Traducerea proteinelor în muzică și înapoi Transformând structurile moleculare în sunete, cercetătorii
Transformând structurile moleculare în sunete, cercetătorii obțin informații despre structurile proteice și creează noi variații
Doriți să creați un tip nou de proteine care ar putea avea proprietăți utile? Nici o problemă. Doar fredonați câteva bare.
Într-o căsătorie surprinzătoare dintre știință și artă, cercetătorii de la MIT au dezvoltat un sistem pentru transformarea structurilor moleculare ale proteinelor, elementele de bază ale tuturor ființelor vii, în sunet sonor care seamănă cu pasajele muzicale. Apoi, inversând procesul, pot introduce unele variații în muzică și o pot converti înapoi în proteine noi, care nu au fost văzute până acum în natură.
Deși nu este la fel de simplu ca să fredoneze o nouă proteină, noul sistem se apropie. Acesta oferă un mod sistematic de a traduce secvența de aminoacizi a unei proteine într-o secvență muzicală, utilizând proprietățile fizice ale moleculelor pentru a determina sunetele. Deși sunetele sunt transpuse pentru a le aduce în domeniul audibil pentru oameni, tonurile și relațiile lor se bazează pe frecvențele vibraționale reale ale fiecărei molecule de aminoacizi în sine, calculate folosind teorii din chimia cuantică.
Sistemul a fost dezvoltat de Markus Buehler, profesorul de inginerie McAfee și șeful Departamentului de inginerie civilă și de mediu de la MIT, împreună cu postdoc Chi Hua Yu și alți doi. Așa cum este descris în jurnalul ACS Nano, sistemul traduce cele 20 de tipuri de aminoacizi, blocurile care se unesc în lanțuri pentru a forma toate proteinele, într-o scară de 20 de tonuri. Orice secvență lungă de aminoacizi a oricărei proteine devine apoi o secvență de note.
În timp ce o astfel de scară sună necunoscută oamenilor obișnuiți cu tradițiile muzicale occidentale, ascultătorii pot recunoaște cu ușurință relațiile și diferențele după ce se familiarizează cu sunetele. Buehler spune că după ce a ascultat melodiile rezultate, el este acum capabil să distingă anumite secvențe de aminoacizi care corespund proteinelor cu funcții structurale specifice. „Aceasta este o foaie beta”, s-ar putea să spună el, sau „aceasta este o spirală alfa”.
Învățarea limbajului proteinelor
Întregul concept, explică Buehler, este acela de a obține un control mai bun asupra înțelegerii proteinelor și a gamei lor largi de variații. Proteinele alcătuiesc materialul structural al pielii, oaselor și mușchilor, dar sunt, de asemenea, enzime, substanțe chimice de semnalizare, întrerupătoare moleculare și o serie de alte materiale funcționale care alcătuiesc mașinile tuturor ființelor vii. Dar structurile lor, inclusiv modul în care se pliază în formele care adesea le determină funcțiile, sunt extrem de complicate. „Au propriul limbaj și nu știm cum funcționează”, spune el. "Nu stim ce face din proteina de matase o proteina din matase sau ce tipare reflecta functiile gasite intr-o enzima. Nu stim codul."