জীববিজ্ঞান প্রথম পত্র (Botany) · একাদশ-দ্বাদশ · অধ্যায় ১ · ১.৪

DNA প্রতিলিপন।

কোষ ভাগ হওয়ার আগে তার পুরো DNA-র একটা কপি বানাতে হয়। কপিটা হতে হবে দ্রুত, আর প্রায় নিখুঁত। কীভাবে হয় এটা? এক ডাবল হেলিক্স খুলে যায়, আর খোলা দুই সূত্রই হয়ে ওঠে নতুন সূত্রের ছাঁচ।

১. এক ডাবল হেলিক্স, দুটি কপি

যে প্রক্রিয়ায় মাতৃ DNA থেকে তার অনুরূপ DNA উৎপন্ন হয়, তাকে DNA প্রতিলিপন বা অনুলিপন (replication) বলে। এতে একটি ডাবল হেলিক্স থেকে দুটি ডাবল হেলিক্স তৈরি হয়। কাজটা ঘটে কোষচক্রের S ধাপে, অর্থাৎ ইন্টারফেজ পর্যায়ে, কোষ বিভাজনের আগে।

২. তিনটি অনুকল্প

১৯৫৬ সালে প্রতিলিপনের তিনটি অনুকল্প প্রস্তাবিত হয়: সংরক্ষণশীল, অর্ধ-সংরক্ষণশীল ও বিচ্ছুরণশীল। তিনটার প্রশ্ন একই: নতুন দুটি DNA-তে পুরোনো সূত্র কোথায় থাকে?

সংরক্ষণশীল: মাতৃ সূত্র দুটি আলাদা থেকে নতুন DNA বানায় এবং নিজেরা অপরিবর্তিত থাকে।
অর্ধ-সংরক্ষণশীল: প্রতিটি নতুন DNA-তে একটি মাতৃসূত্র ও একটি নতুন সূত্র।
বিচ্ছুরণশীল: সূত্র খণ্ডিত হয়ে নতুন ও পুরোনো খণ্ডক মিশে দুটি DNA তৈরি হয়।

“অর্ধ-সংরক্ষণশীল” শব্দটি প্রথম ব্যবহার করেন স্টেন্ট, ১৯৫৭ সালে। এই অনুকল্পই ঠিক বলে প্রমাণ হয়েছে: ম্যাথিউ মেসেলসন (Meselson) ও ফ্র্যাঙ্কলিন স্টাহ্‌ল (Stahl) ১৯৫৮ সালে E. coli ব্যাকটেরিয়ায় পরীক্ষা করে এটা প্রমাণ করেন। ১৯৬০ সালে সুয়েকা মানব হেলা কোষে আর ১৯৬১ সালে সাইমন Chlamydomonas শৈবালে একই পদ্ধতি প্রমাণ করেন।

তিনটা অনুকল্প মুখে বলা সহজ, চোখে দেখা আরও সহজ। একটা বেছে নাও, তারপর দুই প্রজন্ম ধরে কপি করে দেখো পুরোনো সূত্র কোথায় যায়।

এবার বৈশিষ্ট্যগুলো ঠিক অনুকল্পের ঘরে তোলো।

৩. আদি কোষে আর প্রকৃত কোষে

আদি কোষের DNA বৃত্তাকার, তার কোনো প্রান্ত নেই। প্রতিলিপন যেকোনো জায়গায় শুরু হতে পারে। তখন ফর্ক দুই দিকে সরে গিয়ে মাঝামাঝি মিলে যায়, আর কাজ দ্রুত শেষ হয়। প্রতি মিনিটে দশ লক্ষ পর্যন্ত বেসপেয়ার যুক্ত হয়।

প্রকৃত কোষের DNA লম্বা আর সূত্রাকার, তার দুটি প্রান্ত আছে। এখানে গতি ধীর, মিনিটে ৫০০ থেকে ৫০০০ বেসপেয়ার। প্রান্তে শুরু হয় না; মাঝে একসঙ্গে বহু জায়গায় শুরু হয়। Drosophila-য় এমন জায়গা ৫০০০০টি।

৪. যা লাগে, আর রেপ্লিসোম

প্রতিলিপনের জন্য দরকার চারটা জিনিস: একটি ছাঁচ; নিউক্লিয়োটাইড ট্রাইফসফেট, অর্থাৎ dATP, dGTP, dTTP ও dCTP; ট্রাইফসফেট থেকে আসা শক্তি; আর রেপ্লিসোমের এনজাইম।

এনজাইম আর সহযোগী প্রোটিনের জটিল গঠনকে রেপ্লিকেশন কমপ্লেক্স বা রেপ্লিসোম বলে। এর প্রধান এনজাইম DNA পলিমারেজ। আরও আছে হেলিকেজ, প্রাইমেজ, SSBP, গাইরেজ ও এপিআইসোমারেজ।

রেপ্লিসোমের ছয় উপাদান আর কাজ:
টপোআইসোমারেজ: অতিমাত্রায় প্যাঁচ মুক্ত করে।
হেলিকেজ: প্যাঁচ খোলে।
DNA পলিমারেজ: ৫′→৩′ দিকে সূত্র গড়ে, প্রুফ রিডিং করে।
SSBP: একক সূত্রে যুক্ত থাকে।
লাইগেজ: Okazaki খণ্ড জোড়ে।
প্রাইমেজ: RNA প্রাইমার বানায়।

৫. ফর্কে কী ঘটে

ডাবল হেলিক্সের যে বিন্দুতে প্রতিলিপন শুরু হয়, তার নাম Origin of replication, সংক্ষেপে অরি বা সূচনা বিন্দু। সেখানে হেলিকেজ ATP-র শক্তিতে হাইড্রোজেন বন্ধন ভেঙে ডাবল হেলিক্সকে দুটি একক হেলিক্সে খোলে।

খোলার সময় সামনের সূত্রে প্যাঁচ জমতে চায়। গাইরেজ তা একত্র হতে দেয় না; প্রকৃত কোষে এই কাজ করে এপিআইসোমারেজ। আলাদা হওয়া সূত্র দুটি যাতে আবার জোড়া না লাগে, তার জন্য আছে SSBP। প্রতিটি একক হেলিক্স তখন ছাঁচ হিসেবে কাজ করে।

প্রতিটি সূচনা বিন্দুতে দুটি রেপ্লিকেশন কমপ্লেক্স উল্টো দিকে চলে। ডাবল হেলিক্স খুলে যাওয়ায় Y-আকৃতির যে গঠন তৈরি হয়, তাকে রেপ্লিকেশন ফর্ক বলে।

DNA পলিমারেজ একা শুরু করতে পারে না। তাই আগে প্রাইমেজ ছাঁচ সূত্রের অংশ কপি করে RNA-র কয়েকটি ক্ষারকের একটা ছোট ধারা বানায়। এটাই প্রাইমার, আর তার মুক্ত প্রান্তে থাকে একটি ৩′-OH গ্রুপ।

DNA পলিমারেজ-III শুধু ৩′-OH প্রান্তেই নতুন নিউক্লিয়োটাইড যোগ করতে পারে। তাই নতুন DNA সূত্র সবসময় ৫′ থেকে ৩′ দিকে বাড়ে। নিউক্লিয়োসাইড ট্রাইফসফেট যুক্ত হলে শেষ দুটি ফসফেট পাইরোফসফেট হয়ে ছুটে যায় আর শক্তি নির্গত হয়। একটি ফসফেট থেকে যায়, ফলে নিউক্লিয়োটাইড হয়। আগত নিউক্লিয়োটাইডের ৫′-ফসফেট পূর্বেরটির ৩′-OH-এর সঙ্গে জোড়া লাগে।

দুই ছাঁচ সূত্র উল্টো দিকে চলে, তাই নতুন সূত্র দুটি এক রকমভাবে বাড়তে পারে না। যে সূত্র ফর্কের দিকে নিরবচ্ছিন্নভাবে বাড়ে সেটা লিডিং (অগ্রগামী) সূত্র। যেটা খণ্ড খণ্ডভাবে তৈরি হয় সেটা ল্যাগিং (ধীরগামী) সূত্র। ল্যাগিং সূত্রের খণ্ডগুলোর নাম Okazaki খণ্ড, আর প্রতিটি খণ্ডের জন্য আলাদা একটি প্রাইমার লাগে।

ফর্কটা চালিয়ে দেখো। দুই নতুন সূত্র একই সময়ে বাড়ে, কিন্তু একভাবে নয়।

পরে DNA পলিমারেজ-I প্রাইমারকে DNA দিয়ে বদলে দেয়, তখন ছোট গ্যাপ থেকে যায়। লাইগেজ Okazaki খণ্ডগুলোর গ্যাপ জুড়ে সূত্রটাকে নিরবচ্ছিন্ন করে। এবার চিত্র ১.৩৩-এর নয়টা বিন্দুতে ট্যাপ করো। ছাঁচ সূত্র কালো, নতুন সূত্র নীল।

এবার পুরো প্রক্রিয়াটা ক্রমে সাজাও। হেলিকেজের খোলা আর SSBP-র ধরে রাখা আসলে প্রায় একসঙ্গে ঘটে, তবু সাজানোর সময় হেলিকেজকে আগে ধরো।

৬. ভুল ধরা, মেরামত, আর গুরুত্ব

প্রতিলিপন শেষে রেপ্লিসোম বিচ্ছিন্ন হয়ে সরে যায়। বহু স্থানে একসঙ্গে শুরু হয় বলে অল্প সময়েই সম্পূর্ণ হেলিক্স দুটি ডাবল হেলিক্সে পরিণত হয়।

নতুন সূত্রে মাঝে মাঝে ভুল নিউক্লিয়োটাইড ঢুকে পড়ে, একে বলে mismatch। মানুষে প্রতি ১০০০ জিনে একটি এমন ভুল হয়। DNA-র প্রুফ রিডিং ব্যবস্থা তা ধরে মেরামত করে। যেমন A-এর সঙ্গে C যুক্ত হয়ে গেলে C সরিয়ে T বসানো হয়।

মেরামত ব্যর্থ হলে রোগ হয়। Mismatch-এর কারণে মানুষের এক ধরনের কোলন ক্যান্সার হয়। UV রশ্মির ক্ষত মেরামত না হলে Xeroderma pigmentosum নামের চর্মরোগ আর স্কিন ক্যান্সার হয়; প্রশ্নে বানানটা Xerodesma হিসেবেও দেখতে পারো।

শেষে গুরুত্বের কথা। DNA প্রতিলিপন কোষ বিভাজন আর গ্যামিট সৃষ্টির জন্য অত্যাবশ্যক। বৈশিষ্ট্য পূর্বপুরুষ থেকে উত্তরপুরুষে যেতে হলে এটা হতেই হয়।

৭. মিলিয়ে দেখো

তিনটা প্রশ্ন, পরীক্ষার ধাঁচে। প্রথমটা দিয়ে শুরু।

দ্বিতীয়টা একটু ভেবে উত্তর দাও।

শেষ প্রশ্নটা।

পুরো নোটটা আটটা কার্ডে।

সূত্র: জীববিজ্ঞান প্রথম পত্র (Botany), একাদশ-দ্বাদশ শ্রেণি (এনসিটিবি), অধ্যায় ১ “কোষ ও এর গঠন”, অনুচ্ছেদ ১.৪।