অর্ধশতাব্দীরও বেশি সময় ধরে প্রোটিন ফোল্ডিং সমস্যা ছিল জীবপদার্থবিজ্ঞানের সবচেয়ে বড় সমাধানহীন রহস্য: কীভাবে অ্যামিনো অ্যাসিডের একটি সরল এক-মাত্রিক সুতো স্বতঃস্ফূর্তভাবে একটি কার্যকর ত্রিমাত্রিক আণবিক যন্ত্রে রূপান্তরিত হয়? আজ সেই ধাঁধার অবসান ঘটেছে। ডিপমাইন্ডের আলফাফোল্ড কেবল প্রোটিনের গঠন নিখুঁতভাবে অনুমান করতেই সক্ষম হয়নি, বরং আধুনিক আরএফ-ডিফিউশন (RFdiffusion)-এর মতো কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা আজ প্রকৃতিতে কখনোই অস্তিত্ব ছিল না এমন সম্পূর্ণ নতুন প্রোটিন স্বয়ংক্রিয়ভাবে ডিজাইন করতে পারছে। এই পর্বে আমরা রোসেটা থেকে জেনারেটিভ এআই ভিত্তিক প্রোটিন ডিজাইন প্রতিপাদন করব।

১. অ্যানফিনসেন তত্ত্ব ও লেভিনথাল প্যারাডক্স (Levinthal’s Paradox)

১৯৬১ সালে ক্রিশ্চিয়ান অ্যানফিনসেন প্রমাণ করেন যে প্রোটিনের ত্রিমাত্রিক গঠন তার ন্যূনতম গিবস মুক্ত শক্তির সমতুল্য। তবে ১৯৬৯ সালে সাইরাস লেভিনথাল হিসাব করে দেখান যে ১০০ অ্যামিনো অ্যাসিডের একটি প্রোটিনের সম্ভাব্য কনফর্মেশন সংখ্যা (১০^{৯৫})টি। প্রোটিন যদি দৈবচয়নভাবে সব রূপ পরীক্ষা করে তবে সঠিক রূপ পেতে মহাবিশ্বের বয়সের চেয়েও বেশি সময় লাগবে। প্রকৃতি আসলে একটি সুনির্দিষ্ট ফ্রি-এনার্জি ফানেলের মাধ্যমে মুহূর্তের মধ্যে ভাঁজ সম্পন্ন করে।

২. রোসেটা এনার্জি ফাংশন (Rosetta)

ডেভিড বেকারের রোসেটা সফটওয়্যার পারমাণবিক শক্তি সমীকরণের মাধ্যমে নতুন প্রোটিনের স্থায়িত্ব হিসাব করে:

[
E_{ ext{Rosetta}} = sum w_{ ext{vdw}} E_{ ext{vdw}} + sum w_{ ext{elec}} E_{ ext{elec}} + sum w_{ ext{hbond}} E_{ ext{hbond}} + sum w_{ ext{solv}} E_{ ext{solv}}
]

ভ্যান ডার ওয়ালস বল, ইলেকট্রোস্ট্যাটিক্স, হাইড্রোজেন বন্ধন এবং সলভেশন শক্তির সম্মিলিত যোগফল সর্বনিম্ন করে রোসেটা নতুন অ্যামিনো অ্যাসিড সিকোয়েন্স প্রস্তাব করে।

৩. জেনারেটিভ ডিপ লার্নিং ও আরএফ-ডিফিউশন (RFdiffusion)

ছবি তৈরির ডিফিউশন মডেলের (যেমন Midjourney) মতো ২০২৩ সালে আবিষ্কৃত RFdiffusion প্রোটিনের মেরুদণ্ডকে মহাকাশের সম্পূর্ণ এলোমেলো গোলমাল (Gaussian noise) থেকে ধাপে ধাপে পরিমার্জন করে একটি নিখুঁত প্রোটিনে রূপ দেয়:

[
p_ heta(T_{t-1} | T_t) = mathcal{N}left( T_{t-1}; , mu_ heta, , Sigma_ heta
ight)
]

কোনো ভাইরাসের স্পাইক প্রোটিনের আকার দিলে RFdiffusion মাত্র কয়েক সেকেন্ডের মধ্যে এমন এক কৃত্রিম অ্যান্টিবডি প্রোটিনের নকশা তৈরি করে যা সেই ভাইরাসকে শক্তভাবে আটকে ফেলে ধ্বংস করতে সক্ষম।

শাকিল মাহমুদ সজল

শাকিল মাহমুদ সজল

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