National Institute of Plant Genome Research
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मुख्य विषयवस्तु
हमारा प्रमुख लक्ष्य यह निर्धारित करना है कि, प्रोटीन किस प्रकार विशिष्ट कार्य करने के लिए अनुकूल है, और खासकर कैसे वे एक दूसरे के साथ सहयोग कर अपनी जैविक भूमिका कुशलतापूर्वक सम्पादित करते है। एक ज्ञान आधारित अभिकलनात्मक दृष्टिकोण जीव विज्ञान में शामिल प्रोटीन संरचना, संबंधों और जैव संश्लेषण की जटिल समस्याओं का पता लगाने के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है।
पौधों में टर्पेनोइड विविधता
इस कार्य का ध्यान पौधों के टर्पेनोइड बायोसिंथेटिक विविधता का विश्लेषण, जीन पर उपलब्ध डेटा, साहित्य और प्रोटीन, टरपेन बायोसिंथेटिक नियामकों के पथ के व्यापक अभिकलनात्मक अध्ययन के आधार पर करना है| कार्य और संरचना में विविधता के बावजूद, सभी इसोप्रेनोइड्स, आइसोपेंटिनाइल पाइरोफॉस्फेट (आईपीपी) और उसके समभारी डाई-मेथ्यलाल्यल डाई-फॉस्फेट (डी एम ए पी पी) सार्वभौम सी 5 से व्युत्पन्न है। साइटोप्लास्मिक मेवालोनेट पाथवे (एमवीए) और प्लास्टीडाएल मिथाइल एरेथराइटोल पाथवे (एमईपी) एक साथ आइसोप्रेन इकाईयों (आईपीपी) के गठन में योगदान करते हैं, जो अनेक पूर्ववर्ती टर्पेनोइड यौगिक टरपेन सेनथेस एंजाइमों (टी पी एस) द्वारा बने होते हैं। टर्पेनोइड्स विभिन्न प्रकार की महत्वपूर्ण भूमिकाओं को निभाता है, जैसे की सुरक्षा में, और झिल्ली (स्टेरोल्स) के घटक के रूप में, वर्णक (कैरोटीनॉयड), हार्मोन (जेब्बरल्लिंस, एब्साईसिक एसिड, साइटोकिनेंस), इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला (क़ुइनोनेस) में, और पॉलीनेटर्स के आकर्षण (अस्थिर टेर्पेनस) में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। टरपेन विविधता के प्रमुख आणविक सुविधाओं की जांच टरपेन सेनथेस एंजाइम और पाथवे इंटरएक्शंस के एक विस्तृत इन-सिलिको विश्लेषण के माध्यम से की जा रही है।
आणविक सहभागिता नेटवर्क का विश्लेषण
जैव-आणविक नेटवर्क तुलना सैकरोमएसिस सरेविसाए के लिए किया गया है, क्योंकि यह सबसे बड़े और सबसे व्यापक मात्रा में उपलब्ध सहभागिता आंकड़े है। भौतिक प्रोटीन इंटरएक्शंस नेटवर्क (प्रारंभिक डेटा) के अभिव्यक्ति और विनियामक नेटवर्क पर सूपरइम्पोसिशन से अल्पज्ञता से असंबंधित जीन के बीच जटिल आनुवंशिक इंटरएक्शंस के तंत्र को समझने की दिशा में दिलचस्प सुराग पता चले है| आगे वर्तमान विश्लेषण में माइक्रोएरे डेटा मानकीकरण और बहु-आयामी क्लस्टरिंग तकनीक द्वारा पाथवे जीनों के लिए एम आर एन ए सह-अभिव्यक्ति सूचना का निष्कर्षण शामिल है। वर्तमान में टरपेन पाथवे और इसके नियामकों का एक प्रारंभिक मानचित्र निर्माणाधीन है। इसोप्रेनोइड पाथवे में शामिल विभिन्न एंजाइमों की सहभागिता सार्वजनिक सहभागिता डेटाबेस में उपलब्ध जानकारी का उपयोग कर पहचानी गई है, जिसके तहत प्लांट जीनोम से विभिन्न रणनीतियों का उपयोग कर कथित इंटरलौग्स निकाले एवं सत्यापित कीये जा रहे हैं|
प्लांट ई एस टी अनुक्रम में एस एस आर मार्करों का विश्लेषण और पहचान
आंतरिक स्क्रिप्ट और प्रोग्रामों का उपयोग कर 35 अलग-अलग पौधों के आंशिक अनुक्रमित जीनोम से ई एस टी अनुक्रम और उनके उपलब्ध समूह को लोकल सर्वर पर संकलित कीया गया हैं| इन जीनोमों में पर्याप्त संख्या में ई एस टीज़ उपलब्ध होते हैं, जैसे कपास, गन्ना, टमाटर, तंबाकू आदि। एस एस आर मार्कर काथारंथस रोजेस और ग्लासिन मैक्स के ई एस टी अनुक्रमों के लिए पहचाने गए है। इन के लिए प्राइमरों को डिजाइन किया गया है और वर्तमान में उपलब्ध आंकड़ों के आधार पर आनुवंशिक मानचित्र के निर्माण के मानचित्रण प्रयास चल रहे हैं।
पौधों में एम आई पी एस प्रोटीन की विभेदक गतिविधियों के यांत्रिकीय आधार
चिकपी में दो विभिन्न प्रकार से व्यक्त और विभिन्न एल myo inositol 1 फॉस्फेट (एमआइपी) सिंथेज़ प्रोटीन के कार्यकरण के अनुक्रम स्तर मतभेद के विश्लेषण और चावल से नमक टॉलरेंट एमआइपी प्रोटीन के तीन आयामी संरचना पर और उनकी संरचनात्मक मानचित्रण से अंतर - डोमेन संपर्क इंटरफेस में भिन्नता और संबंधित प्रोटीन के मध्यस्थता द्वारा परिवर्ती प्रोटीन लिगेंड इंटरएक्शंस के विभेदक गतिविधि होने की संभावना है| चिकपी प्रोटीन्स में से एक, CAMIPS1, इंटर-मोनोमेरिक क्षेत्र में अपेक्षाकृत कम हाइड्रोफोबिसिटी पाई जाती हैं और इस विश्लेषण में दस महत्वपूर्ण पदों पर भी अधिक विविधतावादी था| साथ में लिया जाये तो, ये विशेषताएँ स्पष्ट करती हैं की क्यों दूसरी चिकपी प्रोटीन और अधिक स्थिर होगी और इसकी गतिविधि अस्थिर कारकों द्वारा जैसे की तापमान और नमक से कम प्रभावित होने की संभावना है|
बैक्टीरियल हयालूरोनीडेसेस इनहिबीटर्स का डिजाइन
बैक्टीरियल हयालूरोनीडेसेस एक प्रमुख डाह कारक है, जो गंभीर है और इंसानों में कई घातक रोगों के प्रसार को सुविधाजनक बनाता हैं| बैक्टीरियल प्रसार की घटना उनके hyaluronan (HA) मैट्रिक्स को काटने की क्षमता की वजह से है, जो सभी रीढ़ की अतिरिक्त सेलुलर मैट्रिक्स (ईसीएम) में मुख्य रूप से पाया जाता हैं और इस प्रकार रोगजनक प्रक्रिया के दौरान अधिक सूक्ष्म जैविक प्रवेश, और मेजबान के ऊतकों के बीच प्रवास को सक्षम बनाता है| यह एंजाइम सीधे संक्रमण के प्रसार की सुविधा HA मैट्रिक्स को डीग्रेड कर उपलब्ध कराते हैं, जो सभी रीढ़ में एक बेहद संगठित नेटवर्क का गठन अतिरिक्त सेलुलर स्थान में करते हैं, इस तरह इन-वीवो में एक प्रसार बाधा के रूप में रक्षा करनेवाले स्थान के माध्यम से अन्य पदार्थों के परिवहन को नियंत्रित करता हैं| ईसीएम में HA मैट्रिक्स मुख्य रूप से HA पॉलीमर से बना है, एक नकारात्मक चार्ज polysaccharide - डी ग्लुकुरोनिक एसिड (β-1, 3) और एन एसिटाइल β-D-glucosamine के disaccharide इकाइयों को दोहराता हैं और प्रकृति में बहुत चिपचिपा है| हयालूरोनीडेसेस इस मैट्रिक्स को विभाजित करने में सक्षम हैं, जिससे की इसकी विस्को ईलास्टीसिटी कम और मेम्ब्रेन पारगम्यता बढ़ती हैं जिससे सूक्ष्मजीवी को अधिक से अधिक अभिगम की अनुमति या मेजबान के ऊतकों के बीच उपनिवेशण के प्रसार को बढ़ावा मिलता हैं| जीवाणु संक्रमण को नियंत्रित करने के लिए यह आवश्यक है की एक शक्तिशाली और विशिष्ट हयालूरोनेट lyase अवरोध करनेवाला डिजाइन और विकसित कीया जाये जो डीग्रेडेशन से हयालूरोनन को बचाता है| कम्प्यूटेशनल विश्लेषण द्वारा निरोधकों के रूप में संभावित उम्मीदवारों की पहचान की गयीं हैं तथा आणविक तंत्र जिसके द्वारा वे कार्य करते हैं, समझा जा रहा हैं| लघु पेप्टाइड्स कि निरोधात्मक गतिविधि की नकल के तर्कसंगत डिजाइन की दिशा में, एंजाइम, सब्सट्रेट तथा ख्यात इनहीबीटर्स के स्ट्रक्चरल मॉडलिंग का इस्तेमाल किया जा रहा है|
प्लांट लेक्टिन डोमेन का विश्लेषण
काफी हद तक आधुनिक ग्लाइकोबायोलॉजी कोशिका की सतह के कार्बोहाइड्रेट में संग्रहीत संभावित जैविक जानकारी पर अच्छी तरह से विचार करता हैं जिनकी भूमिकाएं lectins (प्रोटीन का एक बड़ा परिवार जो इन शर्करा को सरेस से जोड़ने और बाध्य रखने की क्षमता रखता हैं) का उपयोग कर सेल विकास, भेदभाव और सतह मान्यता में तेजी से जांच की जा रही हैं| विभिन्न जीवों के लेक्टिन डोमेन के कार्बोहाइड्रेट तथा विशिष्टता के अनुक्रम में विशाल विविधता के कारण विधियाँ जो ग्लाइकोप्रोटीन डिटेक्शन को बेहतर बनाने और / या उनके शुगर बाइंडिंग विशिष्टता की भविष्यवाणी करने में सक्षम हैं, इस क्षेत्र में काम कर रहे शोधकर्ताओं के लिए तत्काल हित के हो सकते है| यह काम प्रत्येक प्लांट लेक्टिन परिवारों तथा एनोटेट दृश्यों के संरचना, शुगर बाइंडिंग गतिविधि, जैविक फंक्शन एवं प्रोटीन के विकास को स्पष्ट करने के लिए हो रहे हैं| विशिष्ट रूपांतर परिवारों के लिए प्रोफाइल हिडेन मार्कोव मॉडल का निर्माण किया गया है जिससे की डोमेन की सटीक पहचान और आईडेंटिफीकेशन की जा सके| पहचानी गयी लेक्टिन डोमेन के विशिष्ट चीनी सबस्ट्रेट्स की भविष्यवाणी के लिए एक संरचना-फंक्शन रिश्ते का विश्लेषण किया जा रहा है|
सभी जीवों में फैले कार्यात्मक डोमेन की फ्युजन की पढ़ाई
जीवों के प्रमुख वर्गों में हम हाउसकीपिंग जीन के विकास का अध्ययन करने की कोशिश कर रहे हैं जो की इनड्यूसिबल जीन के विकास के साथ प्रत्यक्ष रूप से विपरीत हैं| इसका उद्देश्य homologs के साथ निचले जीव में जीनों के साथ जुड़े डोमेन की पहचान करना हैं जो शिथिल संरचनाओं के रूप में उच्च जीवों में विकसित किया है, यानी, विकास के पाठ्यक्रम के माध्यम से समूह के कार्य में व्यक्तिगत परिवर्तन| इस प्रयास में कार्यों की पहचान करना भी शामिल है जो कि मूल रूप से अलग थे लेकिन एक नए संयुक्त कार्य को बनाने के लिए उच्च जीवों में विकास के दौरान जुड़े हो सकते है| हमारा लक्ष्य विकसित जीव जटिलता के संदर्भ में डोमेन विकास की यंत्रवादी आधार को समझना हैं| कई ​​सार्वजनिक डेटाबेस से डोमेन संरचनात्मक जानकारी पर प्रासंगिक डेटा एकत्र किया जा रहा है तथा इन-हाउस स्क्रिप्ट और कार्यक्रमों का उपयोग कर विश्लेषण किया जा रहा है|