প্রোটিন দ্বারা জিনের প্রকাশ নিয়ন্ত্রণ বেশ ধীরগতির—কারণ সংকেত পাওয়ার পর প্রথমে আরএনএ তৈরি হতে হয় এবং সেই আরএনএ থেকে প্রোটিন তৈরি হয়ে তবেই পরবর্তী ধাপে কাজ করে। কিন্তু আরএনএ ইঞ্জিনিয়ারিং পরিচালিত হয় সরাসরি আরএনএ বেসপেয়ারিংয়ের গতিতে, যা ন্যানোসেকেন্ডের মধ্যে ঘটে। পরিবেশের রাসায়নিক উপাদান বা ভাইরাসের উপস্থিতি সরাসরি শনাক্ত করে মুহূর্তের মধ্যে জিনের অন/অফ সুইচ পরিবর্তনের জন্য বিজ্ঞানীরা তৈরি করেছেন রাইবোসুইচ (Riboswitches) এবং টোহোল্ড সুইচ (Toehold Switches)। এই পর্বে আমরা আরএনএর তাপগতিবিদ্যা এবং প্রোগ্রামযোগ্য টোহোল্ড সুইচের কার্যপদ্ধতি প্রতিপাদন করব।

১. আরএনএ সেকেন্ডারি গঠনের তাপগতিবিদ্যা

একটি একক আরএনএ সূত্রক নিজের ভেতর ভাঁজ হয়ে হেয়ারপিন, লুপ ও বাল্জ তৈরি করে গিবস মুক্ত শক্তি ((Delta G^circ)) সর্বনিম্ন করে:

[
Delta G^circ_{ ext{total}} = sum Delta G^circ_{ ext{stacking}} + Delta G^circ_{ ext{loops}}
]

ওয়াটসন-ক্রিক বন্ধন ছাড়াও আরএনএ-তে গুয়ানিন-ইউরাসিল (( ext{G:U})) ওবল জোড় তৈরি হয়, যার ফলে আরএনএ ত্রিমাত্রিক আণবিক মেশিনের মতো আচরণ করতে পারে।

২. প্রাকৃতিক রাইবোসুইচ: অ্যাপটামার ও এক্সপ্রেশন প্ল্যাটফর্ম

ব্যাকটেরিয়ার মেসেঞ্জার আরএনএর ৫’-ইউটিআর অঞ্চলে দুটি অংশ থাকে:

  1. অ্যাপটামার ডোমেন (Aptamer): নির্দিষ্ট লিগ্যান্ডের সাথে অত্যন্ত শক্তিশালীভাবে আবদ্ধ হয়।
  2. এক্সপ্রেশন প্ল্যাটফর্ম: লিগ্যান্ড যুক্ত হওয়া মাত্রই আরএনএ ভাঁজ পরিবর্তন করে রাইবোজোম বাইন্ডিং সাইট (RBS)-কে আটকে ফেলে অথবা ট্রান্সক্রিপশন বন্ধ করে দেয়।

৩. প্রোগ্রামযোগ্য টোহোল্ড সুইচ (Toehold Switches)

২০১৪ সালে জেমস কলিন্স ও আলেক্সান্ডার গ্রিন আবিষ্কার করেন টোহোল্ড সুইচ—যা যেকোনো কাঙ্ক্ষিত আরএনএ বা ভাইরাল সিকোয়েন্স শনাক্ত করতে সক্ষম:

  • সুইচের হেয়ারপিন লুপের ভেতর রাইবোজোম বাইন্ডিং সাইট ও ( ext{AUG}) কোডন আটকে থাকে, ফলে স্বাভাবিক অবস্থায় অনুবাদ সম্পূর্ণ বন্ধ থাকে (OFF State)।
  • হেয়ারপিনের গোড়ায় থাকে একটি ক্ষুদ্র উন্মুক্ত সিঙ্গেল স্ট্র্যান্ড বা টোহোল্ড।
  • যখন কোনো টার্গেট ভাইরাল আরএনএ এসে এই টোহোল্ডে যুক্ত হয়, তখন ব্রাঞ্চ মাইগ্রেশন প্রক্রিয়ায় হেয়ারপিনটি খুলে যায়। সাথে সাথে রাইবোজোম এসে প্রোটিন তৈরি শুরু করে (ON State)।

এই প্রযুক্তিতে কাগজের স্ট্রিপে শুকিয়ে রাখা টোহোল্ড সুইচ দিয়ে মাত্র আধা ঘণ্টার মধ্যে রক্তে ডেঙ্গু, জিকা বা করোনাভাইরাস শনাক্ত করা 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।