সিন্থেটিক বায়োলজির মূল ভিত্তি হলো কম্পিউটারে ডিজাইন করা ডিজিটাল জেনেটিক কোডকে ল্যাবরেটরিতে বাস্তব রাসায়নিক ডিএনএ অণুতে রূপান্তর করা। একক ক্ষুদ্র অলিগোনিউক্লিওটাইড থেকে শুরু করে মেগাবেস দীর্ঘ সিন্থেটিক ক্রোমোজোম তৈরির জন্য আধুনিক বিজ্ঞান নির্ভর করে সলিড-ফেজ ফসফোরামাইডাইট রসায়ন এবং আধুনিক মলিকিউলার অ্যাসেম্বলি পদ্ধতির ওপর। এই পর্বে আমরা ডিএনএ সিন্থেসাইজার মেশিনের রাসায়নিক চক্র এবং যুগান্তকারী গিবসন (Gibson) ও গোল্ডেন গেট (Golden Gate) অ্যাসেম্বলি কৌশল পুঙ্খানুপুঙ্খভাবে প্রতিপাদন করব।

১. সলিড-ফেজ ফসফোরামাইডাইট ডিএনএ সংশ্লেষণ চক্র

অটোমেটেড ডিএনএ প্রিন্টিং মেশিনে কাচের দানার ওপর (CPG) (3′ o 5′) অভিমুখে পর্যায়ক্রমে চারটি ধাপে নিউক্লিওটাইড জোড়া লাগানো হয়:

  1. ডিপ্রোটেকশন (Detritylation): ট্রাইক্লোরোঅ্যাসিটিক অ্যাসিড (TCA) দিয়ে ৫’-প্রান্তের DMT প্রোটেক্টিং গ্রুপ অপসারিত করে মুক্ত ( ext{-OH}) উন্মোচন করা হয়।
  2. অ্যাক্টিভেশন ও কাপলিং: টেট্রাজল অনুঘটক দ্বারা সক্রিয় ফসফোরামাইডাইট মনোমার свободное ৫’-OH গ্রুপে আক্রমণ করে ট্রাইভ্যালেন্ট ফসফাইট লিঙ্কেজ তৈরি করে (দক্ষতা (>৯৯%))।
  3. ক্যাপিং (Capping): যে সকল চেইনে ভুলবশত কাপলিং হয়নি, সেগুলোকে অ্যাসিটিক অ্যানহাইড্রাইড দিয়ে স্থায়ীভাবে বন্ধ করে দেওয়া হয় যেন শর্ট মিউট্যান্ট তৈরি না হয়।
  4. অক্সিডেশন: অস্থির ফসফাইট (P( ext{III}))-কে আয়োডিন দ্বারা স্থিতিশীল ফসফেট ট্রাইএস্টার (P( ext{V}))-তে জারিত করা হয়।

এই পদ্ধতিতে ১৫০-২০০ বেসপেয়ার পর্যন্ত নিখুঁত ডিএনএ তৈরি করা যায়। এর চেয়ে বড় পূর্ণাঙ্গ জিন বানাতে প্রয়োজন অ্যাসেম্বলি প্রযুক্তি।

২. গিবসন আইসোথার্মাল অ্যাসেম্বলি (Gibson Assembly)

২০০৯ সালে জেসিভিআই-এর ড্যানিয়েল গিবসন আবিষ্কৃত এই পদ্ধতিতে ৫০ ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় তিনটি এনজাইমের যুগপৎ ক্রিয়ায় একাধিক ডিএনএ খণ্ড কোনো দাগ বা স্কার ছাড়াই যুক্ত হয়:

  • T5 এক্সোনিউক্লিয়েজ: ডিএনএ টুকরোগুলোর ৫’-প্রান্ত আংশিক চিবিয়ে মুক্ত ৩’-সিঙ্গেল স্ট্র্যান্ডেড ওভারহ্যাং উন্মুক্ত করে।
  • ফিউশন ডিএনএ পলিমারেজ: ওভারহ্যাংগুলো পরস্পরের সাথে যুক্ত হওয়ার পর ফাঁকা অংশগুলো পূরণ করে।
  • ট্যাক ডিএনএ লাইগেজ: ফসফোডাইএস্টার বন্ধন জোড়া দিয়ে একটি নিরবচ্ছিন্ন দ্বিসূত্রক ডিএনএ তৈরি করে।

৩. গোল্ডেন গেট ক্লোনিং ও টাইপ IIS এনজাইম

গোল্ডেন গেট পদ্ধতিতে টাইপ IIS রেস্ট্রিকশন এনজাইম (যেমন (BsaI)) ব্যবহৃত হয়। এই এনজাইমগুলো চেনার জায়গা থেকে কিছুটা দূরে গিয়ে কাটে:

[
5′ ext{-GGTCTC}(N)_1 downarrow (N)_4 ext{-}3′
]

ফলে গবেষকের ইচ্ছামতো যেকোনো ৪-বেসপেয়ারের কমপ্লিমেন্টারি ওভারহ্যাং তৈরি করা যায়। কাটার পর লাইগেশন হলে এনজাইমের চেনার সাইটটি চিরতরে বাদ পড়ে যায়—ফলে জোড়া লাগা পণ্য আর পুনরায় কাটতে পারে না এবং শতভাগ সফলতার সাথে একসাথে ২০-৩০টি জিন খণ্ড সুনির্দিষ্ট ক্রমে জোড়া লেগে যায়।

শাকিল মাহমুদ সজল

শাকিল মাহমুদ সজল

সফটওয়্যার প্রকৌশলী ও লেখক, ঢাকা, বাংলাদেশ। কম্পিউটার বিজ্ঞান, পদার্থবিজ্ঞান, ইতিহাস ও ভাবনার সমন্বয়ে ব্যক্তিগত নোট ও প্রবন্ধ সংকলন।