DeepTMHMM2 enables accurate prediction of transmembrane protein topology and subcellular location
यह शोध पत्र DeepTMHMM2 को प्रस्तुत करता है, जो एक नवीन प्रेडिक्टर है जो सटीक रूप से ट्रांसमेम्ब्रेन टोपोलॉजी का पूर्वानुमान लगाने—जिसमें पहले से अनमॉडल किए गए री-एंट्रेंट क्षेत्र और इंटरफेशियल हेलिक्स शामिल हैं—और 17 जैविक झिल्लियों में सबसेलुलर लोकलाइजेशन को एक साथ प्राप्त करता है, जो प्रोटिओम में नॉन-क्रॉसिंग सेगमेंट की व्यापक उपस्थिति को प्रकट करता है।
मूल पेपर CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। यह एक ऐसे प्रीप्रिंट की AI से तैयार की गई व्याख्या है जिसकी अभी सहकर्मी समीक्षा नहीं हुई है। यह चिकित्सकीय सलाह नहीं है। इस सामग्री के आधार पर स्वास्थ्य संबंधी फैसले न लें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें
प्रत्येक जीवित कोशिका के भीतर, एक पतली, तैलीय बाधा आंतरिक दुनिया को बाहरी दुनिया से अलग करती है। यह बाधा, जिसे झिल्ली (मेम्ब्रेन) के रूप में जाना जाता है, केवल एक दीवार नहीं है बल्कि एक गतिशील द्वारपाल है जो यह नियंत्रित करता है कि क्या प्रवेश करता है और क्या बाहर जाता है। कार्य करने के लिए, कोशिकाएं इस झिल्ली के भीतर स्थित विशेष प्रोटीन पर निर्भर करती हैं, जो चैनल, सेंसर या एंकर के रूप में कार्य करते हैं। इनमें से कुछ प्रोटीन पूरी बाधा के आर-पार फैले होते हैं, जैसे कि पहाड़ के बीच से गुजरने वाली एक सुरंग, जबकि अन्य सतह पर स्थित होते हैं या केवल आंशिक रूप से ही अंदर धंसते हैं। वैज्ञानिक लंबे समय से उन प्रोटीनों का मानचित्र बनाने में सक्षम रहे हैं जो पूरी तरह से आर-पार जाते हैं, उन खंडों की पहचान करते हुए जो झिल्ली को भेदते हैं और यह निर्धारित करते हुए कि वे किस दिशा में उन्मुख हैं। हालांकि, इन आणविक संरचनाओं का एक महत्वपूर्ण हिस्सा रहस्य बना हुआ था: वे हिस्से जो सतह के पास मंडराते हैं या बिना दूसरी ओर पूरी तरह पहुंचे अंदर की ओर झुकते हैं। इन प्रोटीनों के पूर्ण आकार और स्थान को समझना अत्यंत महत्वपूर्ण है क्योंकि उनकी संरचना ही यह निर्धारित करती है कि वे कैसे कार्य करते हैं, और एक पूर्ण मानचित्र के बिना, कोशिकाओं के संचालन के बारे में हमारी समझ खंडित बनी रहती है।
शोधकर्ताओं ने अब इस पहेली के लापता हिस्से को सुलझाने के लिए DeepTMHMM2 नामक एक नया उपकरण विकसित किया है। जबकि पिछले तरीके प्रोटीन के उन खंडों की सटीक भविष्यवाणी कर सकते थे जो पूरी झिल्ली को पार करते हैं, वे अधिक सूक्ष्म, आंशिक अंतःक्षेपण (पार्शियल इंसर्शन) को पहचानने में विफल रहे। इन आंशिक खंडों में री-एंट्रेंट क्षेत्र (re-entrant regions) शामिल हैं, जो झिल्ली में उतरते हैं और बिना पार किए वापस बाहर आ जाते हैं, और इंटरफेशियल हेलिसेस (interfacial helices) शामिल हैं, जो झिल्ली की सीमा के साथ स्थित होते हैं लेकिन उसमें पूरी तरह से प्रवेश नहीं करते। यह नया सिस्टम पारंपरिक खंडों के साथ-साथ इन गैर-पार करने वाले खंडों की सफलतापूर्वक भविष्यवाणी करने वाला पहला उपकरण है। इसके अलावा, यह एक कदम आगे बढ़कर यह भी निर्धारित करता है कि एक प्रोटीन कोशिका के सत्रह विभिन्न जैविक झिल्लियों में से वास्तव में किस झिल्ली का है, बजाय इसके कि केवल यह अनुमान लगाया जाए कि वह "एक" झिल्ली में है। विशाल मात्रा में डेटा पर प्रशिक्षण प्राप्त करके, इस उपकरण ने उन जटिल पैटर्न को पहचानना सीखा जो इन मायावी संरचनाओं को परिभाषित करते हैं, जिससे मानक पार करने वाले खंडों पर उच्च सटीकता प्राप्त करने के साथ-साथ इन पहले से अनदेखी की गई विशेषताओं में भी महारत हासिल की गई।
जब शोधकर्ताओं ने इस नए उपकरण को ज्ञात प्रोटीनों के एक विशाल डेटाबेस पर लागू किया, तो परिणामों ने जीवन की वास्तुकला के बारे में एक आश्चर्यजनक सत्य प्रकट किया। उन्होंने पाया कि ये गैर-पार करने वाले खंड दुर्लभ विसंगतियां नहीं हैं, बल्कि ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटिओम की एक सामान्य विशेषता हैं। वास्तव में, विश्लेषण ने दिखाया कि इंटरफेशियल हेलिसेस उन सभी प्रोटीनों में से लगभग एक चौथाई में मौजूद हैं जो सर्पिल आकार में झिल्ली को पार करते हैं। यह खोज बताती है कि ये प्रोटीन कैसे निर्मित होते हैं, यह चित्र बदल देती है, जो यह दर्शाता है कि वे पहले की तुलना में कहीं अधिक जटिल और विविध हैं। उपकरण ने इन अतिरिक्त तत्वों की भविष्यवाणी करना सफलतापूर्वक सीख लिया, जिससे यह सिद्ध हुआ कि झिल्ली प्रोटीन की सीमाएं केवल प्रवेश और निकास की सरल रेखाएं नहीं हैं, बल्कि इनमें आंशिक अंतःक्रियाओं का एक समृद्ध परिदृश्य शामिल है जो जैविक कार्य के लिए आवश्यक है।
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