্চান্ট ক্যালকুলেটর ছিল, যা চারটি মৌলিক ক্রিয়া করে, আর ছাপা ত্রিকোণমিতিক সারণি, এবং তাঁর নিজের বলা অনুযায়ী কাজটিতে প্রতিদিনের পরিশ্রমে পুরো এক বছর লেগেছিল।

“Stereochemistry of polypeptide chain configurations” নিবন্ধটি জার্নাল অফ মলিকিউলার বায়োলজির ৭ নম্বর খণ্ডের ৯৫ থেকে ৯৯ পৃষ্ঠায় ১৯৬৩ সালের জুলাইয়ে প্রকাশিত হয়, লেখক রামচন্দ্রন, রামকৃষ্ণন ও শশিশেখরন। শ্রীনিবাসন ও সহকর্মীরা লিখেছেন, চিত্রটি দেখিয়েছিল ফাই ও সাইয়ের সমন্বয়ের মাত্র প্রায় ৩০ শতাংশ স্টেরিওরাসায়নিকভাবে গ্রহণযোগ্য। তাঁরা আরও বলেছেন, ডিকারসন ও গাইসের পাঠ্যবই দ্য স্ট্রাকচার অ্যান্ড অ্যাকশন অফ প্রোটিনস-এ মানচিত্রটিকে প্রথম ওই নাম দেওয়া হয়।

এক পূর্বাভাস, যা প্রোটিনের গঠন পরে নিশ্চিত করেছে

প্লটটি যখন প্রকাশিত হয়, রামকৃষ্ণন রেজোনান্সে লিখেছেন, একটিও প্রোটিনের গঠন সমাধান হয়নি, যদিও তন্তুময় প্রোটিনের জন্য প্রস্তাবিত আলফা হেলিক্স ও বিটা শিটের কোণ আগে থেকেই অনুমোদিত অঞ্চলে পড়ত। বিজয়নের আইইউসিআর প্রতিবেদন বলছে, মাত্র একটি গোলাকার প্রোটিনের গঠন তখন জানা ছিল। যেভাবেই হোক, প্লটটি অপেক্ষা করেছে গঠনগুলোর আসার জন্য। রামকৃষ্ণন লক্ষ করেছেন, ২০০১ সাল নাগাদ ১৫,০০০-এর বেশি জানা হয়ে গেছে, আর প্রতিটি সমাধানের সময় ও পরে প্লটটি একটি চেকপয়েন্ট হিসেবে কাজ করেছে। সেই গণনায় আছে এক্স-রে স্ফটিকবিদ্যায় সমাধান করা গঠনগুলোও, যে পদ্ধতির ওপর দাঁড়িয়ে ভেঙ্কটরমন রামকৃষ্ণনের রাইবোজোম গঠন।

কেন এটি অস্বাভাবিক, সে বিষয়ে শ্রীনিবাসন ও সহকর্মীরা জর্জ রোজ, জ্যানেট থর্নটন ও সহকর্মীদের উদ্ধৃত করেছেন: জীববিজ্ঞানে এটি খুব কম কয়েকটি ক্ষেত্রের একটি, যেখানে তত্ত্ব ও পরীক্ষার অমিলকে পরীক্ষালব্ধ ফলের মান-যাচাই হিসেবে ব্যবহার করা হয়। একই কোণগুলো প্রোটিনের আকার পড়তেও ব্যবহৃত হয়, কারণ হেলিক্স ও স্ট্র্যান্ডগুলো চিত্রের নিজ নিজ অংশে জড়ো হয়। যতীন্দ্রের শ্রদ্ধাঞ্জলি ও রেজোনান্স দুটিই নথিবদ্ধ করেছে, রামচন্দ্রনের দল ধারণাটি নিউক্লিক অ্যাসিড ও পলিস্যাকারাইডেও প্রয়োগ করেছিল।

স্বীকৃতি

রামচন্দ্রন ১৯৭৭ সালে রয়্যাল সোসাইটির ফেলো নির্বাচিত হন। ১৯৯৯ সালে আন্তর্জাতিক স্ফটিকবিদ্যা ইউনিয়ন তাঁকে পঞ্চম ইওয়াল্ড পুরস্কার দেয়, অসংগত বিক্ষেপণ, কোলাজেনের মতো তন্তু-গঠন, আর, তাদের ভাষায়, “সর্বোপরি” বৃহদাণবিক বিন্যাসের কাজ ও সেই প্লটের জন্য, “যা আজও সবচেয়ে কাজের যাচাই-সরঞ্জাম”। তাঁর হয়ে গ্লাসগো কংগ্রেসে পদকটি গ্রহণ করেন এম. বিজয়ন। রামচন্দ্রন চেন্নাইয়ে মারা যান ২০০১ সালের ৭ এপ্রিল, বয়স ৭৮।

২০০৪ সালের ৭ আগস্ট, কোলাজেন-চিঠির ৫০ বছর পরে, নয়াদিল্লিতে বার্ষিকী উপলক্ষে একটি সিম্পোজিয়াম হয়, কাউন্সিল অফ সায়েন্টিফিক অ্যান্ড ইন্ডাস্ট্রিয়াল রিসার্চ ও বিজ্ঞান ও প্রযুক্তি বিভাগের সহায়তায়, ভারতের রাষ্ট্রপতি আবদুল কালাম যাতে অংশ নেন। এর ওপর বিজয়নের প্রতিবেদন রামচন্দ্রনকে বলেছে “স্বাধীন ভারতে কাজ করা সম্ভবত সবচেয়ে অসাধারণ বিজ্ঞানী”।