सार:
5 नवंबर को, एंथ्रोपिक ने जैविक अनुसंधान के क्षेत्र में अपने एआई मॉडल क्लाउड के नवीनतम परिणामों की घोषणा की। क्लाउड की सहायता से, कंपनी की अनुसंधान टीम ने पहली बार प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं में निर्मित वॉल्ट (वॉल्ट कणों) की त्रि-आयामी संरचना को हल किया, और प्रोटीन कण शुद्धिकरण प्रक्रिया को छोटा कर दिया, जिसमें मूल रूप से लगभग 3 दिन से लेकर 90 मिनट तक का समय लगता था। क्लाउड ने प्रोटीन डेटाबेस खोज, डीएनए निर्माण डिजाइन और क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी डेटा विश्लेषण जैसे कई वैज्ञानिक अनुसंधान लिंक में भी भाग लिया।
वॉल्ट एक बड़ा खोखला प्रोटीन कॉम्प्लेक्स है जिसे पहली बार 1986 में वैज्ञानिकों द्वारा खोजा गया था और यह मानव शरीर सहित यूकेरियोटिक कोशिकाओं में व्यापक रूप से पाया जाता है। हालाँकि वैज्ञानिक लगभग 40 वर्षों से इसका अध्ययन कर रहे हैं, लेकिन इसके विशिष्ट जैविक कार्य की अभी तक पुष्टि नहीं हुई है।
एंथ्रोपिक अनुसंधान टीम ने इस बार अपना ध्यान प्रोकैरियोट्स और फ़ेज पर केंद्रित किया जो बैक्टीरिया को संक्रमित करते हैं, सरल जैविक प्रणालियों के माध्यम से इस रहस्यमय प्रोटीन संरचना के गठन तंत्र का पता लगाने की उम्मीद में।
अनुसंधान प्रक्रिया के दौरान, क्लाउड ने सबसे पहले लगभग 15 बिलियन पूर्वानुमानित प्रोटीन वाले डेटाबेस में वॉल्ट-संबंधित प्रोटीन की खोज की, और पाया कि उन्हें 29 जीवाणु फ़ाइला और 4 आर्कियल फ़ाइला में वितरित किया गया था, लेकिन 1% से भी कम प्रजातियों में दिखाई दिया, जिन्होंने जीनोम अनुक्रमण पूरा कर लिया था।
इसके बाद, अनुसंधान दल ने 44 उम्मीदवार प्रोटीनों की जांच की और क्लाउड की सहायता से डीएनए निर्माण डिजाइन और प्रयोगात्मक अनुकूलन पूरा किया। अंततः, शोधकर्ताओं ने पाया कि सात प्रोटीन वॉल्ट-जैसे कण बनाने में सक्षम थे और क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के माध्यम से चार कणों की संरचना की पुष्टि की।
इस विश्लेषण का ध्यान L05 नामक फेज-व्युत्पन्न प्रोटीन पर है। शोधकर्ताओं ने पाया कि इसके संयोजन से बनी वॉल्ट संरचना में 96 समान प्रोटीन सबयूनिट होते हैं, जबकि मानव वॉल्ट आमतौर पर 78 प्रमुख संरचनात्मक प्रोटीन सबयूनिट से बना होता है।
यह नई खोजी गई प्रोटीन संरचना लगभग 54 नैनोमीटर लंबी और 45 नैनोमीटर चौड़ी है। यद्यपि यह मानव वॉल्ट से छोटा है, इसका आंतरिक आयतन लगभग 25% बढ़ जाता है क्योंकि इसका आकार एक गोले के करीब है।
वैज्ञानिक अनुसंधान दक्षता में क्लाउड द्वारा किया गया सुधार अधिक ध्यान देने योग्य है।
पारंपरिक वॉल्ट कण शुद्धिकरण में आमतौर पर लगभग 3 दिन लगते हैं। क्लाउड ने आकार बहिष्करण क्रोमैटोग्राफी का उपयोग करके प्रयोगात्मक योजना को अनुकूलित करने में शोधकर्ताओं की सहायता की, और टूटी हुई कोशिकाओं की सामग्री को सीधे क्रोमैटोग्राफिक कॉलम में लोड करने का प्रस्ताव दिया, अंततः सेल प्रसंस्करण से लेकर माइक्रोस्कोपी नमूने तैयार करने तक का समय लगभग 90 मिनट तक सीमित कर दिया।
बाद के संरचनात्मक विश्लेषण में, क्लाउड ने आंतरिक मल्टी-एजेंट सिस्टम के माध्यम से ओपन सोर्स सॉफ़्टवेयर RELION को बुलाया और क्रायो-ईएम डेटा को संसाधित करने के लिए कंप्यूटिंग संसाधनों का उपयोग किया। मानव शोधकर्ताओं के मार्गदर्शन में, टीम ने पहला पूर्ण संरचनात्मक मॉडल केवल 34 घंटों में प्राप्त किया, और अंतिम संरचनात्मक मानचित्र लगभग एक सप्ताह बाद पूरा हुआ। एंथ्रोपिक का अनुमान है कि पारंपरिक प्रक्रियाओं के तहत काम में आमतौर पर कई सप्ताह लगेंगे।
संपूर्ण अनुसंधान परियोजना 4 महीने से भी कम समय तक चली। क्लाउड ने शोधकर्ताओं को 15 प्रोटीन वेरिएंट डिजाइन करने में भी मदद की, और प्रोटीन में कुछ दोहराए गए खंडों की नकल करके, आंतरिक मात्रा के साथ वॉल्ट कणों का सफलतापूर्वक निर्माण किया, जिसे लगभग 20% तक बढ़ाया गया था।
एंथ्रोपिक का मानना है कि यह शोध न केवल जटिल प्रोटीन संरचनाओं के संयोजन तंत्र को समझने में मदद करेगा, बल्कि एंजाइम वितरण और अन्य उद्देश्यों के लिए नैनोकैरियर के रूप में वॉल्ट के भविष्य के उपयोग के लिए एक शोध आधार भी प्रदान कर सकता है। हालाँकि, ये संभावित अनुप्रयोग अभी तक व्यवहार में सिद्ध नहीं हुए हैं।
शोध ने वैज्ञानिक प्रयोगों में भाग लेने वाले एआई की सीमाओं को भी उजागर किया। एंथ्रोपिक ने खुलासा किया कि क्लाउड ने एक बार एक समस्याग्रस्त सेल कल्चर प्रोटोकॉल डिज़ाइन किया था, जिसके कारण परियोजना में दो सप्ताह की देरी हुई। प्रारंभिक क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी डेटा प्रोसेसिंग में, क्लाउड ने एक दोषपूर्ण संरचनात्मक मानचित्र तैयार करने के लिए मानक चरणों को भी छोड़ दिया, जिसे अंततः शोधकर्ताओं द्वारा खोजा और ठीक किया गया।
एंथ्रोपिक ने इस बात पर जोर दिया कि क्लाउड ने सभी शोध स्वतंत्र रूप से पूरा नहीं किया, बल्कि वैज्ञानिकों के मार्गदर्शन में डेटाबेस खोज, प्रयोगात्मक डिजाइन और डेटा प्रोसेसिंग जैसे कार्य किए। शोधकर्ताओं को अभी भी प्रायोगिक प्रोटोकॉल और विश्लेषणात्मक परिणामों के बारे में निर्णय लेने की आवश्यकता है।
इसके अलावा, अनुसंधान टीम ने प्रयोगशाला में केवल ई. कोली प्रणाली में इन वॉल्ट कणों का निर्माण किया है और अभी तक यह साबित नहीं किया है कि वे संबंधित प्राकृतिक बैक्टीरिया या फेज में बनेंगे। वॉल्ट का वास्तविक जैविक कार्य भी एक अनसुलझा रहस्य बना हुआ है।
एंथ्रोपिक ने कहा कि प्रासंगिक शोध परिणाम प्रीप्रिंट के रूप में बायोरेक्सिव को प्रस्तुत किए गए हैं, और यह संरचनात्मक मॉडल और प्रयोगात्मक डेटा का और खुलासा करने की योजना बना रहा है।
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