Перетворення білків у музику та назад Перетворюючи молекулярні структури на звуки, дослідники
Перетворюючи молекулярні структури на звуки, дослідники отримують уявлення про білкові структури та створюють нові варіації
Хочете створити абсолютно новий тип білка, який може мати корисні властивості? Без проблем. Просто гудіть кілька тактів.
У дивовижному шлюбі науки і мистецтва дослідники з Массачусетського технологічного інституту розробили систему для перетворення молекулярних структур білків, основних будівельних блоків усіх живих істот, у звуковий звук, що нагадує музичні пасажі. Потім, змінивши процес, вони можуть внести деякі варіації в музику і перетворити її назад у нові білки, яких ніколи раніше не бачили в природі.
Хоча це не так просто, як наспівувати новий білок, нова система наближається. Він забезпечує систематичний спосіб перекладу послідовності білка амінокислот у музичну послідовність, використовуючи фізичні властивості молекул для визначення звуків. Хоча звуки транспонуються для того, щоб привести їх в чутний для людини діапазон, тони та їх взаємозв'язок засновані на дійсних частотах коливань кожної молекули амінокислоти, обчислених з використанням теорій квантової хімії.
Система була розроблена Маркусом Бюлером, професором інженерії Макафі, завідувачем кафедри цивільної та екологічної інженерії в Массачусетському технологічному університеті, а також доктором Чи Хуа Ю та двома іншими. Як описано в журналі ACS Nano, система перетворює 20 типів амінокислот, будівельних блоків, які об’єднуються в ланцюги, утворюючи всі білки, у 20-тональну шкалу. Тоді довга послідовність амінокислот будь-якого білка стає послідовністю нот.
Хоча такий масштаб звучить незнайомо для людей, які звикли до західних музичних традицій, слухачі можуть легко розпізнати стосунки та відмінності після ознайомлення зі звуками. Бюлер каже, що, прослухавши отримані мелодії, він тепер здатний розрізняти певні амінокислотні послідовності, які відповідають білкам зі специфічними структурними функціями. "Це бета-лист," може сказати він, або "це альфа-спіраль".
Вивчення мови білків
Вся концепція, пояснює Бюлер, полягає в тому, щоб краще зрозуміти білки та їх широкий спектр варіацій. Білки складають структурний матеріал шкіри, кісток і м'язів, але вони також є ферментами, сигнальними хімічними речовинами, молекулярними перемикачами та безліччю інших функціональних матеріалів, що складають механізми всього живого. Але їх структури, включаючи те, як вони складаються у форми, які часто визначають їх функції, надзвичайно складні. "У них своя мова, і ми не знаємо, як це працює", - говорить він. "Ми не знаємо, що робить білок шовку білком шовку або які закономірності відображають функції, що знаходяться в ферменті. Ми не знаємо коду".