জিনোমের আকার পরিবর্তনে জাম্পিং জিনের ভূমিকা ভবিষ্যদ্বাণী করা

একটি জিনোমে প্রতিটি জীবন্ত প্রাণীর সমস্ত ডিএনএ থাকে, তবে এর বিষয়বস্তু সেখানে থামে না – এই কাঠামোর বেশিরভাগই ডিএনএর স্নিপেটগুলিও ধারণ করে যা একটি জিনোমকে “সংক্রমিত” করার জন্য নিজেদেরকে কপি এবং পেস্ট করতে পারে, এর আকার প্রসারিত করে। ঠিক কেন এটি ঘটে তা একটি রহস্য রয়ে গেছে।

গবেষকরা একটি নতুন কম্পিউটেশনাল টুল তৈরি করেছেন যা একটি অনুমানকৃত পূর্বপুরুষের বিন্দু থেকে কাজ করে এবং এই “জাম্পিং জিন” এর সন্নিবেশ এবং মুছে ফেলার গতিশীলতা ট্রেস করতে আধুনিক দিনের জিনোমের দিকে এগিয়ে যায়, যা ট্রান্সপোজেবল উপাদান হিসাবে পরিচিত।

ওহিও স্টেট ইউনিভার্সিটির বিজ্ঞানীরা যারা অধ্যয়ন করেন যে কীভাবে ট্রান্সপোজেবল উপাদান, যাকে ট্রান্সপোসন বা TEs বলা হয়, সময়ের সাথে সাথে জিনের কার্যকারিতা পরিবর্তিত হতে পারে তারা সেই বিবর্তনীয় ইতিহাসকে চিহ্নিত করার সর্বোত্তম উপায় খুঁজছিলেন, তাই তারা কাজ করার জন্য প্রয়োজনীয় সিমুলেটর তৈরি করেছিলেন।

ওহিও স্টেটের আণবিক জেনেটিক্সের সহকারী অধ্যাপক শুজন ওউ বলেছেন, “লক্ষ বা কয়েক মিলিয়ন বছরের টাইমস্কেলে, ট্রান্সপোসন কার্যকলাপ সত্যিই ঘন। জিনোমে এবং জিনোম থেকে অনেকগুলি ট্রান্সপোসন সন্নিবেশ এবং মুছে ফেলা হয়েছে,” বলেছেন ওহিও স্টেটের আণবিক জেনেটিক্সের সহকারী অধ্যাপক শুজন ওউ।

“আমরা অতীতে কী ঘটেছিল তা অধ্যয়ন করার জন্য সেই ক্রিয়াকলাপের পদচিহ্ন ব্যবহার করতে চাই কারণ আমরা কখনই নিশ্চিতভাবে জানতে পারব না, তবে ট্রান্সপোসন কার্যকলাপের ক্ষেত্রে কী হতে পারে তা আমরা অনুমান করতে পারি।”

ছত্রাকের জিনোমগুলির উপর একটি কেস স্টাডি থেকে তাদের প্রাথমিক ফলাফলগুলি ইঙ্গিত দেয় যে কীভাবে TE সন্নিবেশের বিস্ফোরণ এবং মুছে ফেলার পরে ছত্রাকটি আরও সন্নিবেশ দমন করার জন্য লড়াই করার পরামর্শ দেয়।

আপনি এবং সহকর্মীরা প্রকৃতি যোগাযোগে আজ (2 নভেম্বর, 2026) PrinTE সিমুলেটর বর্ণনা করছেন।

ভুট্টার জিনোম সম্ভবত জিনোম সম্প্রসারণের উপর ট্রান্সপোসন প্রভাবের সবচেয়ে পরিচিত উদাহরণ: এর জিনোমের 85% পর্যন্ত জাম্পিং জিন নিয়ে গঠিত, প্রথম লেখক ক্রিস্টোফার বেনসন বলেছেন, ওউ-এর ল্যাবের পোস্টডক্টরাল পণ্ডিত।

“এগুলি একটি জিনোমের বড় উপাদান যেগুলির সম্ভবত একটি লক্ষণীয় প্রভাব নেই, তবে তারা বিদ্যমান। তারা এই উপায়ে পটভূমিতে কাজ করছে যা আমরা এখনও বোঝার চেষ্টা করছি,” বেনসন বলেছিলেন।

“কিন্তু একটি জিনিস যা তারা করে তা হল জিনোমের আকারের বিবর্তনকে ব্যাপকভাবে প্রভাবিত করে কারণ তারা প্রায়শই একটি কপি-অ্যান্ড-পেস্ট হিসাবে সন্নিবেশ করে। আপনার কাছে আসল কপি এবং ডুপ্লিকেটেড কপি রয়েছে। তাই আপনি যদি এই টন বার করেন, আপনি সত্যিই একটি বিশাল জিনোম পাবেন।”

এই ঘটনাটি জিনোম আকারের প্যারাডক্স নামে পরিচিত: জিনোমের আকারের প্রধান পার্থক্যের সাথে উদ্ভিদ একইভাবে কাজ করে।

“একটি জিনোম বড় বা ছোট হওয়ার কোন মূল্য আছে কি? এটি বিরোধিতাপূর্ণ কারণ যদি জিনোমের আকার গুরুত্বপূর্ণ হয়, তাহলে বড় জিনোম উদ্ভিদের আরও বাস্তব কার্য বা আরও জটিল গঠন থাকতে হবে,” ওউ বলেন। “কিন্তু পর্যবেক্ষণে, তারা তা করে না।”

ওউ এবং বেনসন PrinTE কে TEGenomeSimulator নামক একটি পূর্ববর্তী টুলের বর্ধিতকরণ হিসাবে ডিজাইন করেছেন, যেটি সময়ে সময়ে একটি জিনোমের ট্রান্সপোসন সংক্রমণের একটি স্ন্যাপশট প্রদান করে। Ou-এর ল্যাব TEGenomeSimulator-এর নিউজিল্যান্ড-ভিত্তিক নির্মাতাদের সাথে সহযোগিতা করেছে, যারা কাগজের সহ-লেখক।

কেস স্টাডিটি ছত্রাকের উপবিভাগের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে যার মধ্যে রয়েছে প্রজাতির মর্টল রাস্ট, যার জিনোম 1 বিলিয়ন বেস জোড়ায় প্রসারিত হয়েছে – ছত্রাকের মান অনুসারে বিশাল – ট্রান্সপোসন সন্নিবেশের কারণে। তার বর্তমান জিনোম দিয়ে শুরু করে, দলটি একটি তাত্ত্বিক সাধারণ পূর্বপুরুষ থেকে একটি জিনোম পুনর্গঠন করেছে, পূর্বপুরুষের জিনোমটি বর্তমান জিনোমে বিকশিত হতে পারে এমন বিভিন্ন উপায়ে অনুমান করেছে এবং সেই ভবিষ্যদ্বাণীগুলি পরীক্ষা করার জন্য সিমুলেশনগুলি চালিয়েছে।

“আমরা বর্তমান সময়ের ছত্রাক তৈরি করার চেষ্টা করার জন্য সিমুলেটরটি এগিয়ে খেলব। কখনও কখনও সবচেয়ে উপযুক্ত একটি খুঁজে পেতে হাজার হাজার সিমুলেশন লাগে, তবে এটি আমাদের সেই অনুমানগুলি পরীক্ষা করার অনুমতি দেয় যেগুলি আমরা সাধারণত দেখছি কিন্তু সম্পূর্ণ গভীরতার সাথে সম্বোধন করছি না,” বেনসন বলেছিলেন।

যেহেতু সিমুলেশনটি লক্ষ লক্ষ প্রজন্মের বিবর্তনকে কভার করছে, PrinTE কার্যকারিতা বাড়ানোর জন্য ভুল পথে যাওয়া ট্র্যাজেক্টরিগুলি সনাক্ত এবং বন্ধ করার জন্য একটি সুরক্ষা ব্যবস্থা তৈরি করেছে৷

“একটি সিমুলেশন শুরু করা হল অন্ধকারে হাঁটার মত,” ওউ বলেন, “কারণ আমরা শুধুমাত্র ফলাফল দেখতে পাই, কিন্তু অতীতে কী ঘটেছিল তা আমরা জানি না। এমনও সময় আসতে পারে যখন আমরা ভুল পথে হাঁটছি। তাই আমরা সঠিক পথে হাঁটতে বা সঠিক দিকের কাছাকাছি যেতে আমাদের গাইড করতে মেশিন লার্নিং ব্যবহার করি।”

মার্টেল রাস্টের সিমুলেশনগুলি দেখায় যে TE সন্নিবেশের হার মুছে ফেলার হারের চেয়ে 4 থেকে 5 গুণ বেশি ছিল, যার ফলে অত্যধিক বড় জিনোম তৈরি হয়, এবং এই বিস্ফোরণগুলি পরে সন্নিবেশে হ্রাস পায়, যা TE কার্যকলাপের কঠোর নিয়ন্ত্রণের লক্ষণ।

বেনসন বলেন, “অনুসন্ধানে পরামর্শ দেওয়া হয়েছে যে ঢোকানো TEs শেষ পর্যন্ত হোস্ট দ্বারা তাদের কার্যকলাপকে দমন করার জন্য পরিষ্কার করা যেতে পারে – যেভাবে প্রতিরোধ ব্যবস্থা সংক্রমণের সাথে ধরা পড়তে কিছুটা সময় নেয়।”

“এই কাগজে একটি প্রধান উপসংহার হল যে জিনোমের আকার নিয়ন্ত্রণ করার সবচেয়ে কার্যকর উপায় হল প্রথম স্থানে কোন সংক্রমণ না করা,” ওউ বলেছেন।

তিনি বলেছিলেন যে এই কাজটি ট্রান্সপোসন বিবর্তনীয় ইতিহাস বোঝার জন্য একটি সোনার মান সরবরাহ করে এবং একদিন TE কার্যকলাপকে ধীর করার জন্য জিনোমিক উদ্ধারের দরজা খুলে দিতে পারে বা বেঁচে থাকার জন্য সংগ্রামরত প্রজাতির TEs মুছে ফেলতে পারে।

সর্বজনীনভাবে উপলব্ধ সরঞ্জামটি ইতিমধ্যে অন্যান্য সিস্টেম অধ্যয়নরত বিজ্ঞানীরা ব্যবহার করেছেন।

গবেষণাটি ওহিও স্টেটের স্টেম এডুকেশন ফ্যাকাল্টি স্টার্টআপ অ্যাওয়ার্ড, ইউএস ডিপার্টমেন্ট অফ এগ্রিকালচার পোস্টডক্টরাল ফেলোশিপ, ইউএস ন্যাশনাল সায়েন্স ফাউন্ডেশন এবং নিউজিল্যান্ডের বায়োইকোনমিক সায়েন্স ইনস্টিটিউট দ্বারা সমর্থিত ছিল।