Anthropic ने Claude की मदद से दिखाया कि बैक्टीरिया और फेज के प्रोटीन वॉल्ट बनाते हैं

Anthropic ने 4 नवंबर 2026 को नतीजों की जानकारी दी। इससे पता चला कि प्रमुख वॉल्ट प्रोटीन के प्रोकैरियोटिक और बैक्टीरियोफेज-संबंधी प्रोटीन, E. coli में बनाए जाने पर वॉल्ट कणों के रूप में जुड़ सकते हैं। Claude ने टीम को बैक्टीरियोफेज से बने एक खोल का नाममात्र 3.2 आंग्स्ट्रॉम विभेदन वाला मानचित्र तैयार करने में मदद की।

वॉल्ट बड़े, खोखले प्रोटीन-खोल होते हैं, जिनका जैविक कार्य अब भी अज्ञात है। बैक्टीरिया में इनसे मिलते-जुलते कण बनाने से शोधकर्ताओं को उनके संयोजन, उनमें मौजूद सामग्री और उनकी उत्पत्ति की जाँच के लिए तेज़ी से बढ़ने वाली प्रणाली मिलती है। Anthropic के अनुसार, L05 का यह परिणाम प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं में मिले वॉल्ट कण की पहली त्रि-आयामी संरचना है। इस काम से वॉल्ट का संयोजन और संरचना स्थापित होती है, लेकिन उसका जैविक कार्य अब भी अनसुलझा है।

प्रोटीन की खोज से वॉल्ट की पुष्टि तक

Claude Science का उपयोग करके शोधकर्ताओं ने लगभग 15 अरब अनुमानित प्रोटीनों के डेटाबेस में खोज की। उन्हें बैक्टीरिया के 29 संघों और आर्किया के चार संघों में प्रमुख वॉल्ट प्रोटीन के समजात मिले। हालाँकि, अनुक्रमित जीनोम वाली प्रजातियों में से 1% से भी कम में ये प्रोटीन पाए गए। इस खोज से पता चला कि ये प्रोटीन दुर्लभ हैं, लेकिन व्यापक रूप से वितरित हैं।

शोधकर्ताओं ने कोशिका-मुक्त अभिव्यक्ति परीक्षण के लिए 44 प्रोटीन चुने और फिर सबसे आशाजनक विकल्पों को E. coli में आज़माया। 24 विकल्पों में से 15 ने घुलनशील प्रोटीन बनाया, और इन 15 में से सात ने इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी में वॉल्ट-जैसे कण बनाए। क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी से उनमें से चार का वॉल्ट आकार पुष्ट हुआ—दो फेज से बने थे और दो बैक्टीरिया से।

फेज से बने L05 कण को विस्तृत संरचनात्मक विश्लेषण के लिए चुना गया, क्योंकि यह पूर्ण और बंद कण बनाने में सबसे सफल विकल्पों में से एक था। इस चयन से परियोजना माइक्रोस्कोप की छवियों में बैरल के आकार की वस्तुएँ पहचानने से आगे बढ़कर यह जाँचने लगी कि प्रोटीन की अलग-अलग शृंखलाएँ एक-दूसरे के साथ कैसे जुड़ती हैं और खोल में कहाँ बदलाव किए जा सकते हैं।

L05 के खोल में बदलाव

L05 में एक ही प्रोटीन की 96 प्रतियाँ होती हैं, जिनमें से 48 खोल के हर आधे हिस्से में व्यवस्थित होती हैं। स्तनधारियों के वॉल्ट में 78 प्रतियाँ होती हैं—हर आधे हिस्से में 39। L05 के प्रत्येक प्रोटीन में दीवार के सात दोहराए जाने वाले खंड होते हैं, जबकि मानव के प्रमुख वॉल्ट प्रोटीन में ऐसे नौ खंड होते हैं। इससे बनने वाला खोल मानव वॉल्ट की तुलना में छोटा और चौड़ा होता है, लेकिन इसके भीतर लगभग 25% अधिक आयतन होता है।

इसका शीर्ष तीन चरणों में बंद होता है। पास-पास मौजूद प्रोटीन की हर तीन प्रतियों के समूह में, एक पहली परत पर समाप्त होती है, दूसरी दूसरी परत पर और तीसरी सिरे तक जाती है। दीवार के साथ ये प्रतियाँ एक जैसी होती हैं, लेकिन शीर्ष के संकरा होने पर उनका आकार अलग-अलग रूप ले लेता है।

यह जानने के लिए कि संयोजन के लिए कौन-से संपर्क ज़रूरी हैं, टीम ने L05 के 15 बदले हुए रूप बनाए। इनमें से ज़्यादातर में उन जगहों पर बदलाव किया गया जहाँ पास-पास की प्रतियाँ एक-दूसरे को छूती हैं। दीवार की जोड़-रेखा या शीर्ष के पास किए गए कुछ एकल बदलावों के कारण बंद वॉल्ट बनने के बजाय खुले, गुलाब-जैसे कण या समूह बने। इससे खोल को बंद करने के लिए ज़रूरी क्षेत्र पहचाने गए।

दीवार के दो खंडों की नकल बनाने से L05 में दोहराए जाने वाले खंडों की संख्या नौ हो गई और ऐसे बंद कण बने जिनका भीतर का आयतन लगभग 20% अधिक था। लेखकों के अनुसार, यह इस बात का प्रमाण है कि खंडों की नकल से संयोजन को रोके बिना वॉल्ट का आकार बदला जा सकता है। इससे अलग-अलग आकार के नैनोकैप्सूल बनाने का संभावित रास्ता खुलता है। कार्गो को भीतर समेटना और पहुँचाना प्रस्तावित अभियांत्रिकी दिशाएँ हैं; इस अध्ययन में प्रदर्शित नतीजा खोल की ज्यामिति पर नियंत्रण है।

Claude की भूमिका और प्रयोगों की सीमाएँ

उम्मीदवार प्रोटीन शोधकर्ताओं ने स्वयं चुने। Claude ने चुने गए प्रोटीन अनुक्रमों को उनके अभिव्यक्ति-आश्रय जीवों के अनुकूल DNA डिज़ाइनों में बदला, जीन-नियंत्रण अनुक्रम जोड़े और डिज़ाइनों को ऑर्डर के लिए तैयार किया।

शुद्धिकरण में समय की तुलना सबसे स्पष्ट रूप से सामने आई। Anthropic के अनुसार, उसकी अनुकूलित आकार-बहिष्करण क्रोमैटोग्राफी विधि से कोशिकाओं से लेकर माइक्रोस्कोपी ग्रिड तक पहुँचने में लगभग 90 मिनट लगे। इसकी तुलना में, यूकैरियोटिक वॉल्ट के लिए विकसित पारंपरिक शर्करा-ढाल विधि में लगभग तीन दिन लगते हैं। आकार मापने वाले स्तंभों में, छिद्रयुक्त मनकों के भीतर प्रवेश न कर पाने वाले बड़े कण सबसे पहले बाहर निकलते हैं, जबकि छोटे अणुओं को बाहर आने में देर लगती है।

शुरुआत में Claude ने इस तरीके के खिलाफ तर्क दिया, क्योंकि प्रोटीन के समूह भी उसी ऐसे आयतन से बाहर आ सकते थे जिसमें बड़े कण बाहर नहीं निकलते। बाद में उसने एक स्तंभ चुनने, प्रोटीन पर नज़र रखने और कण बनने की जाँच करने के तरीके सुझाने में मदद की। उसने यह भी सुझाया कि कोशिकाओं को तोड़ने के बाद उनकी सामग्री को पहले शुद्ध किए बिना सीधे लोड किया जाए।

संरचनात्मक प्रसंस्करण के लिए Claude ने आंतरिक कंप्यूटिंग संसाधनों वाले एक आंतरिक बहु-एजेंट ढाँचे में काम किया। शोधकर्ताओं ने विश्लेषण के निर्णयों का मार्गदर्शन किया, जबकि Claude ने मुक्त-स्रोत RELION कार्यप्रवाह तैयार किया और चलाया। Anthropic के अनुसार, पहला पूर्ण मॉडल 34 घंटे बाद तैयार था और प्रसंस्करण शुरू होने के लगभग एक सप्ताह बाद अंतिम मानचित्र बन गए। कंपनी का अनुमान है कि अन्यथा शुरुआती मॉडल तैयार करने में कई सप्ताह लगते। परियोजना चार महीने से कम समय में पूरी हुई।

Claude Science और Claude Code समेत Claude के विभिन्न मॉडलों और इंटरफ़ेसों ने अध्ययन का कोड लिखा और उसके संगणकीय विश्लेषण किए। लेखकों ने काम का निर्देशन किया और सामग्री की ज़िम्मेदारी स्वीकार की। Anthropic का कहना है कि मौजूदा Claude उत्पादों का उपयोग करके अधिकांश चरण कोई सामान्य प्रयोगशाला भी कर सकती है। हालाँकि, समानांतर क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी विश्लेषण में सैकड़ों GPU का इस्तेमाल हुआ, जो कई शैक्षणिक संस्थानों के पास शायद उपलब्ध न हों।

इस कार्यप्रवाह में कुछ गंभीर त्रुटियाँ भी हुईं। Claude द्वारा लिखे गए एक प्रोटोकॉल में वृद्धि-माध्यम में ऐसा योजक डालने का निर्देश था, जो कोशिकाओं में DNA पहुँचाने की प्रक्रिया में बाधा डालता था। इससे परियोजना में दो सप्ताह की देरी हुई। cryo-EM के शुरुआती विश्लेषण में एक मानक चरण छोड़ दिया गया, जिससे ऐसा त्रुटिपूर्ण मानचित्र बना जिसमें उसकी प्रतिबिंबित छवि भी घुली-मिली थी। Anthropic ने प्रयोगशाला के नोट अपने मॉडल-प्रशिक्षण शोधकर्ताओं के साथ साझा किए। उसका कहना है कि बाद के Claude मॉडल DNA डिज़ाइन में कम त्रुटियाँ करते और प्रयोगों की संभावित समस्याओं को अधिक प्रभावी ढंग से पहचानते दिखाई दिए।

L05 प्रोटीन की हर प्रति में एक ऐसा पॉकेट भी होता है, जिसके भीतर किसी अज्ञात छोटे अणु का घनत्व स्पष्ट रूप से निर्धारित नहीं हो पाया है। तकनीकी रिपोर्ट में 25,000 अणुओं की कम्प्यूटेशनल खोज का वर्णन है, जिसमें कोएंज़ाइम A या उसका कोई व्युत्पन्न संभावित लिगैंड के रूप में पहचाना गया। न तो अणु की पहचान की पुष्टि हुई है, न ही उसके किसी कार्यात्मक प्रभाव की।

अब तक ये कण केवल E. coli में ही बनाए गए हैं। शोधकर्ताओं ने यह जाँच नहीं की है कि ये उन जीवाणुओं और फेज में बनते हैं या नहीं, जिनमें ये प्रोटीन स्वाभाविक रूप से पाए जाते हैं। Anthropic ने तकनीकी रिपोर्ट bioRxiv को सौंप दी है और बाद में संरचनाएँ तथा अतिरिक्त डेटा जारी करने की योजना बनाई है।

तात्कालिक प्रगति यह है कि अब प्रोटीन के एक ऐसे खोल-परिवार के निर्माण को प्रयोगों के ज़रिए नियंत्रित किया जा सकता है, जिसे जीवाणुओं में बनाया जा सकता है, विस्तार से मानचित्रित किया जा सकता है और दोहराव वाले अनुक्रमों की नकल करके उसका आकार बदला जा सकता है। बड़ा सवाल अब भी जीवविज्ञान से जुड़ा है: क्या यह सरल प्रणाली और अज्ञात लिगैंड यह समझने में मदद कर सकते हैं कि वॉल्ट क्या करते हैं, और क्या ये कण उन जीवों में बनते हैं जहाँ इनके जीन स्वाभाविक रूप से पाए जाते हैं?