জেদ্দায় অবস্থিত King Abdullah University of Science and Technology (KAUST)-এর বিজ্ঞানীরা প্রথমবারের মতো পারমাণবিক স্তরে ডিএনএ (DNA) আনওয়াইন্ডিং বা খোলার মুহূর্তটি ক্যামেরাবন্দি করেছেন, যা ডিএনএ রেপ্লিকেশনের পরবর্তী সমস্ত ধাপের পথ প্রশস্ত করে। এই প্রত্যক্ষ পর্যবেক্ষণ কোষের জেনেটিক উপাদান দ্বিগুণ করার মৌলিক প্রক্রিয়াগুলোকে স্পষ্ট করে তুলেছে, যা জীবের বৃদ্ধি এবং প্রজননের জন্য অপরিহার্য।
সৌদি সংবাদ সংস্থা এসপিএ ২৫ মার্চ ২০২৫-এ জানিয়েছে, Nature সাময়িকীতে প্রকাশিত এই গবেষণায় দেখা গেছে কীভাবে ডিএনএ-র দ্বিসূত্রক গঠনটি খুলে যায়। এই প্রক্রিয়ার মাধ্যমে কোষের বংশগতি রক্ষা এবং কোষ বিভাজন সম্ভব হয়। কিন্তু এই জটিল আণবিক প্রক্রিয়াটি আসলে কীভাবে কাজ করে?
KAUST-এর অ্যাসিস্ট্যান্ট প্রফেসর Alfredo De Biasio এবং প্রফেসর Samir Hamdan-এর নেতৃত্বে পরিচালিত এই গবেষণা দলটি ক্রায়ো-ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (cryo-EM) এবং ডিপ লার্নিং প্রযুক্তির সমন্বয় ব্যবহার করেছেন। তারা Simian Virus 40 Large Tumor Antigen নামক হেলিকেস এনজাইমের সাথে ডিএনএ-র মিথস্ক্রিয়া পর্যবেক্ষণ করেছেন। এই গবেষণার মাধ্যমে ডিএনএ রেপ্লিকেশনের একেবারে প্রাথমিক ধাপগুলোর সবচেয়ে বিস্তারিত বিবরণ পাওয়া গেছে, যেখানে ১৫টি পারমাণবিক অবস্থার বর্ণনা দেওয়া হয়েছে যা দেখায় কীভাবে হেলিকেস ডিএনএ-কে খোলার জন্য চাপ প্রয়োগ করে।
হেলিকেস এনজাইমগুলো মূলত ন্যানোমেশিন হিসেবে কাজ করে। ডিএনএ-র সাথে যুক্ত হওয়ার পর, এই হেলিকেসগুলো ডিএনএ-র রাসায়নিক বন্ধন ভেঙে ফেলে, যা ডাবল হেলিক্স গঠনটিকে একত্রে ধরে রাখে। এরপর তারা দুটি সূত্রকে আলাদা করে দেয়, যাতে অন্যান্য এনজাইম রেপ্লিকেশন প্রক্রিয়া সম্পন্ন করতে পারে। এই প্রথম ধাপটি ছাড়া কোনো ডিএনএ রেপ্লিকেট হওয়া সম্ভব নয়। তাহলে এই ন্যানোমেশিনগুলো কীভাবে এত নিখুঁতভাবে কাজ করে?
গবেষণায় দেখা গেছে যে, অ্যাডেনোসিন ট্রাইফসফেট (ATP) ব্যবহৃত হওয়ার সাথে সাথে এটি শারীরিক সীমাবদ্ধতা কমিয়ে দেয়, যা হেলিকেসকে ডিএনএ-র along-এ এগিয়ে যেতে এবং দ্বিসূত্রক গঠনটিকে আরও বেশি খোলার সুযোগ করে দেয়। এভাবে ATP-এর ব্যবহার একটি সুইচের মতো কাজ করে যা সিস্টেমের এনট্রপি বা বিশৃঙ্খলা বাড়িয়ে দেয়, ফলে হেলিকেস ডিএনএ-র along-এ স্বাধীনভাবে চলাচল করতে পারে। এই শক্তির রূপান্তর কি প্রকৃতির এক বিস্ময়কর প্রকৌশল নয়?
প্রফেসর De Biasio ব্যাখ্যা করেছেন যে, হেলিকেস এক একক গতিতে ডিএনএ-কে আলাদা করে না, বরং এটি কনফরমেশনাল পরিবর্তনের একটি চক্রের মাধ্যমে কাজ করে যা পর্যায়ক্রমে সূত্রগুলোকে অস্থিতিশীল এবং পৃথক করে। এই পদ্ধতিটি ডিএনএ-র জটিল গঠনকে অত্যন্ত সূক্ষ্মভাবে খোলার নিশ্চয়তা দেয়। এই পর্যায়ক্রমিক পরিবর্তনগুলো কীভাবে ডিএনএ-র স্থিতিশীলতাকে প্রভাবিত করে?
গবেষণাটি কেবল হেলিকেস গবেষণার ক্ষেত্রেই নয়, বরং যেকোনো এনজাইমের গতিশীলতাকে পারমাণবিক রেজোলিউশনে পর্যবেক্ষণের ক্ষেত্রেও একটি গুরুত্বপূর্ণ অর্জন হিসেবে বিবেচিত হচ্ছে। এটি আণবিক জীববিজ্ঞানের ক্ষেত্রে নতুন দিগন্ত উন্মোচন করেছে। এই আবিষ্কার কি ভবিষ্যতে জেনেটিক রোগের চিকিৎসায় নতুন পথ দেখাবে?
KAUST বিজ্ঞানীদের এই আবিষ্কার ডিএনএ রেপ্লিকেশনের প্রাথমিক ধাপগুলোর একটি পূর্ণাঙ্গ মানচিত্র প্রদান করেছে। তবে এই প্রক্রিয়ার দীর্ঘমেয়াদী প্রভাব বা অন্যান্য এনজাইমের সাথে এর সামগ্রিক সমন্বয় সম্পর্কে বিস্তারিত তথ্য বিজ্ঞপ্তিতে উল্লেখ করা হয়নি।
KAUST বিজ্ঞানীরা কী পর্যবেক্ষণ করেছেন? বিজ্ঞানীরা পারমাণবিক স্তরে ডিএনএ (DNA) আনওয়াইন্ডিং বা খোলার মুহূর্তটি পর্যবেক্ষণ করেছেন। এটি ডিএনএ রেপ্লিকেশনের প্রথম ধাপ, যা কোষের জেনেটিক উপাদান দ্বিগুণ করার জন্য অপরিহার্য।
এই গবেষণায় কোন প্রযুক্তি ব্যবহার করা হয়েছে? গবেষণা দলটি ক্রায়ো-ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (cryo-EM) এবং ডিপ লার্নিং কৌশল ব্যবহার করেছেন। এর মাধ্যমে তারা Simian Virus 40 Large Tumor Antigen হেলিকেস এনজাইমের সাথে ডিএনএ-র মিথস্ক্রিয়া বিশ্লেষণ করেছেন।
হেলিকেস এনজাইম কীভাবে কাজ করে? হেলিকেস এনজাইম ন্যানোমেশিনের মতো কাজ করে এবং ডিএনএ-র ডাবল হেলিক্সের রাসায়নিক বন্ধন ভেঙে ফেলে। এটি দুটি সূত্রকে আলাদা করে দেয় যাতে অন্যান্য এনজাইম রেপ্লিকেশন সম্পন্ন করতে পারে।