मैं आपको दुनिया की सबसे अद्भुत मशीनों के बारे में बताने जा रहा हूँ
और उनके साथ अब हम क्या कर सकते हैं।
प्रोटीन,
जिनमें से कुछ को आप यहाँ एक सेल के अंदर देखते हैं,
असल में वे हमारे शरीर के सभी महत्वपूर्ण काम करते हैं।
प्रोटीन आपके खाने को पचाते हैं,
आपकी माँसपेशियों को सिकोड़ते हैं,
न्यूरॉन्स को चलाते हैं
और प्रतिरक्षा प्रणाली को बल देते हैं।
जीव विज्ञान में जो कुछ भी होता है --
लगभग सब --
प्रोटीन के कारण होता है।
बनावट में प्रोटीन, अमीनो एसिड नामक मूल इकाइयों की सीधी श्रृंखलाएं हैं।
प्रकृति 20 प्रकार के अमीनो एसिड का उपयोग करती है,
जिनमें से कुछ के नाम आपने सुने होंगे।
इस तस्वीर में, पैमाने के लिए, प्रत्येक उभार एक परमाणु है।
अमीनो एसिड के बीच का रासायनिक खिंचाव इन लंबी डोरी जैसे अणुओं को
अनोखी तीन आयामी संरचनाओं में मोड़ देता है।
मुडने की प्रक्रिया,
हालाँकि बेतरतीब लगती है,
वास्तव में बहुत सटीक है।
प्रत्येक प्रोटीन हर बार अपने विशिष्ट आकार में ही मुड़ता है,
और यह प्रक्रिया बस एक सेकंड से भी कम समय लेती है।
और यह प्रोटीन के आकार हैं
जो उन्हें उल्लेखनीय जैविक कार्य करने में सक्षम बनाता है।
उदाहरण के लिए,
हीमोग्लोबिन का आकार, फेफड़ों में ऑक्सीजन के किसी अणु से बाँधने के लिए
बिलकुल अनुकूल होता है।
जब हीमोग्लोबिन माँसपेशी में जाता है,
तब थोड़ा आकार बदलता है
और ऑक्सीजन बाहर आ जाता है।
प्रोटीन के आकार,
और इसके कारण उनके उल्लेखनीय कार्य,
प्रोटीन श्रृंखला में एमिनो एसिड के क्रम द्वारा पूरी तरह निर्दिष्ट होते हैं ।
इस चित्र में, ऊपर वाला प्रत्येक अक्षर एक एमिनो एसिड है।
ये क्रम कहाँ से आते हैं?
आपके जीनोम में जीन आपके प्रोटीन के
एमिनो एसिड क्रम को निर्दिष्ट करते हैं
प्रत्येक जीन, एकल प्रोटीन के अमीनो एसिड क्रम का कोड़ रखता है।
इन अमीनो एसिड क्रमों के बीच के अनुवाद
और संरचनाएं और प्रोटीन के कार्य
प्रोटीन तह समस्या के रूप में जाना जाता है।
यह बहुत कठिन समस्या है
क्योंकि एक प्रोटीन बहुत से अलग आकार ले सकता है।
इस जटिलता के कारण,
मानव प्रोटीन की शक्ति का ही दोहन में सक्षम हो पाया है
बहुत छोटे बदलाव करके एमिनो एसिड दृश्यों के लिए
प्रकृति में हमने जो प्रोटीन पाया है।
यह हमारे पाषाण युग पूर्वजों द्वारा इस्तेमाल की प्रक्रिया के समान है जो
लाठी और पत्थरों से औजार और अन्य उपकरण बनाने के लिए
जो हम अपने आसपास की दुनिया में पाते हैं ।
लेकिन इंसानों ने उड़ना पक्षियों को बदल कर नहीं सीखा।
(हँसी)
इसके बजाय, वैज्ञानिक, पक्षियों से प्रेरित, वायुगतिकी के सिद्धांतों का खुलासा किया।
इंजीनियरों ने उन सिद्धांतों का उपयोग किया कस्टम उड़ान मशीनों को डिजाइन करने में ।
एक समान तरीके से,
हम कई वर्षों से काम कर रहे हैं
प्रोटीन के सिद्धांतको उजागर करने के लिए
और उन सिद्धांतों को एन्कोडिंग में रोसेट्टा नामक कंप्यूटर प्रोग्राम में।
हमने हाल के वर्षों में एक सफलता हासिल की।
अब हम पूरी तरह से नए प्रोटीन डिजाइन कंप्यूटर पर कर सकते हैं।
एक बार हमने नया प्रोटीन डिजाइन कर लिया,
हम इसके एमिनो एसिड अनुक्रम को एक सिंथेटिक जीन में एनकोड करते हैं ।
हमें एक सिंथेटिक जीन बनाना होगा
क्योंकि प्रोटीन तो पूरी तरह से नया है,
पृथ्वी पर किसी भी जीव में ऐसा जीन नहीं है जो इसे एनकोड करता है।
हमारी उन्नति प्रोटीन की तह समझने में
और प्रोटीन कैसे डिजाइन करें,
जीन संश्लेषण की घटती लागत के साथ
और मूर सिद्धांत से वृद्धि हुई कंप्यूटिंग शक्ति में,
अब हम हजारों नए प्रोटीन डिजाइन करने में सक्षम हैं ,
नए आकार और नए कार्यों के साथ,
कंप्यूटर पर,
और सांकेतिक शब्दों से उन प्रत्येक को सिंथेटिक जीन में बदलना।
एक बार जब हम उन सिंथेटिक जीन,
हम उन्हें बैक्टीरिया में डालते हैं
उन्हें प्रोग्राम करते हैं बिल्कुल नए प्रोटीन बनाने के लिए।
फिर हम प्रोटीन निकालते हैं
और तय करते हैं कि क्या वे कार्य करते हैं जैसा हमने उन्हें डिज़ाइन किया है
और क्या वे सुरक्षित हैं।
नए प्रोटीन बनाने के लिए सक्षम होना रोमंच्हैकीय है ,
क्योंकि प्रकृति में विविधता के बावजूद,
संभव प्रोटीन की कुल संख्या का केवल एक छोटा नमूना लिया है विकास नै ।
प्रकृति 20 एमिनो एसिड की एक वर्णमाला का उपयोग करती है,
और एक विशिष्ट प्रोटीन लगभग 100 एमिनो एसिड श्रृंखला है,
तो संभावनाओं की कुल संख्या 20 गुना 20 गुना 20 है, 100 बार,
जो आदेश पर एक संख्या है 130 शक्ति के 10 के,
जो बहुत अधिक है प्रोटीन की कुल संख्या की तुलना में
जो अस्तित्व में हैं जब से पृथ्वी पर जीवन शुरू हुआ।
और यह यह अकल्पनीय बड़ी जगह है
कम्प्यूटेशनल प्रोटीन डिजाइन का उपयोग करअब हम खोजबीन कर सकते हैं ।
पृथ्वी पर जो प्रोटीन मौजूद हैं
प्राकृतिक विकास की समस्याओं को हल करने के लिए विकसित हुए ।
उदाहरण के लिए, जीनोम की प्रतिकृति।
पर आज हम नई चुनौतियों का सामना कर रहे हैं।
हम लंबे समय तक जीवित रहें इसके लिए नए रोग महत्वपूर्ण हैं।
हम ग्रह को गर्म और प्रदूषित कर रहे हैं,
इसलिए हम कई पारिस्थितिक चुनौतियों का सामना कर रहे हैं ।
यदि हम एक लाख साल इंतजार कर सकते ,
नए प्रोटीन विकसित हो सकते चुनौतियों को हल करने के लिए।
लेकिन हमारे पास लाखों साल नहीं है ।
बजाय, कम्प्यूटेशनल प्रोटीन डिजाइन के,
हम नए प्रोटीन डिजाइन कर सकते हैं आज इन चुनौतियों के लिए।
हमारा साहसी विचार जीव विज्ञान को पाषाण युग से बाहर लाना है
प्रोटीन डिजाइन में तकनीकी क्रांति के माध्यम से।
हम पहले ही दिखा चुके हैं कि हम नए प्रोटीन डिजाइन कर सकते हैं
नए आकार और कार्यों के साथ।
जैसे, टीके काम करते हैं आपकी प्रतिरक्षा प्रणाली को उत्तेजित करके
एक मजबूत प्रतिक्रिया बनाने के लिए एक रोगज़नक़ के खिलाफ।
बेहतर टीके बनाने के लिए,
हमने प्रोटीन के कण डिजाइन किए हैं
जिसे हम फ्यूज कर सकते हैं रोगजनकों से प्रोटीन,
यहाँ इस नीले प्रोटीन की तरह, श्वसन वायरस आरएसवी से।
वैक्सीन उम्मीदवार बनाने के लिए
जो कि सचमुच भरें हैं वायरल प्रोटीन के साथ,
हम पाते हैं कि ऐसे वैक्सीन उम्मीदवार
बहुत मजबूत उत्पादन करते हैं वायरस के लिए प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया
किसी भी पिछले टीके की तुलना में जिसकी जांच की गयी है।
यह महत्वपूर्ण है क्योंकि आर अस वी अभी एक प्रमुख कारण है
दुनिया में शिशु मृत्यु दर का ।
हमने नए प्रोटीन भी डिज़ाइन किए हैं पेट में ग्ललूटेन को पचाने के लिए
सीलिएक रोग के लिए
और अन्य प्रोटीन जो प्रतिरक्षा प्रणाली को प्रेरित करे कैंसर से लड़ने के लिए ।
ये अग्रिम शुरुआत हैं प्रोटीन डिजाइन क्रांति की।
हम पिछली तकनीकी क्रांति से प्रेरित हैं:
डिजिटल क्रांति,
जो बड़े हिस्से में हुआ एक स्थान पर प्रगति के कारण,
बेल प्रयोगशालाओं।
बेल लैब्स एक सहयोगी वातावरण की जगह थी,
और दुनिया से चोटी की प्रतिभा को आकर्षित करने में सक्षम था।
और इससे एक उल्लेखनीय नई खोज का ताँता लग गया -
ट्रांजिस्टर, लेजर, उपग्रह संचार
और इंटरनेट की नींव।
हमारा लक्ष्य प्रोटीन डिजाइन की बेल प्रयोगशालाएं निर्माण करना है।
हम दुनिया के प्रतिभावान वैज्ञानिकों को आकर्षित करना चाहते हैं
प्रोटीन डिजाइन क्रांति में तेजी लाने के लिए,
और हम पांच बड़ी चुनौतियों पर ध्यान देंगे ।
पहले, दुनिया भर से फ्लू उपभेदों से प्रोटीन लेकर
और उन्हें तैयार प्रोटीन कणों के ऊपर रख दिया
मैंने आपको पहले दिखाया था,
हमारा लक्ष्य एक सार्वभौमिक फ्लू वैक्सीन बनाने का हैं,
एक शॉट जो जीवन भर फ्लू से बचाए ।
डिजाइन करने की क्षमता -
(तालियां)
डिजाइन करने की क्षमता कंप्यूटर पर नए टीके
दोनों की रक्षा के लिए जरूरी है प्राकृतिक फ्लू महामारी के खिलाफ
और, इसके अलावा, जानबूझकर जीवनी शक्ति का कार्य करता है।
दूसरा, हम बहुत आगे जा रहे हैं प्रकृति की सीमित वर्णमाला
सिर्फ 20 एमिनो एसिड की
नए चिकित्सीय उम्मीदवारों को डिजाइन करने के लिए जैसे पुरान दर्द ,
एक वर्णमाला का उपयोग कर हजारों एमिनो एसिड की।
तीसरा, हम निर्माण कर रहे हैं उन्नत डिलीवरी वाहन
दवाओं को लक्षित करने के लिए ठीक वहीँ, जहां शरीर में उनकी जरूरत हो।
उदाहरण के लिए, एक ट्यूमर के लिए कीमोथेरेपी
या जीन ऊतक को उपचारित करता है जहां जीन की मरम्मत होनी चाहिए।
चौथा, हम स्मार्ट थेरेप्यूटिक्स डिजाइन कर रहे हैं शरीर के भीतर गणना कर सकता है
और वर्तमान दवाओं से परे जा सकती हैं ,
जो वास्तव में कुंठित यंत्र हैं।
उदाहरण , एक छोटे से लक्ष्य के लिए प्रतिरक्षा कोशिकाओं का सबसेट
जो ऑटोइम्यून विकार के लिए जिम्मेदार,
और उन्हें अलग करते हैं बहुमत विशाल स्वस्थ प्रतिरक्षा कोशिकाओं के ।
अंत में, उल्लेखनीय जैविक सामग्री द्वारा प्रेरित
जैसे कि रेशम, अबेलोन शेल, दांत और अन्य,
हम नए प्रोटीन आधारित सामग्री डिजाइन कर रहे हैं
ऊर्जा में चुनौतियों और पारिस्थितिक मुद्दों से निपटने के लिए ।
यह सब करने के लिए, हम अपना संस्थान बढ़ा रहे हैं।
हम ऊर्जावान, प्रतिभाशाली और विविध वैज्ञानिक को आकर्षित करना चाहते हैं,
दुनिया भर से, सभी कैरियर चरणों में,
हमसे जुड़ने के लिए।
आप भी भाग ले सकते हैं प्रोटीन डिजाइन क्रांति में
हमारे ऑनलाइन तह और डिजाइन गेम के माध्यम से , "फोल्डिट।"
और हमारे वितरित कंप्यूटिंग परियोजना के माध्यम से, रोसेटा @ घर,
जिसे आप जुड़ सकते हैं अपने लैपटॉप या आपके एंड्राइड स्मार्टफोन से
मेरे जीवन का काम है दुनिया को बेहतर बनाना प्रोटीन डिजाइन के माध्यम से ।
मैं बहुत उत्साहित हूं, हम साथ मिलकर जो कर सकते हैं।
उम्मीद है कि आप हमसे जुड़ेंगे,
और धन्यवाद।
(तालियाँ और वाह-वाही)