পাঠ্যবইয়ের বাইরে ডিএনএ: ব্যাকটেরিয়ার প্রতিরক্ষা বুহে প্রোটিনের জাদুকরী ছাঁচ

তোফাজ্জলইসলাম
অধ্যাপক, ইনস্টিটিউটঅববায়োটেকনোলজিঅ্যান্ডজেনেটিকইঞ্জিনিয়ারিং (IBGE)
গাজীপুরকৃষিবিশ্ববিদ্যালয়, গাজীপুর, বাংলাদেশ

কোটি কোটি বছর ধরে এক অদৃশ্য যুদ্ধ চলছে অণুবীক্ষণিক এক রণক্ষেত্রে। ঘাতক ভাইরাস আর ক্ষুদ্রাতিক্ষুদ্র ব্যাকটেরিয়ার এই জীবন-মরণ লড়াইয়ে, নিজেদের অস্তিত্ব টেকাতে ব্যাকটেরিয়ারা গড়ে তুলেছে এক অবিশ্বাস্য আণবিক অস্ত্রাগার।জীববিজ্ঞানের একটি চিরন্তন এবং মৌলিক নিয়ম রয়েছে, যাকে বিজ্ঞানীরা বলেন ‘সেন্ট্রাল ডগমা’ (Central Dogma)। এই নিয়ম অনুযায়ী, আমাদের কোষের সমস্ত তথ্য কেবল ডিএনএ থেকে আরএনএ এবং আরএনএ থেকে প্রোটিনে একমুখীভাবে প্রবাহিত হয়। এর সহজ অর্থ হলো, নতুন কোনো ডিএনএ তৈরি করতে গেলে প্রথামাফিক অন্য একটি ডিএনএ বা আরএনএ-র ছাঁচ বা ব্লুপ্রিন্ট লাগেই—একে বলা হয় ‘টেমপ্লেট’।কিন্তু এই চিরন্তন নিয়মকে বুড়ো আঙুল দেখিয়ে ডেং এবং তাঁর সহকর্মীরা এক রোমাঞ্চকর আবিষ্কার করেছেন। তাঁরা দেখেছেন, ভাইরাসের আক্রমণ ঠেকাতে ব্যাকটেরিয়ার ‘DRT3’ নামক এক বিশেষ প্রতিরক্ষা ব্যবস্থা সম্পূর্ণ নতুন এক যুদ্ধকৌশল অবলম্বন করে। এই সিস্টেমে থাকা ‘Drt3b’ নামের এনজাইমটি কোনো নিউক্লিক অ্যাসিডের সাহায্য ছাড়াই, কেবল নিজের প্রোটিন কাঠামোর ত্রিমাত্রিক ভাঁজকে একটি “ভৌত ছাঁচ” হিসেবে ব্যবহার করে একেবারে নিখুঁতভাবে একটি সুনির্দিষ্ট ডিএনএ সূত্রক বুনে যেতে পারে, যা আগে কখনো বিজ্ঞানীদের কল্পনাতেও ছিল না।

এই আণবিক রূপকথার আসল চমক লুকিয়ে আছে ব্যাকটেরিয়ার সেই প্রতিরক্ষা কৌশলে। ভাইরাসের আক্রমণ শুরু হওয়ামাত্রই যেন এক রহস্যময় সংকেত বেজে ওঠে, আর অমনি Drt3b এনজাইমটি তার সক্রিয় কেন্দ্রে থাকা বিশেষ অ্যামিনো অ্যাসিডের জাদুকরী বিন্যাস দিয়ে একের পর এক ডিএনএ-র কণা সাজিয়ে একটি নিখুঁত পর্যায়ক্রমিক ধারা বা রিপিট তৈরি করে। এই অভিনব “প্রোটিন-কোডেড” ডিএনএ সূত্রকটি ভাইরাসের জন্য এমন এক ফাঁদ বা অদৃশ্য ঢাল তৈরি করে, যা ভাইরাসের প্রথাগত আক্রমণ পদ্ধতিকে সম্পূর্ণ স্তব্ধ করে দেয়। জীববিজ্ঞানের পাঠ্যপুস্তকের চেনা সীমানা পেরিয়ে যাওয়া এই আবিষ্কার কেবল প্রকৃতির এক পরম বিস্ময়ই নয়, বরং চিকিৎসাবিজ্ঞান ও তথ্যপ্রযুক্তির ভবিষ্যৎ দুনিয়ায় কৃত্রিম উপায়ে ডিএনএ তৈরির এক নতুন দিগন্তের সূচনা করেছে, যেখানে প্রোটিন নিজেই হয়ে উঠেছে নতুন তথ্যের লিপিকার।

এই মতামতধর্মী প্রবন্ধে (opinion piece), আমি যেমন ডেং এবং তাঁর সহকর্মীদের (২০২৬) যুগান্তকারী আবিষ্কারগুলোর ওপর আলোকপাত করছি, ঠিক তেমনই ভাইরাসের সংক্রমণের বিরুদ্ধে ব্যাকটেরিয়ার এই চমৎকার অভিযোজনক্ষম রোগ প্রতিরোধ ব্যবস্থার (adaptive immune system) কিছু অমীমাংসিত প্রশ্ন এবং নতুন জীবপ্রকৌশল (bioengineering) উদ্ভাবনে এর ভবিষ্যৎ সম্ভাবনাকেও তুলে ধরছি।

ডিএনএসংশ্লেষণেরএকটিনতুনকৌশল (Mechanism)

ডেংএবংতাঁরসহকর্মীদের (২০২৬) DRT3 (ডিফেন্স-অ্যাসোসিয়েটেডরিভার্সট্রান্সক্রিপ্টেজ৩) সিস্টেমসংক্রান্তআবিষ্কারটিজৈবিকতথ্যস্থানান্তরের (biological information transfer) ক্ষেত্রেআমাদেরবোঝাপড়াকেআরওপ্রসারিতকরেছে।এটিডিএনএসংশ্লেষণেরপ্রথাগত ‘টেমপ্লেট-নির্ভর’ মডেলেরবাইরেএকটিব্যতিক্রমীদৃষ্টান্তস্থাপনকরেছে।এতকালডিএনএসংশ্লেষণকেবেইজ-পেয়ারিংয়েরপরিপূরকতার (base-pairing complementarity) দৃষ্টিকোণথেকেদেখাহতো, যেখানেএকটিবিদ্যমানডিএনএসূত্রক (strand) প্রয়োজনীয়কোডবানির্দেশনাপ্রদানকরে।তবেএইগবেষণায়ব্যাকটেরিয়ারএকটিঅত্যাধুনিকপ্রতিরক্ষাব্যবস্থারসন্ধানমিলেছে, যেখানে ‘Drt3b’ নামকএনজাইমটিকোনোধরনেরনিউক্লিকঅ্যাসিডটেমপ্লেটছাড়াইএকটিপলি(AC) ডিএনএসূত্রকতৈরিকরতেপারে।এরপরিবর্তে, এনজাইমটিতারনিজস্বপ্রোটিনকাঠামোকেইএকটি “ভৌতছাঁচ” (physical mold) হিসেবেব্যবহারকরে।

উচ্চ-রেজোলিউশনেরক্রায়ো-ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (Cryo-electron Microscopy)এবংবায়োকেমিক্যালপরীক্ষারমাধ্যমেগবেষকরাদেখিয়েছেনযে, Drt3b-এরঅ্যাক্টিভসাইটের (active site) নির্দিষ্টকিছুঅ্যামিনোঅ্যাসিডেরঅবশিষ্টাংশবারেসিডিউ (বিশেষকরে Glu26 এবং Arg253) এমনএকটিস্টেরিকএবংইলেক্ট্রোস্ট্যাটিকপরিবেশতৈরিকরেযাপর্যায়ক্রমে dATP এবং dCTP-এরসংযুক্তিকেসহজতরকরে।এই “প্রোটিন-টেমপ্লেটেড” সংশ্লেষণএকটিনিখুঁতডাইনিউক্লিওটাইডপুনরাবৃত্তি (dinucleotide repeat) নিশ্চিতকরে।এরফলে, জেনেটিকতথ্যেরউৎসমূলতডিএনএসিকোয়েন্সথেকেস্থানান্তরিতহয়েপ্রোটিনেরত্রিমাত্রিকভাঁজে (three-dimensional folding) রূপনেয়।

আরএনএনিউক্লিওটাইডিলট্রান্সফারেজ (যেমন: CCA-অ্যাডিংএনজাইমএবংপলি(UG)-অ্যাডিং RDE-3 [প্রেস্টনএবংঅন্যান্য, ২০১৯]) কোনোনিউক্লিকঅ্যাসিডটেমপ্লেটছাড়াইআরএনএ-তেসিকোয়েন্স-নির্দিষ্টলেজ (tails) যুক্তকরারজন্যসুপরিচিতহলেও, ডিএনএসংশ্লেষণেএমনকৌশলঅত্যন্তবিরল।টেমপ্লেট-বিহীনডিএনএপলিমারেজ, যেমনটার্মিনালডিঅক্সিনিউক্লিওটাইডিলট্রান্সফারেজ (TdT), সাধারণতকোনোসুনির্দিষ্টসিকোয়েন্সছাড়াইনিউক্লিওটাইডযুক্তকরে।অন্যদিকে, ট্রান্সলেশনপলিমারেজ Rev1 (নায়ারএবংঅন্যান্য, ২০০৫) এক্ষেত্রেকিছুটাকাছাকাছিউদাহরণতৈরিকরেছিল; এটিডিএনএ-রক্ষতিএড়াতেএকটিআর্জিনাইনসারোগেটব্যবহারকরেটেমপ্লেটছাড়াইএকটিএককসাইটোসিনযুক্তকরত, যদিওএরকার্যকারিতাডিএনএ-তেএকটিটেমপ্লেটগুয়ানিনেরউপস্থিতিরওপরনির্ভরকরত।ডেংএবংতাঁরসহকর্মীদের (২০২৬) গবেষণারমূলঅভিনবত্বএখানেইযে, Drt3b এনজাইমটিসম্পূর্ণস্বাধীনভাবেএকটিপরিপূরকডিএনএসূত্রকসংশ্লেষণকরে, যাকোনোনিউক্লিকঅ্যাসিডটেমপ্লেটেরওপরনির্ভরনাকরেইএকটিদ্বি-সূত্রকডুপ্লেক্স (double-stranded duplex) তৈরিকরে।

বিবর্তনীয়কৌশলএবংসিন্থেটিকসম্ভাবনা

এইমেকানিজমবাকৌশলটিবিবর্তনীয়জীববিজ্ঞানএবংসিন্থেটিকইঞ্জিনিয়ারিং (কৃত্রিমপ্রকৌশল) উভয়েরজন্যইগভীরতাৎপর্যবহনকরে।প্রাকৃতিকইতিহাসেরদৃষ্টিকোণথেকে, DRT3 সিস্টেমটিব্যাকটেরিয়ারবিপাকীয়বিশেষায়নের (metabolic specialization) একটিঅসাধারণস্তরকেতুলেধরে।জিনোম-কোডেডটেমপ্লেটথেকেডিএনএসংশ্লেষণকেমুক্তকরারমাধ্যমেব্যাকটেরিয়াএমনবিশেষায়িতইমিউনঅণু (immune molecules) তৈরিকরতেপারে, যাপ্রথাগতঅনুলিপন (replication) ব্যাহতকরারজন্যতৈরিভাইরাসেরপ্রতিরোধমূলকব্যবস্থারচোখে “অদৃশ্য” বাধরাছোঁয়ারবাইরেথাকে।এইযুগান্তকারীআবিষ্কারটিপলিমারেজসুপারফ্যামিলিরকার্যকরীসীমানাকেওনতুনভাবেসংজ্ঞায়িতকরে; এটিইঙ্গিতদেয়যেঅন্যান্য “অনাথ” (orphan) রিভার্সট্রান্সক্রিপ্টেজগুলোরওসিকোয়েন্স-নির্দিষ্টএবংটেমপ্লেট-বিহীনকার্যক্ষমতাথাকতেপারে।

বায়োটেকনোলজিরক্ষেত্রে, সুনির্দিষ্টডিএনএমোটিফসংশ্লেষণেরজন্যএকটিপ্রোটিনকেপ্রোগ্রামকরারএইক্ষমতাএনজাইমেটিকডিএনএসংশ্লেষণটুলেরএকটিনতুনপ্রজন্মেরদুয়ারখুলেদিয়েছে।যদি Drt3b-এরএই “গেটকিপিং” রেসিডিউগুলোকেকৃত্রিমভাবেপুনর্নির্মাণ (re-engineer) করাযায়, তবেগবেষকরাএমনস্ব-টেমপ্লেটযুক্ত (self-templated) এনজাইমতৈরিকরতেসক্ষমহবেনযাডিএনএডেটাস্টোরেজবাস্ট্রাকচারালডিএনএন্যানোটেকনোলজিরজন্যকাস্টমাইজডপুনরাবৃত্তিমূলকসিকোয়েন্সতৈরিকরতেপারবে।এরফলেব্যয়বহুলএবংভুলত্রুটি-প্রবণফসফোরামাইডাইটরসায়নের (phosphoramidite chemistry) প্রয়োজনীয়তাএড়ানোসম্ভবহবে।

ভবিষ্যৎ দৃষ্টিভঙ্গি এবং অমীমাংসিত রহস্য

কাঠামোগত বৈশিষ্ট্যের এমন নিখুঁত বর্ণনা সত্ত্বেও, এর ফলে উৎপাদিত পলি(GT/AC) ডুপ্লেক্সের শারীরবৃত্তীয় ভূমিকা নিয়ে বেশ কিছু গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন রয়ে গেছে। যদিও গবেষণাটি নিশ্চিত করে যে ফাজ প্রোটিন ST61 এই কমপ্লেক্সটিকে সক্রিয় করে, তবে অ্যান্টিফাজ (ভাইরাস প্রতিরোধী) প্রতিরক্ষা ব্যবস্থাকে ট্রিগার করার সুনির্দিষ্ট সিগন্যাল ট্রান্সডাকশন পাথওয়ে বা সংকেত প্রবাহের পথটি এখনও অজানাই রয়ে গেছে। তাছাড়া, সংশ্লেষিত ডিএনএ রিপিটগুলোর চূড়ান্ত পরিণতি কী হয় তাও স্পষ্ট নয়: এগুলো কি ছদ্মবেশী টোপ (competitive decoys) হিসেবে কাজ করে যা ভাইরাসের অনুলিপন প্রক্রিয়াকে আটকে রাখে, নাকি এগুলো ডাউনস্ট্রিম “ইফেক্টর” প্রোটিনের সংকেত হিসেবে কাজ করে যা প্রোগ্রামড সেল ডেথ বা পরিকল্পিত কোষের মৃত্যু (অ্যাবোর্টিভ ইনফেকশন) ঘটায়?

পাশাপাশি, এই প্রক্রিয়ার সমাপ্তি (termination) নিয়েও প্রশ্ন থেকে যায়—কোন বিষয়টি এই পুনরাবৃত্তিমূলক পলিমারগুলোর চূড়ান্ত দৈর্ঘ্য নির্ধারণ করে? DRT3 কমপ্লেক্সটি তার নিজস্ব প্রসেসিভিটি (processivity) দ্বারা সীমাবদ্ধ কি না, তা জানা এই মেকানিজমটি পুরোপুরি বোঝার জন্য অপরিহার্য। পরিশেষে বলা যায়, আমাদের বৈজ্ঞানিক ধারণার পরিধি যখন “প্রোটিন-কোডেড” ডিএনএ-কে অন্তর্ভুক্ত করার জন্য প্রসারিত হচ্ছে, তখন এটি স্পষ্ট হয়ে উঠছে যে আণবিক তথ্য ব্যবস্থার (molecular information systems) বৈচিত্র্য আমাদের পাঠ্যপুস্তকের মডেলগুলোর চেয়েও অনেক বেশি সমৃদ্ধ ও বৈচিত্র্যময়।

উপসংহার (Conclusion)

পরিশেষেবলাযায়, ডেংএবংতাঁরসহকর্মীদের (২০২৬) এইআবিষ্কারটিআণবিকজীববিজ্ঞানেরদীর্ঘদিনেরপ্রতিষ্ঠিতধারণাকেএকনতুনচ্যালেঞ্জেরমুখেদাঁড়করিয়েছে।ব্যাকটেরিয়ার ‘DRT3’ অ্যান্টিফাজপ্রতিরক্ষাব্যবস্থারএইঅনন্যমেকানিজমপ্রমাণকরেছেযে, সুনির্দিষ্টসিকোয়েন্সেরডিএনএতৈরিরজন্যসবসময়নিউক্লিকঅ্যাসিডেরব্লুপ্রিন্টঅপরিহার্যনয়, বরংএকটিপ্রোটিনেরনিজস্বত্রিমাত্রিকগঠনও (Three-dimensional structure) তথ্যেরপ্রধানউৎসবাছাঁচহিসেবেকাজকরতেপারে।যদিওএইপদ্ধতিতেতৈরিহওয়াপলি(GT/AC) ডিএনএ-রচূড়ান্তশারীরবৃত্তীয়ভূমিকাএবংএরসমাপ্তি (Termination) ঘটারপ্রক্রিয়াটিনিয়েএখনওবেশকিছুঅমীমাংসিতরহস্যরয়েগেছে, তবুওএইগবেষণাটিসিন্থেটিকবায়োলজিরদুনিয়ায়একনতুনবিপ্লবেরসূচনাকরেছে।এইস্ব-টেমপ্লেটযুক্ত (Self-templated) এনজাইমীয়কৌশলকেকাজেলাগিয়েভবিষ্যতেডিএনএডেটাস্টোরেজএবংন্যানোটেকনোলজিরজন্যআরওউন্নতওসাশ্রয়ীজৈবপ্রকৌশল (Bioengineering) উদ্ভাবনকরাসম্ভবহবে, যাচিকিৎসাওতথ্যপ্রযুক্তিখাতকেবহুদূরএগিয়েনিয়েযাবে।

Further readings

P. Deng, H. Lee, C. Armijo, H. Wang, A. Gao. Protein-templated synthesis of dinucleotide repeat DNAby an antiphage reverse transcriptase. Science 10.1126/science.aed1656 (2026).

M. A. Preston, D. F. Porter, F. Chen, N. Buter, C. P. Lapointe, S. Keles, J. Kimble, M. Wickens, Unbiased screen of RNA tailing activities reveals a poly(UG) polymerase. Nat Methods 16, 437–445 (2019)

D. T. Nair, R. E. Johnson, L. Prakash, S. Prakash, A. K. Aggarwal, Rev1 employs a novel mechanism of DNA synthesis using a protein template. Science 309, 2219–2222 (2005)

T. islam, Beyond the Base Pairing: Protein-Templated DNA Synthesis in Bacterial Immunity. Science (eLetter) https://www.science.org/doi/10.1126/science.aed1656 (2026).