প্রোটিন সামাজিক জীব। তারাও গিরগিটি। একটি কোষের চাহিদার উপর নির্ভর করে, তারা দ্রুত গঠনে রূপান্তরিত হয় এবং একটি জটিল নৃত্যে অন্যান্য জৈব অণুতে আঁকড়ে ধরে।
এটি আণবিক ডিনার থিয়েটার নয়। বরং, এই অংশীদারিত্বগুলি জৈবিক প্রক্রিয়াগুলির হৃদয়। কিছু জিন চালু বা বন্ধ. অন্যরা বার্ধক্যজনিত "জম্বি" কোষগুলিকে আত্ম-ধ্বংস করতে বা মস্তিষ্কের নেটওয়ার্কগুলিকে পুনর্নির্মাণ করে আমাদের জ্ঞান এবং স্মৃতিকে টিপ-টপ আকারে রাখে।
এই সংযোগগুলি ইতিমধ্যেই বিস্তৃত থেরাপিকে অনুপ্রাণিত করেছে - এবং নতুন থেরাপিগুলি AI দ্বারা ত্বরান্বিত হতে পারে যা জৈব অণুগুলির মডেল এবং ডিজাইন করতে পারে। কিন্তু পূর্ববর্তী AI সরঞ্জামগুলি শুধুমাত্র প্রোটিন এবং তাদের মিথস্ক্রিয়াগুলির উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করেছিল, তাদের নন-প্রোটিন অংশীদারদেরকে একপাশে রেখেছিল।
এই সপ্তাহে, একটি গবেষণা বিজ্ঞান অক্সিজেন বাহকের কেন্দ্র গঠনকারী লৌহ-ধারণকারী ছোট অণুগুলি সহ শারীরিকভাবে প্রোটিনকে আঁকড়ে ধরে বিভিন্ন ধরণের অন্যান্য জৈব অণুগুলির মডেল করার AI এর ক্ষমতাকে প্রসারিত করেছে।
ওয়াশিংটন বিশ্ববিদ্যালয়ের ড. ডেভিড বেকারের নেতৃত্বে, নতুন এআই বায়োমোলিকুলার ডিজাইনের সুযোগকে প্রসারিত করে। রোজটিটাফোল্ড অল-এটম নামে পরিচিত, এটি ডিএনএ এবং আরএনএর মতো অগণিত অন্যান্য জৈব অণুকে অন্তর্ভুক্ত করার জন্য একটি পূর্ববর্তী প্রোটিন-অনলি সিস্টেমের উপর তৈরি করে। এটি ছোট অণুও যোগ করে-উদাহরণস্বরূপ, আয়রন-যা নির্দিষ্ট প্রোটিন ফাংশনের অবিচ্ছেদ্য অংশ।
AI শুধুমাত্র উপাদানগুলির ক্রম এবং গঠন থেকে শিখেছে-তাদের 3D গঠন সম্পর্কে কোনো ধারণা ছাড়াই-কিন্তু পারমাণবিক স্তরে জটিল আণবিক মেশিনগুলিকে ম্যাপ করতে পারে।
গবেষণায়, যখন জেনারেটিভ AI-এর সাথে যুক্ত করা হয়, তখন RoseTTAFold All-Atom প্রোটিন তৈরি করে যা সহজেই হৃদরোগের ওষুধের উপর আঁকড়ে ধরে। অ্যালগরিদমটি এমন প্রোটিনও তৈরি করেছে যা হিম নিয়ন্ত্রণ করে, একটি আয়রন সমৃদ্ধ অণু যা রক্তে অক্সিজেন বহন করতে সাহায্য করে এবং বিলিন, উদ্ভিদ এবং ব্যাকটেরিয়াতে একটি রাসায়নিক যা তাদের বিপাকের জন্য আলো শোষণ করে।
এই উদাহরণগুলি ধারণার প্রমাণ মাত্র। দলটি বিজ্ঞানীদের জন্য জনসাধারণের জন্য RoseTTAFold অল-এটম প্রকাশ করছে যাতে তারা একা প্রোটিন কমপ্লেক্সের চেয়ে অনেক বেশি জটিলতার সাথে একাধিক ইন্টারঅ্যাকটিং বায়ো-কম্পোনেন্ট তৈরি করতে পারে। পরিবর্তে, সৃষ্টিগুলি নতুন থেরাপির দিকে নিয়ে যেতে পারে।
"এখানে আমাদের লক্ষ্য ছিল একটি এআই টুল তৈরি করা যা আরও পরিশীলিত থেরাপি এবং অন্যান্য দরকারী অণু তৈরি করতে পারে," গবেষণার লেখক উডি আহেরন একটি প্রেস রিলিজে বলেছেন।
স্বপ্ন
2020 সালে, Google DeepMind-এর AlphaFold এবং Baker Lab-এর RoseTTAFold প্রোটিন কাঠামোর ভবিষ্যদ্বাণী সমস্যার সমাধান করেছে যা অর্ধ শতাব্দী ধরে বিজ্ঞানীদের বিভ্রান্ত করেছিল এবং প্রোটিন গবেষণার একটি নতুন যুগের সূচনা করেছিল। এই অ্যালগরিদমগুলির আপডেট করা সংস্করণগুলি বিজ্ঞানের কাছে পরিচিত এবং অপরিচিত সমস্ত প্রোটিন কাঠামোকে ম্যাপ করেছে।
এরপরে, জেনারেটিভ এআই—ওপেনএআই-এর চ্যাটজিপিটি এবং গুগলের জেমিনি-এর পিছনের প্রযুক্তি—একটি চিত্তাকর্ষক ক্রিয়াকলাপ সহ ডিজাইনার প্রোটিনগুলির একটি সৃজনশীল উন্মাদনা ছড়িয়েছে৷ কিছু নতুন উত্পন্ন প্রোটিন একটি হরমোন নিয়ন্ত্রণ করে যা ক্যালসিয়ামের মাত্রা নিয়ন্ত্রণে রাখে। অন্যরা কৃত্রিম এনজাইম বা প্রোটিন তৈরি করতে পারে সহজেই তাদের আকৃতি পরিবর্তন করুন ইলেকট্রনিক সার্কিটে ট্রানজিস্টরের মতো।
প্রোটিন কাঠামোর একটি নতুন বিশ্বকে হ্যালুসিনেশন করে, জেনারেটিভ এআই আমাদের জীববিজ্ঞান এবং স্বাস্থ্যকে নিয়ন্ত্রণ করার জন্য সিন্থেটিক প্রোটিনের একটি প্রজন্মের স্বপ্ন দেখার সম্ভাবনা রাখে।
কিন্তু একটা সমস্যা আছে। ডিজাইনার প্রোটিন এআই মডেলের টানেল ভিশন আছে: তারা অত্যধিক প্রোটিনের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে।
জীবনের আণবিক উপাদানগুলি কল্পনা করার সময়, প্রোটিন, ডিএনএ এবং ফ্যাটি অ্যাসিড মনে আসে। কিন্তু একটি কোষের অভ্যন্তরে, এই কাঠামোগুলি প্রায়শই ছোট অণু দ্বারা একত্রিত হয় যা আশেপাশের উপাদানগুলির সাথে মেশ করে, একসাথে একটি কার্যকরী জৈব-সমাবেশ গঠন করে।
একটি উদাহরণ হল হিম, একটি রিং-এর মতো অণু যা লোহাকে অন্তর্ভুক্ত করে। হিম হল লোহিত রক্তকণিকার হিমোগ্লোবিনের ভিত্তি, যা সারা শরীরে অক্সিজেনকে চলাচল করে এবং বিভিন্ন রাসায়নিক বন্ধন ব্যবহার করে আশেপাশের প্রোটিন "হুক" এর উপর আঁকড়ে ধরে।
প্রোটিন বা ডিএনএ থেকে ভিন্ন, যাকে আণবিক "অক্ষর" এর একটি স্ট্রিং হিসাবে মডেল করা যেতে পারে, ছোট অণু এবং তাদের মিথস্ক্রিয়া ক্যাপচার করা কঠিন। কিন্তু তারা জীববিজ্ঞানের জটিল আণবিক মেশিনের জন্য সমালোচনামূলক এবং নাটকীয়ভাবে তাদের ফাংশন পরিবর্তন করতে পারে।
এ কারণেই, তাদের নতুন গবেষণায়, গবেষকরা প্রোটিনের বাইরে AI এর সুযোগ বিস্তৃত করার লক্ষ্য নিয়েছিলেন।
প্রোটিন, ডিএনএ এবং অন্যান্য পরিবর্তন সহ একটি জৈবিক অণুর জন্য "আমরা সমস্ত পরমাণুর জন্য 3D স্থানাঙ্ক তৈরি করতে সক্ষম একটি কাঠামোর ভবিষ্যদ্বাণী পদ্ধতি বিকাশ করতে শুরু করেছি", লেখকরা তাদের গবেষণাপত্রে লিখেছেন।
ট্যাগ দল
দলটি অন্যান্য অণুগুলিকে অন্তর্ভুক্ত করার জন্য পূর্ববর্তী প্রোটিন মডেলিং এআই সংশোধন করে শুরু করেছিল।
AI তিনটি স্তরে কাজ করে: প্রথমটি একটি প্রোটিনের এক-মাত্রিক "অক্ষর" ক্রম বিশ্লেষণ করে, যেমন একটি পৃষ্ঠার শব্দ। এরপরে, একটি 2D মানচিত্র ট্র্যাক করে যে প্রতিটি প্রোটিন "শব্দ" অন্যটি থেকে কত দূরে। অবশেষে, 3D স্থানাঙ্ক - কিছুটা জিপিএসের মতো - প্রোটিনের সামগ্রিক গঠনকে ম্যাপ করে।
তারপর আপগ্রেড আসে। মডেলটিতে ছোট অণুর তথ্য অন্তর্ভুক্ত করার জন্য, দলটি প্রথম দুটি স্তরে পারমাণবিক সাইট এবং রাসায়নিক সংযোগ সম্পর্কে ডেটা যুক্ত করেছে।
তৃতীয়টিতে, তারা কাইরালিটির উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করেছিল-অর্থাৎ, যদি রাসায়নিকের গঠন বাম বা ডান-হাত হয়। আমাদের হাতের মতো, রাসায়নিকেরও আয়নাযুক্ত কাঠামো থাকতে পারে ব্যাপকভাবে ভিন্ন জৈবিক পরিণতি. গ্লাভস পরার মতো, শুধুমাত্র রাসায়নিকের সঠিক "হাত" একটি প্রদত্ত জৈব-সমাবেশ "গ্লাভ" এর সাথে মানানসই হতে পারে।
RoseTTAFold অল-এটমকে তখন প্রোটিন, ছোট অণু এবং তাদের মিথস্ক্রিয়া বর্ণনাকারী কয়েক হাজার ডেটাপয়েন্ট সহ একাধিক ডেটাসেটে প্রশিক্ষণ দেওয়া হয়েছিল। অবশেষে, এটি প্রশংসনীয় প্রোটিন সমাবেশ তৈরির জন্য দরকারী ছোট অণুর সাধারণ বৈশিষ্ট্যগুলি শিখেছে। একটি স্যানিটি চেক হিসাবে, দলটি উচ্চ-মানের ভবিষ্যদ্বাণীগুলি সনাক্ত করতে একটি "আত্মবিশ্বাস পরিমাপক" যোগ করেছে - যেগুলি স্থিতিশীল এবং কার্যকরী জৈব-সমাবেশের দিকে পরিচালিত করে৷
পূর্ববর্তী প্রোটিন-শুধু AI মডেলের বিপরীতে, RoseTTAFold All-Atom "সম্পূর্ণ বায়োমোলিকুলার সিস্টেমের মডেল করতে পারে," দল লিখেছিল।
পরীক্ষার একটি সিরিজে, প্রোটিন এবং নন-প্রোটিন অণুগুলির মধ্যে দ্রুত মিথস্ক্রিয়া ভবিষ্যদ্বাণী করে একটি প্রদত্ত প্রোটিনে ছোট অণুগুলিকে "ডক" করতে শেখার সময় আপগ্রেড করা মডেলটি পূর্ববর্তী পদ্ধতিগুলিকে ছাড়িয়ে গেছে - ড্রাগ আবিষ্কারের একটি মূল উপাদান৷
সাহসী নতুন বিশ্ব
ছোট অণু অন্তর্ভুক্ত করা কাস্টম প্রোটিন ডিজাইনের সম্পূর্ণ নতুন স্তরের খোলে।
ধারণার প্রমাণ হিসাবে, দলটি তাদের কাছে থাকা একটি জেনারেটিভ এআই মডেলের সাথে রোজটিটাফোল্ড অল-এটমকে মেশ করেছে। পূর্বে উন্নত এবং তিনটি ভিন্ন ছোট অণুর জন্য প্রোটিন অংশীদার ডিজাইন করেছে।
প্রথমটি ছিল ডিগক্সিজেনিন, যা হৃদরোগের চিকিত্সার জন্য ব্যবহৃত হয় তবে পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া হতে পারে। একটি প্রোটিন যা এটিকে ধরে রাখে তা বিষাক্ততা হ্রাস করে। এমনকি অণু সম্পর্কে পূর্ব জ্ঞান ছাড়াই, এআই বেশ কিছু প্রোটিন বাইন্ডার ডিজাইন করেছে যা সংস্কৃত কোষে পরীক্ষা করার সময় ডিগক্সিজেনিনের মাত্রা কমিয়ে দেয়।
এআই এমন প্রোটিনও ডিজাইন করেছে যা হেমের সাথে আবদ্ধ, একটি ছোট অণু যা লোহিত রক্তকণিকায় অক্সিজেন স্থানান্তরের জন্য গুরুত্বপূর্ণ এবং বিলিন, যা বিভিন্ন প্রাণীকে আলো শোষণ করতে সাহায্য করে।
পূর্ববর্তী পদ্ধতির বিপরীতে, দলটি ব্যাখ্যা করেছে, এআই "সহজেই অভিনব প্রোটিন তৈরি করতে পারে" যা কোনও বিশেষজ্ঞের জ্ঞান ছাড়াই ছোট অণুগুলিতে দখল করে।
এটি পারমাণবিক স্তরে প্রোটিন এবং ছোট অণুগুলির মধ্যে সংযোগের শক্তি সম্পর্কে অত্যন্ত সঠিক ভবিষ্যদ্বাণী করতে পারে, যা যুক্তিসঙ্গতভাবে জটিল জৈব অণু কাঠামোর সম্পূর্ণ নতুন মহাবিশ্ব তৈরি করা সম্ভব করে তোলে।
"অভূতপূর্ব নির্ভুলতার সাথে জৈব অণু তৈরি করার জন্য সর্বত্র বিজ্ঞানীদের ক্ষমতায়নের মাধ্যমে, আমরা যুগান্তকারী আবিষ্কার এবং ব্যবহারিক প্রয়োগের দরজা খুলে দিচ্ছি যা ওষুধ, পদার্থ বিজ্ঞান এবং এর বাইরেও ভবিষ্যতের রূপ দেবে," বেকার বলেছেন।
ইমেজ ক্রেডিট: ইয়ান সি হেডন
- এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
- PlatoData.Network উল্লম্ব জেনারেটিভ Ai. নিজেকে ক্ষমতায়িত করুন। এখানে প্রবেশ করুন.
- প্লেটোএআইস্ট্রিম। Web3 ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
- প্লেটোইএসজি। কার্বন, ক্লিনটেক, শক্তি, পরিবেশ সৌর, বর্জ্য ব্যবস্থাপনা. এখানে প্রবেশ করুন.
- প্লেটো হেলথ। বায়োটেক এবং ক্লিনিক্যাল ট্রায়াল ইন্টেলিজেন্স। এখানে প্রবেশ করুন.
- উত্স: https://singularityhub.com/2024/03/08/this-ai-can-design-biomolecular-machines-with-atomic-precision/
