IStock/Martin McCarthy

Forskere omdanner proteiner til musikk – og musikk til protein!

Når fysikkens og musikkens verden slår seg sammen, kan resultatet bli spektakulært. Og sært.
19.09.2019
07:55
19.09.2019 09:36

marte@musikkultur.no

Amerikanske forskere har utvikla et system for å gjøre om molekylstrukturen i proteiner til lyd som ligner musikalske fraser.

Ikke før sett i naturen

Proteiner er byggesteinene i alt levende materiale. De er bygd opp av aminosyrer, og aminosyrene er bygd opp av molekyler. Forskere ved ved Massachusetts Institute of Thecnology (MIT) har oversatt molekylstrukturen i de 20 viktigste aminosyrene til lyder som ligner musikalske fraser.

I neste omgang kan forskerne endre de musikalske frasene litt – eller mye – og oversette dem tilbake til nye proteiner som ikke er sett før i naturen.

Vil bedre forstå de komplekse proteinene

Og hva skal man med dette, spør du. Jo, man skal bedre forstå de komplekse strukturene i proteinene, og de enorme variasjonsmulighetene de har.

– Proteiner har sitt eget språk, og vi veit ikke hvordan det fungerer, sier professoren som har utvikla systemet, Markus Buehler.

Han forsker og arbeider ved MIT. Funnene til teamet hans er blant annet omtalt i sciencedaily.com.

Grunnen til at forskerne bruker akkurat musikk til å prøve å forstå proteinene, er at musikk har flere dimensjoner – tonehøyde, volum, lengde. Også aminosyrene har flere dimensjoner, og musikken blir dermed en måte å tolke dem på, som kan gjøre forskjellene forståelige for mennesker.

• Les også: Dans og musikk gir økt livskvalitet for demenssyke

20 aminosyrer er blitt 20-tone skala

Systemet Buehler har skapt i samarbeid med postdoktor Chi Hua Yu og to andre kolleger, oversetter de 20 typene av aminosyrer til en 20-tone skala. Alle forskjellige proteintyper har forskjellige sekvenser av aminosyrer, og disse blir dermed en sekvens av noter. Lydene er transponert slik at de holdes innafor frekvensområdet som kan fanges opp av det menneskelige øret. Men tonene og forholdet mellom dem er basert på den faktiske vibrasjonsfrekvensen til hvert aminosyre-molekyl, beregnet etter teorier fra kvantekjemi.

Hører en alfaheliks

Til tross for at 20-tone skalaen kan oppleves fremmed for det vestlige øret, kan lytterne gjenkjenne forhold og ulikheter etter å ha vent seg til lydene. Forskerne kan nå identifisere spesifikke sekvenser av aminosyrer, som altså danner spesifikke proteiner, ved å lytte til en melodi.

– Det er en beta-note, kan forsker Buehler høre, eller:

– Her er en alfaheliks.

• Les også: Musikk eller beroligende før operasjonen? Begge deler kan gi samme virkning

Har lagd variasjoner av eksiterende proteiner

Forskerne har brukt kunstig intelligens for å studere katalogen av melodier som proteinene har produsert. Den kunstige intelligensen er også blitt brukt til å endre de musikalske frasene, eller skape nye, og disse er så oversatt tilbake til nye eller modifiserte proteiner. Slik er forskerne blitt i stand til å lage variasjoner av eksisterende proteiner, for eksempel et av dem som finnes i edderkopptråd – blant de sterkeste materialene i verden.

• Hør silkeprotein: https://soundcloud.com/user-275864738/last-move-84

Ligner musikalske strukturer

Buehler og teamet hans håper at forskningen skal gi dem større innsikt i forholdet og forskjellene mellom ulike familier av proteiner og variasjonene blant dem. Kunnskapen kan så brukes til å utforske mulighetene for å vri og modifisere strukturene og funksjonene til proteinene.

Ulempen ved systemet er at man ikke får innsikt i hva som egentlig foregår på innsiden av proteinene når de endres.

• Les også: Musikkelever gjør det langt bedre i matte, språk og realfag

Aminosyre-synthesizer

Forskerne har skapt musikalske komposisjoner kun basert på lyden fra proteiner, og har også utviklet en Android-app, Amino Acid Synthesizer, der du kan spille lydene til aminosyrene og ta opp proteinsekvenser som musikalske komposisjoner.

19.09.2019
07:55
19.09.2019 09:36