প্রোটিন থেকে ডিএনএ: ডিএনএ সংশ্লেষণের একটি নতুন কৌশল

কোটি কোটি বছর ধরে টিকে থাকার জন্য ভাইরাস ও ব্যাকটেরিয়ার মধ্যে এক অদৃশ্য লড়াই চলছে। এই লড়াইয়ে ব্যাকটেরিয়া এমন এক আণবিক অস্ত্র বা প্রতিরক্ষা ব্যবস্থা তৈরি করেছে, যা জীববিজ্ঞানের সবচেয়ে প্রতিষ্ঠিত নিয়ম সেন্ট্রাল ডগমাকেই চ্যালেঞ্জ করে বসেছে! এতদিন আমাদের জানা ছিল, নতুন ডিএনএ তৈরি করতে হলে আগের কোনো ডিএনএ বা আরএনএর ছাঁচ থাকা অপরিহার্য। কোনো নিউক্লিক অ্যাসিডের সাহায্য ছাড়াই একটি এনজাইম পুরোপুরি স্বাধীনভাবে নির্দিষ্ট ডিএনএ তৈরি করবে—তা ছিল কল্পনারও বাইরে।

কিন্তু ২০২৬ সালে স্ট্যানফোর্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের বিজ্ঞানী অ্যালেক্স গাও এবং তাঁর গবেষক দলের একটি আবিষ্কার শত বছরের পুরোনো এই ধারণা একেবারে বদলে দিয়েছে। সম্প্রতি তাঁদের গবেষণাটি প্রকাশিত হয়েছে সায়েন্স সাময়িকীতে।

এ গবেষণায় তাঁরা দেখিয়েছেন, ভাইরাসের আক্রমণ ঠেকাতে ব্যাকটেরিয়ার ডিআরটি৩বি (Drt3b) নামে একটি এনজাইম কোনো ছাঁচ ছাড়াই নির্দিষ্ট পলি (এসি) ডিএনএ বুনে যেতে পারে। ক্রায়ো-ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপিতে দেখা গেছে, এনজাইমটির কেন্দ্রে থাকা দুটি বিশেষ অ্যামিনো অ্যাসিডের (গ্লুটামেট-২৬ ও আরজিনিন-২৫৩) গঠনই কাজ করে একটি ফিজিক্যাল মোল্ড হিসেবে। অর্থাৎ, এনজাইমের নিজস্ব প্রোটিনের গঠন বা ভাঁজই এখানে কাজ করে নতুন ডিএনএ তৈরির ছাঁচ হিসেবে!

প্রকৃতির এই আণবিক ম্যাজিক শুধু বিজ্ঞানের পাঠ্যবই নতুন করে লেখাবে না, বরং পরিবর্তনের এক অজানা অধ্যায়ও আমাদের সামনে তুলে ধরবে। এই অভাবনীয় আবিষ্কারের পেছনের গল্প, ব্যাকটেরিয়ার ছদ্মবেশী প্রতিরক্ষাব্যবস্থার অমীমাংসিত রহস্য এবং ভবিষ্যতে পরিবেশবান্ধব উপায়ে ডিএনএ তৈরির প্রভাব সম্পর্কে একটি পরিষ্কার ধারণা দেওয়াই এই লেখার মূল লক্ষ্য।

ডিএনএ সংশ্লেষণের নতুন কৌশল

বিজ্ঞানী ড্যাং ও তাঁর দলের আবিষ্কৃত এই ডিআরটি৩ অ্যান্টিফাজ ব্যবস্থা নিয়ে গবেষণাটি আণবিক জীববিজ্ঞানের চেনা নিয়মগুলোকে নতুন করে ভাবতে শিখিয়েছে। এই ডিফেন্স-অ্যাসোসিয়েটেড রিভার্স ট্রান্সক্রিপ্টেজ (DRTs) হলো ব্যাকটেরিয়ার এক অদ্ভুত ভাইরাস-প্রতিরোধী কৌশল, যা চেনা নিয়মের বাইরে গিয়ে কাজ করে।

গবেষণায় দেখা গেছে, ডিআরটি৩ সিস্টেম মূলত দুটি ভিন্ন এনজাইম এবং একটি নন-কোডিং আরএনএ নিয়ে গঠিত। এটি ডিএনএর একটি দ্বি-সূত্রক তৈরি করতে পারে। ভাইরাসের আক্রমণ ঠেকাতে ব্যাকটেরিয়ার এই অভিনব প্রতিরক্ষা ব্যবস্থার মূল কারিগর হলো ডিআরটি৩বি এনজাইম, যার কাজের ধরন সাধারণ নিয়মের পুরোপুরি উল্টো।

সাধারণত, নতুন ডিএনএ তৈরি হওয়ার প্রক্রিয়াটি পুরোনো একটি ছাঁচের ওপর নির্ভরশীল। ডিএনএর আণবিক বর্ণমালায় চারটি বর্ণ রয়েছে—অ্যাডেনিন (A), থাইমিন (T), সাইটোসিন (C) এবং গুয়ানিন (G)। এতদিন বিজ্ঞানীরা জানতেন, নতুন ডিএনএ তৈরি করতে গেলে পুরোনো একটি ডিএনএ সূত্রকের সাহায্য লাগে। কিন্তু ব্যাকটেরিয়ার এই অদ্ভুত প্রতিরক্ষাব্যবস্থায় ডিআরটি৩বি এনজাইমটি কোনো পুরোনো ডিএনএ বা আরএনএর সাহায্য ছাড়াই ক্রমাগত অ্যাডেনিন ও সাইটোসিন নিউক্লিওটাইড জুড়ে একটি নিখুঁত ডিএনএ সূত্রক বুনে যেতে পারে। এখানে ছাঁচের কাজ করে এনজাইমটির নিজস্ব প্রোটিন কাঠামোর গঠন।

ভাইরাসের শরীরে থাকা ‘এসটি৬১’ নামে প্রোটিনটি যখন ব্যাকটেরিয়ার কোষে ঢোকে, তখন এনজাইমটি জেগে ওঠে। এরপর এটি সাধারণ এনজাইমগুলোর মতো কোনো ছাঁচের ওপর নির্ভর না করেই স্বাধীনভাবে নতুন ডিএনএ তৈরি করতে শুরু করে। এই অসাধ্য সাধনের জন্য এনজাইমটি কাজে লাগায় তার নিজস্ব প্রোটিনের গঠন। এর কেন্দ্রে থাকা ওই দুটি বিশেষ অ্যামিনো অ্যাসিড মিলে এমন এক পরিবেশ তৈরি করে, যা নিজেই একটি ভৌত ছাঁচ হিসেবে কাজ করে এবং নিখুঁতভাবে ডিএনএ বুনে যায়।

ভাইরাস সাধারণত ব্যাকটেরিয়ার চেনা ডিএনএ তৈরির ব্যবস্থাকে ধ্বংস করে দেয়। কিন্তু ডিআরটি৩ সিস্টেমটি পুরোনো কোনো ছাঁচের ওপর নির্ভরশীল নয়। তাই ভাইরাসের রাডার একে সহজে শনাক্ত করতে পারে না। ভাইরাসের চোখ ফাঁকি দিয়ে টিকে থাকার জন্য এটি ব্যাকটেরিয়ার এক অবিশ্বাস্য ও ছদ্মবেশী কৌশল।

আধুনিক পরীক্ষা-নিরীক্ষার সাহায্যে গবেষকেরা দেখেছেন, ডিআরটি৩বি এনজাইমের নির্দিষ্ট কিছু অ্যামিনো অ্যাসিড এমন এক পরিবেশ তৈরি করে, যা শুধু দুটি নির্দিষ্ট নিউক্লিওটাইডকেই গ্রহণ করে। এই নিখুঁত প্রহরার কারণে একটি ধারাবাহিক ডিএনএ শৃঙ্খল তৈরি হয়। পরে এটি পরিপূরক সূত্রকের সঙ্গে যুক্ত হয়ে একটি সম্পূর্ণ ডিএনএ গঠন করে। এই যুগান্তকারী আবিষ্কার প্রমাণ করে, প্রোটিন কেবল বার্তাবাহক নয়; প্রোটিনের নিজের গঠনই হয়ে উঠতে পারে তথ্যের প্রধান কোড-ধারক।

ব্যাকটেরিয়ার কৌশল ও সিন্থেটিক বায়োলজির দিগন্ত

প্রথমত, কোটি কোটি বছর ধরে চলা এই আণবিক যুদ্ধে ভাইরাসরা ব্যাকটেরিয়ার সাধারণ প্রতিরক্ষাকে আটকে দেওয়ার অনেক কৌশল শিখেছে। কিন্তু ব্যাকটেরিয়া তার চেনা কৌশল ছেড়ে নতুন এই উপায়ে এক ‘অদৃশ্য’ প্রতিরক্ষা অণু তৈরি করতে সক্ষম হয়। তবে সেটা ভাইরাসের চোখে ধরা পড়ে না। এটি ব্যাকটেরিয়ার দারুণ এক ছদ্মবেশী যুদ্ধকৌশল।

দ্বিতীয়ত, বায়োটেকনোলজির দুনিয়ায় এটি এক নতুন দুয়ার খুলে দিয়েছে। বর্তমানে গবেষণাগারে কৃত্রিম ডিএনএ তৈরি করতে রাসায়নিক প্রক্রিয়ার ওপর নির্ভর করতে হয়। সেটা বেশ ব্যয়বহুল, বিষাক্ত এবং এতে ভুল হওয়ার সম্ভাবনাও থাকে। কিন্তু এই এনজাইমের অ্যামিনো অ্যাসিডগুলোকে যদি জেনেটিক ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের সাহায্যে ব্যবহার করা যায়, তাহলে বিজ্ঞানীরা নিজেদের পছন্দমতো এনজাইম তৈরি করতে পারবেন। এতে ব্যয়বহুল কেমিক্যালের ওপর নির্ভরতা কমবে এবং পরিবেশবান্ধব উপায়ে ডিএনএ তৈরির ক্ষেত্রে বড় পরিবর্তন আসবে।

অমীমাংসিত রহস্য ও ভবিষ্যৎ

এই যুগান্তকারী আবিষ্কারের পর বিখ্যাত বিজ্ঞান সাময়িকী সায়েন্স-এ আমার একটি প্রবন্ধ প্রকাশিত হয়। সেখানে আমি এই প্রক্রিয়ার নেপথ্যে থাকা কিছু অমীমাংসিত রহস্যের প্রতি বিজ্ঞান মহলের দৃষ্টি আকর্ষণ করেছি। এই প্রক্রিয়ার আণবিক গঠন জানা গেলেও, কোষের ভেতরে এর সংকেত যাওয়ার পথটি এখনো অনেকটা অজানা। আমরা জানি, ভাইরাসের এসটি৬১ নামে প্রোটিনটি এই এনজাইমকে উদ্দীপ্ত করে। কিন্তু ঠিক কোন পথে এই প্রতিরক্ষা ব্যবস্থাটি পুরোপুরি জেগে ওঠে, তা এখনো এক বিরাট রহস্য।

এর চেয়েও মজার প্রশ্ন হলো, দ্রুতগতিতে তৈরি হওয়া এই নতুন ডিএনএগুলোর পরিণতি শেষমেশ কী হয়? পরিবর্তনের এই লড়াইয়ে এরা ঠিক কী ভূমিকা পালন করে, তা এখনো ধোঁয়াশায় ঢাকা। এমন হতে পারে যে, এগুলো ভাইরাসের ব্যবস্থাকে বিভ্রান্ত করার জন্য ‘টোপ’ হিসেবে কাজ করে। আবার এমনও হতে পারে যে, এগুলো সরাসরি আক্রান্ত কোষটিকেই মেরে ফেলে। এতে নিজের আত্মাহুতির বিনিময়ে ভাইরাসের বিস্তার থেমে যায় এবং আশপাশের সুস্থ ব্যাকটেরিয়াগুলো রক্ষা পায়।

পাশাপাশি, ডিএনএ তৈরির এই প্রক্রিয়া ঠিক কীভাবে শেষ হয়, তাও এক অমীমাংসিত ধাঁধা। এনজাইমটির কাজ করার কি কোনো নির্দিষ্ট সীমা আছে, নাকি কোষের ভেতরের অজানা কোনো সংকেত একে থামিয়ে দেয়—তা জানা অত্যন্ত জরুরি। এই গূঢ় প্রশ্নগুলোর উত্তর জানা গেলে তা কেবল ব্যাকটেরিয়ার প্রতিরক্ষাই নয়, বরং বায়োটেকনোলজির দুনিয়াতেও বিশাল প্রভাব ফেলবে। আগামী দিনে কৃত্রিম জীবপ্রকৌশলের মাধ্যমে সম্পূর্ণ নিজস্ব নিয়ন্ত্রণে নির্দিষ্ট দৈর্ঘ্যের ডিএনএ তৈরি করা সম্ভব হবে।

শেষ কথা

বিজ্ঞানের অগ্রযাত্রা কেবল নতুন তথ্য খোঁজার নয়, বরং পুরোনো চেনা ছক ভেঙে অজানাকে আলিঙ্গন করার এক নিরন্তর প্রক্রিয়া। অ্যালেক্স গাও এবং তাঁর দলের এই আবিষ্কার আমাদের মনে করিয়ে দেয়, প্রকৃতির নিজস্ব উদ্ভাবনী ক্ষমতার কাছে মানুষের কল্পনাও হার মানে। এতদিন আমাদের বদ্ধমূল ধারণা ছিল, নতুন ডিএনএ তৈরি করতে আগের ডিএনএর ছাঁচ লাগবেই। কিন্তু আজ প্রমাণিত হলো, অস্তিত্ব রক্ষার লড়াইয়ে একটি প্রোটিনের ত্রিমাত্রিক ভাঁজও আণবিক তথ্যের এক নিখুঁত ছাঁচ হয়ে উঠতে পারে।

এর তাৎপর্য সুগভীর। এটি প্রমাণ করে, প্রকৃতির তথ্য আদান-প্রদানের ভাষা আমাদের বইয়ে পড়া বাঁধাধরা নিয়মের চেয়েও বহুগুণ বেশি স্বাধীন ও রহস্যময়। প্রকৃতির এই এনজাইমেটিক কারিগরিকে যদি আমরা নিজেদের আয়ত্তে আনতে পারি, তাহলে তা প্রযুক্তি জগতেও এক অভাবনীয় বিপ্লব ঘটাবে।

বিষাক্ত ও ব্যয়বহুল রাসায়নিকের বদলে প্রকৃতির এই নিজস্ব ভাষাকে কাজে লাগিয়ে ভবিষ্যতে পরিবেশবান্ধব উপায়ে ডিএনএ ডেটা স্টোরেজ তৈরি করা সম্ভব হবে। ফলে চিকিৎসাবিজ্ঞান ও তথ্যপ্রযুক্তির বিভেদ মুছে এমন এক নতুন যুগের সূচনা হবে, যেখানে সিলিকন চিপের বদলে জীবনের নিজস্ব আণবিক ব্যাকরণেই লেখা হবে ভবিষ্যৎ পৃথিবীর ডেটা-ভান্ডার।

লেখক: ডিন, গ্র্যাজুয়েট স্টাডিজ অনুষদ, প্রতিষ্ঠাতা পরিচালক ও অধ্যাপক, ইনস্টিটিউট অব বায়োটেকনোলজি অ্যান্ড জেনেটিক ইঞ্জিনিয়ারিং, গাজীপুর কৃষি বিশ্ববিদ্যালয় এবং ফেলো, ফুলব্রাইট, বাংলাদেশ ও দ্য ওয়ার্ল্ড একাডেমি অব সায়েন্সেস

সূত্র: সায়েন্স ডটকম