चीनी वैज्ञानिकों ने जीन एडिटिंग के लिए अल्फाफोल्ड3 की संपर्क संभावना पर आधारित एआई फ्रेमवर्क कॉन्टैक्टसीक विकसित किया

संरचनात्मक जीव विज्ञान और जीनोम संपादन का अभिसरण

यह कार्य एआई-आधारित संरचनात्मक जीव विज्ञान और जीन एडिटिंग तकनीकों के विलय को चिह्नित करता है। शोधकर्ताओं ने प्रदर्शित किया कि प्रोटीन संरचना भविष्यवाणी मॉडल सीधे चिकित्सीय उपकरणों के निर्माण का मार्गदर्शन कैसे कर सकते हैं।

ऑफ-टारगेट एडिटिंग की समस्या का समाधान

कॉन्टैक्टसीक फ्रेमवर्क बुनियादी संपादन की मौलिक समस्या को हल करने के लिए डिज़ाइन किया गया है: लक्षित स्थान पर उच्च संपादन गतिविधि बनाए रखते हुए जीनोम के अन्य हिस्सों में अवांछित परिवर्तनों को कम करना। बेस एडिटर्स में Cas प्रोटीन को डीएमिनेज के साथ जोड़ा जाता है, जिससे दोहरे स्ट्रैंड ब्रेक बनाने की आवश्यकता के बिना एक डीएनए न्यूक्लियोटाइड जोड़ी को दूसरी में परिवर्तित किया जा सकता है, जो उन्हें मौलिक अनुसंधान और जीन थेरेपी के विकास दोनों के लिए महत्वपूर्ण उपकरण बनाता है।

हालांकि, ऑफ-टारगेट एडिटिंग के कारण नैदानिक अनुप्रयोग सीमित हैं, जहां एडिटर जीनोम के अनपेक्षित हिस्सों को बदल देता है। टीम ने डीपमाइंड अल्फाफोल्ड3 मॉडल लागू किया, जिसे प्रोटीन-न्यूक्लिक एसिड कॉम्प्लेक्स की भविष्यवाणी के लिए बढ़ाया गया था, ताकि लक्षित और ऑफ-टारगेट दोनों स्थानों पर डीएनए-आरएनए-प्रोटीन ट्रिमर कॉम्प्लेक्स की भविष्यवाणी की जा सके और उनकी तुलना की जा सके।

मुख्य खोज और अनुप्रयोग

मुख्य खोज यह थी कि सबसे अधिक मूल्य संपर्क की संभावना से आया, न कि संरचना की भविष्यवाणी से। यह संभावना उत्परिवर्तन के कारण होने वाले परिवर्तनों को संवेदनशील रूप से दर्ज करती है, चाहे वह एक आधार जोड़ी में परिवर्तन हो या एक अमीनो एसिड का प्रतिस्थापन हो, जिन्हें संरचना की भविष्यवाणी करते समय नजरअंदाज किया जा सकता था। ऑफ-टारगेट एडिटिंग अनुक्रमण डेटा के साथ इस संपर्क संभावना को एकीकृत करके, कॉन्टैक्टसीक ने Cas प्रोटीन और डीएमिनेज दोनों में प्रमुख अमीनो एसिड अवशेषों की पहचान की जो संपादन की विशिष्टता को निर्धारित करते हैं।

इस फ्रेमवर्क के आधार पर, टीम ने एडेनिन बेस एडिटर्स के लिए Cas9 के नए संस्करणों की एक श्रृंखला डिजाइन की। ये संस्करण लक्षित स्थान पर प्रभावी संपादन बनाए रखते हैं, जबकि डीएनए की ऑफ-टारगेट एडिटिंग को काफी कम करते हैं। प्राप्त संस्करण उच्च सटीकता वाले उपकरणों की एक नई पीढ़ी का प्रतिनिधित्व करते हैं, जिनमें सिकल सेल एनीमिया, बीटा-थैलेसीमिया और कुछ वंशानुगत चयापचय विकारों जैसी आनुवंशिक बीमारियों के इलाज की क्षमता है, जहां संपादन की सटीकता महत्वपूर्ण है।

जीन एडिटिंग में नया प्रतिमान

यह अध्ययन जीन एडिटिंग के क्षेत्र में प्रोटीन इंजीनियरिंग के लिए एक नया प्रतिमान खोलता है। प्रयास और त्रुटि के उत्परिवर्तन या बड़े पैमाने पर स्क्रीनिंग के श्रमसाध्य तरीके के बजाय, कॉन्टैक्टसीक एक भविष्य कहनेवाला एआई प्रणाली प्रदान करता है जो इंगित करता है कि वांछित कार्यात्मक परिणाम प्राप्त करने के लिए किन अमीनो एसिड को संशोधित किया जाना चाहिए। यह दृष्टिकोण न केवल बेस एडिटिंग पर लागू होता है, बल्कि प्राइम एडिटर्स और CRISPR-Cas सिस्टम सहित अन्य जीनोम एडिटिंग उपकरणों पर भी लागू होता है, जहां प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड की परस्पर क्रिया की विशिष्टता चिकित्सा की सुरक्षा और प्रभावशीलता को निर्धारित करती है। नेचर में प्रकाशन संरचनात्मक जीव विज्ञान और जीन एडिटिंग के चीनी शोध को एआई-नियंत्रित प्रोटीन इंजीनियरिंग के अग्रभाग पर रखता है, जो अल्फाफोल्ड वर्ग के मॉडलों के संरचना की भविष्यवाणी से कार्यात्मक भविष्यवाणी और उपकरण डिजाइन तक के संक्रमण को प्रदर्शित करता है।