অর্ধসংরক্ষণশীল অনুলিপন

অর্ধ-সংরক্ষণশীল অনুলিপন বা প্রতিলিপি হলো সকল প্রকৃত কোষে ডিএনএ এর প্রতিলিপি তৈরির প্রক্রিয়া। ডিএনএ টেমপ্লেটের স্ট্র্যান্ডগুলোতে একাধিক প্রতিলিপির উৎপত্তিস্থানে এই প্রক্রিয়া ঘটে। হেলিকেজ এনজাইম ডিএনএ-এর দ্বিগুণ হেলিক্স খুলে ফেলার পরে, প্রতিটি টেমপ্লেট স্ট্র্যান্ডে পৃথকভাবে বিপরীত দিকে প্রতিলিপি তৈরি হয়। এই প্রক্রিয়াকে অর্ধ-সংরক্ষণশীল প্রতিলিপি বলা হয় কারণ এই প্রক্রিয়ায় মূল ডিএনএ অণুর দুটি কপি তৈরি হয়, প্রতিটি কপি মূল ডিএনএ অণুর অর্ধেকের তথ্য সংরক্ষণ করে (প্রতিলিপি করে)।^[১][২] প্রতিটি কপিতে একটি মূল স্ট্র্যান্ড এবং একটি নতুন সংশ্লেষিত স্ট্র্যান্ড থাকে। (উভয় কপি পুরোপুরি অভিন্ন হয়, তবে এটি নির্দিষ্ট নয়।) ১৯৫৩ সালে জেমস ডি. ওয়াটসন এবং ফ্রান্সিস ক্রিক ডিএনএ-এর গঠন ব্যাখ্যা করার পরে এটি প্রস্তাব করা হয়েছিল যে ডিএনএর দ্বিগুণ হেলিক্সের প্রতিটি স্ট্র্যান্ড একটি নতুন স্ট্র্যান্ড সংশ্লেষণের জন্য টেমপ্লেট হিসাবে কাজ করবে। তবে এটি জানা ছিল না যে নতুন সংশ্লেষিত স্ট্র্যান্ডগুলো কীভাবে টেমপ্লেট স্ট্র্যান্ডগুলোর সাথে মিলিত হয়ে দুটি দ্বিগুণ হেলিক্স ডিএনএ অণু তৈরি করে।^[৩][৪]

আবিষ্কার

মেসেলসন-স্টাহল পরীক্ষায় আইসোটোপ ব্যবহার করে ডিএনএ'র অর্ধ-সংরক্ষণশীল অনুলিপনের আবিষ্কার।

ডিএনএ কীভাবে প্রতিলিপি তৈরি করে তা আবিষ্কার করতে বহু পরীক্ষা-নিরীক্ষা করা হয়েছিল। "অর্ধ-সংরক্ষণশীল" মডেলটির পূর্বাভাস করেছিলেন নিকোলাই কোল্টজফ এবং পরবর্তীতে মেসেলসন-স্টাহল পরীক্ষা এই মডেলটিকে সমর্থন করেছিল।^[৪][৫] এই পরীক্ষায় দুটি আইসোটোপ: নাইট্রোজেন-১৫ (¹⁵
N
) এবং নাইট্রোজেন-১৪ (¹⁴
N
) ব্যবহার করা হয়েছিল। যখন ভারী ¹⁵
N
-¹⁵
N
ডিএনএ-তে ¹⁴
N
যোগ করা হয়েছিল, তখন প্রথমবার একটি ¹⁵
N
-¹⁴
N
সংকর দেখা গিয়েছিল। দ্বিতীয়বারের পরে, সংকরটি থেকে গেলেও হালকা ডিএনএ (¹⁴
N
-¹⁴
N
)ও দেখা গেছে। এটি ইঙ্গিত দেয় যে ডিএনএ অর্ধ-সংরক্ষণশীলভাবে প্রতিলিপি তৈরি করে। এই পদ্ধতিতে ডিএনএ প্রতিলিপি তৈরির ফলে প্রতিটি অপত্য স্ট্র্যান্ড তার টেমপ্লেট স্ট্র্যান্ডের সাথে যুক্ত থাকে।^[৬]

ডিএনএ অনুলিপনের প্রকৃতি

ডিএনএ সংশ্লেষণের তিনটি প্রস্তাবিত পদ্ধতি

অর্ধ-সংরক্ষণশীল প্রতিলিপি নামটি এসেছে এই প্রক্রিয়াটি ডিএনএ অনুলিপনের জন্য প্রস্তাবিত তিনটি মডেলের মধ্যে একটি হওয়ার কারণে:^[৩][৪]

• অর্ধ-সংরক্ষণশীল অনুলিপন: এটি দুটি কপি তৈরি করে, প্রতিটিতে একটি করে মূল ডিএনএ স্ট্র্যান্ড এবং একটি করে নতুন স্ট্র্যান্ড থাকে। এই পদ্ধতি ডিএনএ মেরামতের জন্য উপকারী। প্রতিলিপির সময়, নতুন ডিএনএ স্ট্র্যান্ডটি টেমপ্লেট স্ট্র্যান্ডে করা পরিবর্তনের সাথে মানিয়ে নেয়।
• সংরক্ষণশীল অনুলিপন: এই পদ্ধতিতে দুটি মূল টেমপ্লেট ডিএনএ স্ট্র্যান্ড একসাথে একটি ডবল হেলিক্স হিসাবে থাকে এবং সম্পূর্ণ নতুন ডিএনএ বেজ জোড় সমৃদ্ধ দুটি নতুন স্ট্র্যান্ডের একটি কপি তৈরি করে।^[৩]
• বিচ্ছিন্ন অনুলিপন: এই পদ্ধতিতে ডিএনএ-র দুটি কপি তৈরি হয়, প্রতিটিতে মূল এবং নতুন স্ট্র্যান্ডের আলাদা অঞ্চল থাকে।^[৩] প্রাথমিকভাবে মনে করা হয়েছিল যে নতুন ডিএনএ টেমপ্লেট যুক্ত করার জন্য প্রতিটি দশটি বেজ জোড়ে ডিএনএর স্ট্র্যান্ডগুলো ভাঙ্গা হয়েছিল। শেষ পর্যন্ত, অনেক প্রজন্মের প্রতিলিপির পরে সমস্ত নতুন ডিএনএই ডবল হেলিক্স গঠন করবে।^[৭]

অর্ধ-সংরক্ষণশীল প্রতিলিপি সবচেয়ে সঠিক এবং দক্ষ পদ্ধতি হিসাবে বিবেচিত হয়। এটি ডিএনএ মেরামতের সুবিধাও প্রদান করে। অন্যদিকে, সংরক্ষণশীল এবং বিচ্ছিন্ন প্রতিলিপি কম সম্ভাবনীয় বলে মনে করা হয় কারণ এগুলি ডিএনএ-র অখণ্ডতা বজায় রাখতে পারে না এবং ত্রুটির ঝুঁকি বাড়িয়ে দেয়।

দ্বি-পুঞ্জী ডিএনএ'র বিভাজন এবং পুনর্মিশ্রণ

অর্ধ-সংরক্ষণশীল প্রতিলিপি ঘটতে, ডিএনএ দ্বি-হেলিক্সকে আলাদা করতে হবে যাতে নতুন টেমপ্লেট স্ট্র্যান্ডটি পরিপূরক বেজ জোড়গুলোতে আবদ্ধ হতে পারে। টপোইসোমেরেজ হলো এমন একটি এনজাইম যা দ্বি-হেলিক্সকে খুলে ফেলতে এবং পুনঃমিশ্রণ করতে সহায়তা করে। বিশেষত, টপোইসোমেরেজ দ্বি-হেলিক্সকে অতিরিক্ত কুণ্ডলিত বা খুব শক্তভাবে জড়িয়ে পড়তে বাধা দেয়। এই প্রক্রিয়ায় তিনটি টপোইসোমেরেজ এনজাইম জড়িত:^[৮]

• টাইপ IA টপোইসোমেরেজ: দ্বি-স্ট্র্যান্ডেড ডিএনএ-কে খুলে দেয়।
• টাইপ IB টপোইসোমেরেজ: DNA-র পরিপূরক বেজ জোড়গুলিকে সংযুক্ত করা হাইড্রোজেন বন্ধনগুলি ভেঙে দেয়।
• টাইপ II টপোইসোমেরেজ: এটি DNA-র একটি স্ট্র্যান্ড কেটে দেয় এবং অন্য স্ট্র্যান্ডকে পাস করার অনুমতি দেয়, যা দ্বি-হেলিক্সকে আরও খুলে ফেলে।

প্রক্রিয়াটির কার্যপ্রক্রিয়া:^[৭]

1. টাইপ IA বা IB টপোইসোমেরেজ: এটি DNA-র একটি স্ট্র্যান্ডে একটি অস্থায়ী বিরতি তৈরি করে, যা অন্য স্ট্র্যান্ডকে খুলে দেয়।
2. টাইপ II টপোইসোমেরেজ: এটি DNA-র একটি স্ট্র্যান্ড কেটে দেয় এবং অন্য স্ট্র্যান্ডকে পাস করার অনুমতি দেয়, যা দ্বি-হেলিক্সকে আরও খুলে ফেলে।
3. পুনঃমিশ্রণ: খোলা স্ট্র্যান্ডগুলো নতুন টেমপ্লেট স্ট্র্যান্ডগুলোর সাথে জুড়তে পারে, যা নতুন DNA অণু তৈরি করে।
4. টপোইসোমেরেজ: বিরতি মেরামত করে এবং DNA-কে তার স্বাভাবিক অবস্থায় ফিরিয়ে দেয়।

এই প্রক্রিয়াটি গুরুত্বপূর্ণ কারণ এটি ডিএনএ প্রতিলিপিকে সঠিকভাবে ঘটতে দেয়। যদি টপোইসোমেরেজ সঠিকভাবে কাজ না করে, তাহলে DNA খুব বেশি কুণ্ডলিত হয়ে যেতে পারে এবং প্রতিলিপি তৈরি করা কঠিন হয়ে যায়।

হার ও নির্ভুলতা

জীবন্ত কোষে অর্ধ-সংরক্ষণশীল ডিএনএ প্রতিলিপি তৈরির হার প্রথমে ফেজ-সংক্রামিত ই. কোলাইতে T4 ফেজ ডিএনএ স্ট্র্যান্ড লম্বায়নের হার হিসাবে পরিমাপ করা হয়েছিল।^[৯] ৩৭° সেলসিয়াস তাপমাত্রায় ডিএনএ বৃদ্ধির এক্সপোনেনশিয়াল সময়কালে, স্ট্র্যান্ড লম্বায়নের হার ছিল প্রতি সেকেন্ডে ৭৪৯ নিউক্লিওটাইড। ফেজ T4 ডিএনএ সংশ্লেষণের সময় প্রতি রেপ্লিকেশন রাউন্ডে প্রতি বেস জোড়ার জন্য মিউটেশন হার হলো ২.৪×১০^−৮।^[১০] অতএব, অর্ধ-সংরক্ষণশীল ডিএনএ প্রতিলিপি তৈরির প্রক্রিয়া অত্যন্ত দ্রুত এবং নির্ভুল।

প্রয়োগ

অর্ধ-সংরক্ষণশীল প্রতিলিপি ডিএনএ প্রতিলিপির একটি প্রক্রিয়া যেখানে প্রতিটি নতুন ডিএনএ অণুতে একটি পুরানো এবং একটি নতুন স্ট্র্যান্ড থাকে। এটি ডিএনএ প্রতিলিপির সবচেয়ে সাধারণ মডেল এবং এটি প্রোক্যারিওটস এবং ইউক্যারিওটস উভয়ের মধ্যেই ঘটে। অর্ধ-সংরক্ষণশীল প্রতিলিপি ডিএনএ-এর জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রক্রিয়া কারণ এটি কোষ বিভাজনের সময় ডিএনএ-এর সঠিক প্রেরণ নিশ্চিত করে।

• মিথাইলেশন: ডিএনএ মিথাইলেশন হলো একটি রাসায়নিক পরিবর্তন যা জিন অভিব্যক্তিকে নিয়ন্ত্রণ করতে পারে। অর্ধ-সংরক্ষণশীল প্রতিলিপির সময়, পুরানো স্ট্র্যান্ডটি নতুন স্ট্র্যান্ড থেকে আলাদা সময়ে মিথাইলেটেড হয়। এটি মেরামত এনজাইমগুলোকে নতুন স্ট্র্যান্ডটি প্রমাণীকরণ এবং কোনও মিউটেশন বা ত্রুটি সংশোধন করার অনুমতি দেয়।^[১১]
• ফেনোটাইপিক বৈচিত্র্য: ফেনোটাইপিক বৈচিত্র্য হলো একটি জনগোষ্ঠীর মধ্যে পর্যবেক্ষিত বৈশিষ্ট্যগত বৈচিত্র্য। মিউটেশন হলো ফেনোটাইপিক বৈচিত্র্যের একটি উৎস। অর্ধ-সংরক্ষণশীল প্রতিলিপির সময় মিউটেশন ঘটতে পারে, যার ফলে নতুন ফেনোটাইপের উদ্ভব হতে পারে।^[৯]

ডিএনএ কোষের ফেনোটাইপ নিয়ন্ত্রণ করে জিন অভিব্যক্তির মাধ্যমে। জিন অভিব্যক্তি হলো জিন থেকে প্রোটিন তৈরির প্রক্রিয়া। ডিএনএ-তে নির্দিষ্ট ক্রম জিন কোড করে। জিন অভিব্যক্তির সময়, ডিএনএ-এর এই ক্রমগুলো প্রোটিনে অনুবাদ করা হয়। এই প্রোটিনগুলো কোষের গঠন এবং কার্যকারিতা নির্ধারণ করে।^[১১]