A Pandora’s Box प्रोटीन-संरचना ब्रह्मांड का नया नक्शा वैज्ञानिकों के लिए एक खोज का खजाना है

A Pandora's Box प्रोटीन-संरचना

A Pandora’s Box प्रोटीन-संरचना ब्रह्मांड का नया नक्शा वैज्ञानिकों के लिए एक खोज का खजाना है

A Pandora’s Box: अपनी शक्लों के विश्लेषण से प्रोटीनों के बीच के पहले नहीं देखे गए रूप और अप्रत्याशित जुड़ावों का पता चला है।

प्रोटीन यूनिवर्स में अब और भी चमकदार हो गया है।

शोधक ने एक डेटाबेस का उपयोग किया है जिसमें लगभग हर जाने वाले प्रोटीन की संरचनाओं का विवरण है – Google DeepMind के क्रांतिकारी AlphaFold न्यूरल नेटवर्क का उपयोग करके पूर्व में पूर्वानुमानित 200 मिलियन संविदित प्रविष्टियों के साथ। काम इस तरह के नए आकारों, जीवन के मेकेनिज़्म में आश्चर्यजनक जुड़ावों, और अन्य अंतर्दृष्टि की ओर ले जाने की है, जिसका कुछ साल पहले सोचा भी नहीं जा सकता था।

फोल्डसीक ने अल्फाफोल्ड प्रोटीन डेटाबेस को एक त्वरित खोज उपकरण दिया

“अल्फाफोल्ड के धन्यवाद, हम अब ऐसे पूरे परिवारों की जांच कर सकते हैं जिनके बारे में हम कुछ भी नहीं जानते थे,” कहते हैं एड्वर्ड पोर्टा पार्दो, बार्सिलोना, स्पेन के होसेप कार्रेरास ल्यूकेमिया रिसर्च इंस्टीट्यूट (IJC) के गणितात्मक जीवविज्ञानी, जिन्होंने 13 सितंबर को प्रकाशित होने वाले दो अध्ययनों में शामिल नहीं थे।

पिछले साल, Google DeepMind ने अल्फाफोल्ड के डेटाबेस में जिन्होंने जीनोम डेटा के साथ जीवों के पूर्व में प्रतिपादित होने वाले प्रोटीन की संरचना का पूर्वानुमान लगभग सभी प्रसिद्ध प्रोटीनों की पूर्वानुमानित संरचनाओं की है, जो हिंक्सटन, यूके के यूरोपीय मोलियुलर बायोलॉजी प्रयोगशाला के यूरोपीय बायोइंफोर्मेटिक्स संस्थान (EMBL-EBI) के द्वारा होस्ट किया गया है।
संरचना समूह

A Pandora's Box प्रोटीन-संरचना
A Pandora’s Box प्रोटीन-संरचना

वैज्ञानिकों ने इस संसाधन को तुरंत ही उपयोगी पाया, लेकिन उनमें से अधिकांश एक ही संरचना या संबंधित संरचनों की ओर देखते हैं, कहते हैं सियोल नैशनल यूनिवर्सिटी के गणितात्मक जीवविज्ञानी मार्टिन स्टेनेगर, जो तमाम डेटाबेस में रिश्तों के नक्शे बनाने में रुचि रखते थे। “मुझे यह देखने के लिए दिलचस्प था कि हमारा संरचनात्मक ब्रह्मांड कितना बड़ा है,” कहते हैं।
इसे करने के लिए, स्टेनेगर और गणितात्मक जीवविज्ञानी पेड्रो बेल्ट्राओ, स्विट्जरलैंड के ईथ ज्यूरिच के ETH ज्यूरिच में एक टूल विकसित किया जो त्वरित रूप से डेटाबेस में हर संरचना की तुलना कर सकता था, उनकी आकार में उनकी समानता के आधार पर। इसने अल्फाफोल्ड डेटाबेस में 2 मिलियन से अधिक ‘क्लस्टर्स’ की पहचान की, जो अल्फाफोल्ड डेटाबेस में समान आकार के प्रोटीन हैं।
वैज्ञानिकों ने सामान्यत: जीवन के मेकेनिज़्म में आश्चर्यजनक जुड़ाव खोजे
वैज्ञानिकों ने आमतौर पर प्रोटीन क्रमिकियों का उपयोग करके ऐसी तुलनाएं बनाई हैं, जो जीनों द्वारा एनकोड की जाती हैं। लेकिन प्रोटीन क्रमिकियाँ वैश्विक समय के साथ अपनी संरचनाओं की तुलना में ज्यादा व्यापक रूप से बदलती हैं, उनके संरचनाओं की तुलना करने की क्षमता को बहुत दूरी संबंधित प्रोटीन्स को खोजने की क्षमता को सीमित करती है। स्टेनेगर का अनुमान है कि प्रोटीन संरचनाओं की तुलना करके, उन्होंने केवल क्रमिकियों का उपयोग करके होने पर उन रिश्तों के क्लस्टर्स की तुलना करते समय वे प्रोटीनों के रिश्तों के क्लस्टर्स की तुलना करते समय 10 गुना अधिक के रिश्तों के क्लस्टर्स की पहचान की है।

A Pandora's Box प्रोटीन-संरचना
A Pandora’s Box प्रोटीन-संरचना

इन नई पहचानों के ‘गैलेक्सियों’ की खोज करना वैज्ञानिकों ने अभी तक शुरू किया है, लेकिन उन्होंने पहले से ही कुछ अद्भुत जुड़ावों का पता लगाया है। उदाहरण के लिए, उन्होंने पाया कि मानव और अन्य जटिल जीवों द्वारा वायरल डीएनए की पहचान करने और त्वरित प्रतिरक्षा हमला प्रारंभ करने के लिए उपयोग किया जाने वाला प्रोटीन एक प्रोटीन से है जो केवल एक सेल वाले बैक्टीरिया और अर्किया के साथ एक क्लस्टर में है – जो पहले पता नहीं था, कहते हैं स्टेनेगर।
प्रोटीन क्लस्टर्स के बारे में ज्यादा कुछ नहीं जाना जाता है। “मैं वाकई उम्मीद करता हूँ कि जीवविज्ञानी इस अंधकार पर कुछ प्रकाश डालें,” कहते हैं स्टेनेगर।
पहली बार की दिखाई देने वाली शक्ल
दूसरी टीम ने प्रोटीन यूनिवर्स की काले मानसिकी को रौशनी डालने के लिए थोड़ी अलग तरीके से काम किया। गणितात्मक जीवविज्ञानी जोआना पेरेरा, जननी दुरैराज, तोर्स्टेन श्वेड, बासल यूनिवर्सिटी, स्विट्जरलैंड, और उनके सहयोगी ने अपने समृद्धतम पूर्वानुमानित संरचनाओं में से 50 मिलियन से अधिक को जोड़ने के लिए एक नेटवर्क बनाया (टूल एक माप प्रदान करता है कि वह अपने पूर्वानुमानों को कितना अच्छा मानता है)। फिर उन्होंने इन समूहों का उपयोग करके प्रोटीन यूनिवर्स के कुछ सबसे काले कोनों की पहचान की।

एक खुशी का सूचना एक प्रोटीन आकार था जो पहले कभी नहीं देखा गया था। शोधकर्ताओं ने इसे ‘बीटा-फ्लॉवर’ कहा क्योंकि संरचनाएँ फूल पर पुष्पों की तरह कई हेयरपिन टर्न्स को शामिल करती हैं – एक ज्ञात प्रोटीन संरचना के एक बीटा-बैरल कहलाते हैं – जिन्हें बीटा-फ्लॉवर्स के रूप में शामिल हैं, लेकिन यह नहीं स्पष्ट है कि वे क्या करते हैं, कहती हैं पेरेरा, जो संरचना का अध्ययन कर रही है। “यह काम वाकई एक पैंडोरा की बक्सा खोल दिया। हमें यह तय करना होगा कि किन परियोजनाओं को प्राथमिकता दी जाए,” पेरेरा कहती हैं। वह और उनके सहयोगी चाहते हैं कि अन्य शोधकर्ता उनके नेटवर्क का उपयोग अपने पसंदीदा प्रोटीन को अणुओं के विश्व के व्यापक ब्रह्मांड में कैसे फिट होता है, यह देखने के लिए करें।
क्रिस्टीन ओरेंगो, यूनिवर्सिटी कॉलेज लंदन की एक गणितात्मक जीवविज्ञानी, प्रोटीन यूनिवर्स की नेविगेशन करने के नए तरीके देखकर खुश हैं। लेकिन उन्होंने चेतावनी दी है कि कुछ अल्फाफोल्ड के पूर्वानुमानों को पूरी प्रोटीन की तुलना में बहुत अधिक अच्छा माना गया है जो प्रोटीन के कार्यात्मक हिस्सों या डोमेन्स की संरचनाओं की तुलना में कम अच्छा माना जाता है, जिनमें शोधकर्ता रुचि रखते हैं। फिर भी वे वैज्ञानिकों को नए प्रोटीन परिवारों की एक खजाना बचा देते हैं, “जो अत्यधिक रोमांचक है,” कहती हैं “ओरेंगो।”
जॉन जम्पर, जो गूगल डीपमाइंड में अल्फाफोल्ड टीम का प्रमुख है और न तो किसी भी अध्ययन में शामिल थे, उन्हें यह देखकर खुशी है कि वैज्ञानिक नए तरीकों से उन अन्धकार का खोजने के तरीके विकसित कर रहे हैं जिन्होंने उनके और उनके सहयोगियों ने समर्थित किया है। वह अध्ययनों को एक नए क्षेत्र की शुरुआत मानते हैं, जिसमें प्रोटीन संरचनाएं एक सोच भी नहीं सकती थीं। “मुझे यह लगता है कि हम और देखेंगे।”

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