5 challenges we could solve by designing new proteins | David Baker

Translator: Renu Chandna Reviewer: Arvind Patil

I'm going to tell you about the most amazing machines in the world

मैं आपको दुनिया की सबसे अद्भुत मशीनों के बारे में बताने जा रहा हूँ

and what we can now do with them.

और उनके साथ अब हम क्या कर सकते हैं।

Proteins,

प्रोटीन,

some of which you see inside a cell here,

जिनमें से कुछ को आप यहाँ एक सेल के अंदर देखते हैं,

carry out essentially all the important functions in our bodies.

असल में वे हमारे शरीर के सभी महत्वपूर्ण काम करते हैं।

Proteins digest your food,

प्रोटीन आपके खाने को पचाते हैं,

contract your muscles,

आपकी माँसपेशियों को सिकोड़ते हैं,

fire your neurons

न्यूरॉन्स को चलाते हैं

and power your immune system.

और प्रतिरक्षा प्रणाली को बल देते हैं।

Everything that happens in biology --

जीव विज्ञान में जो कुछ भी होता है --

almost --

लगभग सब --

happens because of proteins.

प्रोटीन के कारण होता है।

Proteins are linear chains of building blocks called amino acids.

बनावट में प्रोटीन, अमीनो एसिड नामक मूल इकाइयों की सीधी श्रृंखलाएं हैं।

Nature uses an alphabet of 20 amino acids,

प्रकृति 20 प्रकार के अमीनो एसिड का उपयोग करती है,

some of which have names you may have heard of.

जिनमें से कुछ के नाम आपने सुने होंगे।

In this picture, for scale, each bump is an atom.

इस तस्वीर में, पैमाने के लिए, प्रत्येक उभार एक परमाणु है।

Chemical forces between the amino acids cause these long stringy molecules

अमीनो एसिड के बीच का रासायनिक खिंचाव इन लंबी डोरी जैसे अणुओं को

to fold up into unique, three-dimensional structures.

अनोखी तीन आयामी संरचनाओं में मोड़ देता है।

The folding process,

मुडने की प्रक्रिया,

while it looks random,

हालाँकि बेतरतीब लगती है,

is in fact very precise.

वास्तव में बहुत सटीक है।

Each protein folds to its characteristic shape each time,

प्रत्येक प्रोटीन हर बार अपने विशिष्ट आकार में ही मुड़ता है,

and the folding process takes just a fraction of a second.

और यह प्रक्रिया बस एक सेकंड से भी कम समय लेती है।

And it's the shapes of proteins

और यह प्रोटीन के आकार हैं

which enable them to carry out their remarkable biological functions.

जो उन्हें उल्लेखनीय जैविक कार्य करने में सक्षम बनाता है।

For example,

उदाहरण के लिए,

hemoglobin has a shape in the lungs perfectly suited

हीमोग्लोबिन का आकार, फेफड़ों में ऑक्सीजन के किसी अणु से बाँधने के लिए

for binding a molecule of oxygen.

बिलकुल अनुकूल होता है।

When hemoglobin moves to your muscle,

जब हीमोग्लोबिन माँसपेशी में जाता है,

the shape changes slightly

तब थोड़ा आकार बदलता है

and the oxygen comes out.

और ऑक्सीजन बाहर आ जाता है।

The shapes of proteins,

प्रोटीन के आकार,

and hence their remarkable functions,

और इसके कारण उनके उल्लेखनीय कार्य,

are completely specified by the sequence of amino acids in the protein chain.

प्रोटीन श्रृंखला में एमिनो एसिड के क्रम द्वारा पूरी तरह निर्दिष्ट होते हैं ।

In this picture, each letter on top is an amino acid.

इस चित्र में, ऊपर वाला प्रत्येक अक्षर एक एमिनो एसिड है।

Where do these sequences come from?

ये क्रम कहाँ से आते हैं?

The genes in your genome specify the amino acid sequences

आपके जीनोम में जीन आपके प्रोटीन के

एमिनो एसिड क्रम को निर्दिष्ट करते हैं

of your proteins.

Each gene encodes the amino acid sequence of a single protein.

प्रत्येक जीन, एकल प्रोटीन के अमीनो एसिड क्रम का कोड़ रखता है।

The translation between these amino acid sequences

इन अमीनो एसिड क्रमों के बीच के अनुवाद

and the structures and functions of proteins

और संरचनाएं और प्रोटीन के कार्य

is known as the protein folding problem.

प्रोटीन तह समस्या के रूप में जाना जाता है।

It's a very hard problem

यह बहुत कठिन समस्या है

because there's so many different shapes a protein can adopt.

क्योंकि एक प्रोटीन बहुत से अलग आकार ले सकता है।

Because of this complexity,

इस जटिलता के कारण,

humans have only been able to harness the power of proteins

मानव प्रोटीन की शक्ति का ही दोहन में सक्षम हो पाया है

by making very small changes to the amino acid sequences

बहुत छोटे बदलाव करके एमिनो एसिड दृश्यों के लिए

of the proteins we've found in nature.

प्रकृति में हमने जो प्रोटीन पाया है।

This is similar to the process that our Stone Age ancestors used

यह हमारे पाषाण युग पूर्वजों द्वारा इस्तेमाल की प्रक्रिया के समान है जो

to make tools and other implements from the sticks and stones

लाठी और पत्थरों से औजार और अन्य उपकरण बनाने के लिए

that we found in the world around us.

जो हम अपने आसपास की दुनिया में पाते हैं ।

But humans did not learn to fly by modifying birds.

लेकिन इंसानों ने उड़ना पक्षियों को बदल कर नहीं सीखा।

(Laughter)

(हँसी)

Instead, scientists, inspired by birds, uncovered the principles of aerodynamics.

इसके बजाय, वैज्ञानिक, पक्षियों से प्रेरित, वायुगतिकी के सिद्धांतों का खुलासा किया।

Engineers then used those principles to design custom flying machines.

इंजीनियरों ने उन सिद्धांतों का उपयोग किया कस्टम उड़ान मशीनों को डिजाइन करने में ।

In a similar way,

एक समान तरीके से,

we've been working for a number of years

हम कई वर्षों से काम कर रहे हैं

to uncover the fundamental principles of protein folding

प्रोटीन के सिद्धांतको उजागर करने के लिए

and encoding those principles in the computer program called Rosetta.

और उन सिद्धांतों को एन्कोडिंग में रोसेट्टा नामक कंप्यूटर प्रोग्राम में।

We made a breakthrough in recent years.

हमने हाल के वर्षों में एक सफलता हासिल की।

We can now design completely new proteins from scratch on the computer.

अब हम पूरी तरह से नए प्रोटीन डिजाइन कंप्यूटर पर कर सकते हैं।

Once we've designed the new protein,

एक बार हमने नया प्रोटीन डिजाइन कर लिया,

we encode its amino acid sequence in a synthetic gene.

हम इसके एमिनो एसिड अनुक्रम को एक सिंथेटिक जीन में एनकोड करते हैं ।

We have to make a synthetic gene

हमें एक सिंथेटिक जीन बनाना होगा

because since the protein is completely new,

क्योंकि प्रोटीन तो पूरी तरह से नया है,

there's no gene in any organism on earth which currently exists that encodes it.

पृथ्वी पर किसी भी जीव में ऐसा जीन नहीं है जो इसे एनकोड करता है।

Our advances in understanding protein folding

हमारी उन्नति प्रोटीन की तह समझने में

and how to design proteins,

और प्रोटीन कैसे डिजाइन करें,

coupled with the decreasing cost of gene synthesis

जीन संश्लेषण की घटती लागत के साथ

and the Moore's law increase in computing power,

और मूर सिद्धांत से वृद्धि हुई कंप्यूटिंग शक्ति में,

now enable us to design tens of thousands of new proteins,

अब हम हजारों नए प्रोटीन डिजाइन करने में सक्षम हैं ,

with new shapes and new functions,

नए आकार और नए कार्यों के साथ,

on the computer,

कंप्यूटर पर,

and encode each one of those in a synthetic gene.

और सांकेतिक शब्दों से उन प्रत्येक को सिंथेटिक जीन में बदलना।

Once we have those synthetic genes,

एक बार जब हम उन सिंथेटिक जीन,

we put them into bacteria

हम उन्हें बैक्टीरिया में डालते हैं

to program them to make these brand-new proteins.

उन्हें प्रोग्राम करते हैं बिल्कुल नए प्रोटीन बनाने के लिए।

We then extract the proteins

फिर हम प्रोटीन निकालते हैं

and determine whether they function as we designed them to

और तय करते हैं कि क्या वे कार्य करते हैं जैसा हमने उन्हें डिज़ाइन किया है

and whether they're safe.

और क्या वे सुरक्षित हैं।

It's exciting to be able to make new proteins,

नए प्रोटीन बनाने के लिए सक्षम होना रोमंच्हैकीय है ,

because despite the diversity in nature,

क्योंकि प्रकृति में विविधता के बावजूद,

evolution has only sampled a tiny fraction of the total number of proteins possible.

संभव प्रोटीन की कुल संख्या का केवल एक छोटा नमूना लिया है विकास नै ।

I told you that nature uses an alphabet of 20 amino acids,

प्रकृति 20 एमिनो एसिड की एक वर्णमाला का उपयोग करती है,

and a typical protein is a chain of about 100 amino acids,

और एक विशिष्ट प्रोटीन लगभग 100 एमिनो एसिड श्रृंखला है,

so the total number of possibilities is 20 times 20 times 20, 100 times,

तो संभावनाओं की कुल संख्या 20 गुना 20 गुना 20 है, 100 बार,

which is a number on the order of 10 to the 130th power,

जो आदेश पर एक संख्या है 130 शक्ति के 10 के,

which is enormously more than the total number of proteins

जो बहुत अधिक है प्रोटीन की कुल संख्या की तुलना में

which have existed since life on earth began.

जो अस्तित्व में हैं जब से पृथ्वी पर जीवन शुरू हुआ।

And it's this unimaginably large space

और यह यह अकल्पनीय बड़ी जगह है

we can now explore using computational protein design.

कम्प्यूटेशनल प्रोटीन डिजाइन का उपयोग करअब हम खोजबीन कर सकते हैं ।

Now the proteins that exist on earth

पृथ्वी पर जो प्रोटीन मौजूद हैं

evolved to solve the problems faced by natural evolution.

प्राकृतिक विकास की समस्याओं को हल करने के लिए विकसित हुए ।

For example, replicating the genome.

उदाहरण के लिए, जीनोम की प्रतिकृति।

But we face new challenges today.

पर आज हम नई चुनौतियों का सामना कर रहे हैं।

We live longer, so new diseases are important.

हम लंबे समय तक जीवित रहें इसके लिए नए रोग महत्वपूर्ण हैं।

We're heating up and polluting the planet,

हम ग्रह को गर्म और प्रदूषित कर रहे हैं,

so we face a whole host of ecological challenges.

इसलिए हम कई पारिस्थितिक चुनौतियों का सामना कर रहे हैं ।

If we had a million years to wait,

यदि हम एक लाख साल इंतजार कर सकते ,

new proteins might evolve to solve those challenges.

नए प्रोटीन विकसित हो सकते चुनौतियों को हल करने के लिए।

But we don't have millions of years to wait.

लेकिन हमारे पास लाखों साल नहीं है ।

Instead, with computational protein design,

बजाय, कम्प्यूटेशनल प्रोटीन डिजाइन के,

we can design new proteins to address these challenges today.

हम नए प्रोटीन डिजाइन कर सकते हैं आज इन चुनौतियों के लिए।

Our audacious idea is to bring biology out of the Stone Age

हमारा साहसी विचार जीव विज्ञान को पाषाण युग से बाहर लाना है

through technological revolution in protein design.

प्रोटीन डिजाइन में तकनीकी क्रांति के माध्यम से।

We've already shown that we can design new proteins

हम पहले ही दिखा चुके हैं कि हम नए प्रोटीन डिजाइन कर सकते हैं

with new shapes and functions.

नए आकार और कार्यों के साथ।

For example, vaccines work by stimulating your immune system

जैसे, टीके काम करते हैं आपकी प्रतिरक्षा प्रणाली को उत्तेजित करके

to make a strong response against a pathogen.

एक मजबूत प्रतिक्रिया बनाने के लिए एक रोगज़नक़ के खिलाफ।

To make better vaccines,

बेहतर टीके बनाने के लिए,

we've designed protein particles

हमने प्रोटीन के कण डिजाइन किए हैं

to which we can fuse proteins from pathogens,

जिसे हम फ्यूज कर सकते हैं रोगजनकों से प्रोटीन,

like this blue protein here, from the respiratory virus RSV.

यहाँ इस नीले प्रोटीन की तरह, श्वसन वायरस आरएसवी से।

To make vaccine candidates

वैक्सीन उम्मीदवार बनाने के लिए

that are literally bristling with the viral protein,

जो कि सचमुच भरें हैं वायरल प्रोटीन के साथ,

we find that such vaccine candidates

हम पाते हैं कि ऐसे वैक्सीन उम्मीदवार

produce a much stronger immune response to the virus

बहुत मजबूत उत्पादन करते हैं वायरस के लिए प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया

than any previous vaccines that have been tested.

किसी भी पिछले टीके की तुलना में जिसकी जांच की गयी है।

This is important because RSV is currently one of the leading causes

यह महत्वपूर्ण है क्योंकि आर अस वी अभी एक प्रमुख कारण है

of infant mortality worldwide.

दुनिया में शिशु मृत्यु दर का ।

We've also designed new proteins to break down gluten in your stomach

हमने नए प्रोटीन भी डिज़ाइन किए हैं पेट में ग्ललूटेन को पचाने के लिए

for celiac disease

सीलिएक रोग के लिए

and other proteins to stimulate your immune system to fight cancer.

और अन्य प्रोटीन जो प्रतिरक्षा प्रणाली को प्रेरित करे कैंसर से लड़ने के लिए ।

These advances are the beginning of the protein design revolution.

ये अग्रिम शुरुआत हैं प्रोटीन डिजाइन क्रांति की।

We've been inspired by a previous technological revolution:

हम पिछली तकनीकी क्रांति से प्रेरित हैं:

the digital revolution,

डिजिटल क्रांति,

which took place in large part due to advances in one place,

जो बड़े हिस्से में हुआ एक स्थान पर प्रगति के कारण,

Bell Laboratories.

बेल प्रयोगशालाओं।

Bell Labs was a place with an open, collaborative environment,

बेल लैब्स एक सहयोगी वातावरण की जगह थी,

and was able to attract top talent from around the world.

और दुनिया से चोटी की प्रतिभा को आकर्षित करने में सक्षम था।

And this led to a remarkable string of innovations --

और इससे एक उल्लेखनीय नई खोज का ताँता लग गया -

the transistor, the laser, satellite communication

ट्रांजिस्टर, लेजर, उपग्रह संचार

and the foundations of the internet.

और इंटरनेट की नींव।

Our goal is to build the Bell Laboratories of protein design.

हमारा लक्ष्य प्रोटीन डिजाइन की बेल प्रयोगशालाएं निर्माण करना है।

We are seeking to attract talented scientists from around the world

हम दुनिया के प्रतिभावान वैज्ञानिकों को आकर्षित करना चाहते हैं

to accelerate the protein design revolution,

प्रोटीन डिजाइन क्रांति में तेजी लाने के लिए,

and we'll be focusing on five grand challenges.

और हम पांच बड़ी चुनौतियों पर ध्यान देंगे ।

First, by taking proteins from flu strains from around the world

पहले, दुनिया भर से फ्लू उपभेदों से प्रोटीन लेकर

and putting them on top of the designed protein particles

और उन्हें तैयार प्रोटीन कणों के ऊपर रख दिया

I showed you earlier,

मैंने आपको पहले दिखाया था,

we aim to make a universal flu vaccine,

हमारा लक्ष्य एक सार्वभौमिक फ्लू वैक्सीन बनाने का हैं,

one shot of which gives a lifetime of protection against the flu.

एक शॉट जो जीवन भर फ्लू से बचाए ।

The ability to design --

डिजाइन करने की क्षमता -

(Applause)

(तालियां)

The ability to design new vaccines on the computer

डिजाइन करने की क्षमता कंप्यूटर पर नए टीके

is important both to protect against natural flu epidemics

दोनों की रक्षा के लिए जरूरी है प्राकृतिक फ्लू महामारी के खिलाफ

and, in addition, intentional acts of bioterrorism.

और, इसके अलावा, जानबूझकर जीवनी शक्ति का कार्य करता है।

Second, we're going far beyond nature's limited alphabet

दूसरा, हम बहुत आगे जा रहे हैं प्रकृति की सीमित वर्णमाला

of just 20 amino acids

सिर्फ 20 एमिनो एसिड की

to design new therapeutic candidates for conditions such as chronic pain,

नए चिकित्सीय उम्मीदवारों को डिजाइन करने के लिए जैसे पुरान दर्द ,

using an alphabet of thousands of amino acids.

एक वर्णमाला का उपयोग कर हजारों एमिनो एसिड की।

Third, we're building advanced delivery vehicles

तीसरा, हम निर्माण कर रहे हैं उन्नत डिलीवरी वाहन

to target existing medications exactly where they need to go in the body.

दवाओं को लक्षित करने के लिए ठीक वहीँ, जहां शरीर में उनकी जरूरत हो।

For example, chemotherapy to a tumor

उदाहरण के लिए, एक ट्यूमर के लिए कीमोथेरेपी

or gene therapies to the tissue where gene repair needs to take place.

या जीन ऊतक को उपचारित करता है जहां जीन की मरम्मत होनी चाहिए।

Fourth, we're designing smart therapeutics that can do calculations within the body

चौथा, हम स्मार्ट थेरेप्यूटिक्स डिजाइन कर रहे हैं शरीर के भीतर गणना कर सकता है

and go far beyond current medicines,

और वर्तमान दवाओं से परे जा सकती हैं ,

which are really blunt instruments.

जो वास्तव में कुंठित यंत्र हैं।

For example, to target a small subset of immune cells

उदाहरण , एक छोटे से लक्ष्य के लिए प्रतिरक्षा कोशिकाओं का सबसेट

responsible for an autoimmune disorder,

जो ऑटोइम्यून विकार के लिए जिम्मेदार,

and distinguish them from the vast majority of healthy immune cells.

और उन्हें अलग करते हैं बहुमत विशाल स्वस्थ प्रतिरक्षा कोशिकाओं के ।

Finally, inspired by remarkable biological materials

अंत में, उल्लेखनीय जैविक सामग्री द्वारा प्रेरित

such as silk, abalone shell, tooth and others,

जैसे कि रेशम, अबेलोन शेल, दांत और अन्य,

we're designing new protein-based materials

हम नए प्रोटीन आधारित सामग्री डिजाइन कर रहे हैं

to address challenges in energy and ecological issues.

ऊर्जा में चुनौतियों और पारिस्थितिक मुद्दों से निपटने के लिए ।

To do all this, we're growing our institute.

यह सब करने के लिए, हम अपना संस्थान बढ़ा रहे हैं।

We seek to attract energetic, talented and diverse scientists

हम ऊर्जावान, प्रतिभाशाली और विविध वैज्ञानिक को आकर्षित करना चाहते हैं,

from around the world, at all career stages,

दुनिया भर से, सभी कैरियर चरणों में,

to join us.

हमसे जुड़ने के लिए।

You can also participate in the protein design revolution

आप भी भाग ले सकते हैं प्रोटीन डिजाइन क्रांति में

through our online folding and design game, "Foldit."

हमारे ऑनलाइन तह और डिजाइन गेम के माध्यम से , "फोल्डिट।"

And through our distributed computing project, Rosetta@home,

और हमारे वितरित कंप्यूटिंग परियोजना के माध्यम से, रोसेटा @ घर,

which you can join from your laptop or your Android smartphone.

जिसे आप जुड़ सकते हैं अपने लैपटॉप या आपके एंड्राइड स्मार्टफोन से

Making the world a better place through protein design is my life's work.

मेरे जीवन का काम है दुनिया को बेहतर बनाना प्रोटीन डिजाइन के माध्यम से ।

I'm so excited about what we can do together.

मैं बहुत उत्साहित हूं, हम साथ मिलकर जो कर सकते हैं।

I hope you'll join us,

उम्मीद है कि आप हमसे जुड़ेंगे,

and thank you.

और धन्यवाद।

(Applause and cheers)

(तालियाँ और वाह-वाही)