Сотрудники МТИ преобразовали структуру белка коронавируса в музыку
Маркус Бюлер из Массачусетского технологического института, который специализируется на проектировании моделей ИИ для разработки новых белков и использует ультразвуковую обработку, применил этот подход для выявления вибрационных свойств белкового шипа SARS-CoV-2, ответственного за высокую скорость распространения коронавируса.
По словам Бюлера, иерархические элементы получившейся музыкальной композиции (высота, диапазон, динамика, темп) аналогичны иерархическим элементам структуры белка. Подобно тому, как музыка имеет ограниченное количество нот, белки имеют ограниченное количество строительных блоков (20 аминокислот), которые могут комбинироваться любым количеством способов для создания новых белковых структур с уникальными свойствами. При этом каждая аминокислота имеет особую звуковую подпись.
Как отмечал Бюлер, любой жанр музыки имеет паттерны, и среди них можно увидеть повторяющиеся, что применительно и к структуре белка.
Коронавирус не является исключением, говорит исследователь. По его словам, протеиновый шип COVID содержит три белковые цепи, сложенные в рисунок. Эти структуры слишком малы, чтобы их мог увидеть глаз, но зато их можно услышать.
«Мы представили физическую структуру белка с его переплетенными цепями в виде переплетенных мелодий, которые образуют многослойную композицию. Показаны аминокислотная последовательность протеинового шипа, его вторичные структуры и сложные трехмерные складки. Получившаяся пьеса является контрапунктной. Подобно симфонии, музыкальные паттерны отражают пересекающуюся геометрию белка, реализованную путем материализации его кода ДНК», — объяснили в МТИ.
Авторы исследования отмечают, что созданная мелодия «удивляет приятным и расслабляющим тоном и обманывает наше ухо так же, как вирус обманывает наши клетки».
По словам Бюлера, более глубокое понимание этих паттернов будет иметь решающее значение для разработки эффективной лекарственной терапии в будущем, возможно, путем поиска белка с похожей мелодией и ритмом, который сделает его эффективным антителом.
Несколько лет назад Бюлер руководил группой ученых из МТИ, которые перенесли в музыку молекулярную структуру белков в нитях шелка паука, чтобы воспроизвести «звук» шелка. Впоследствии исследователи разработали еще более продвинутую систему создания музыки из структуры белка, чтобы преобразовать ее обратно и вывести новые белки, никогда ранее не встречавшиеся в природе. Команда также разработала бесплатное приложение для Android под названием Amino Acid Synthesizer, чтобы пользователи могли создавать свои собственные белковые «композиции» из «звуков» аминокислот.
«Наш мозг великолепен в обработке звука. За один раз наши уши воспринимают все его иерархические особенности: высоту звука, тембр, громкость, мелодию, ритм и аккорды. Нам понадобится мощный микроскоп, чтобы увидеть эквивалентные детали на изображении, и мы никогда не увидим все сразу. Звук — это такой элегантный способ получить доступ к информации, хранящейся в белке», — заключает Бюлер.
См. также:
