Ricercatori hanno sviluppato un sistema che permette di convertire le strutture molecolari delle proteine in suoni.
di MIT Technology Review Italia
ACS Nano pubblica i risultati di uno studio condotto da Markus Buehler, professore di ingegneria e direttore del dipartimento di ingegneria civile e ambientale al MIT, che ha reso possibile tradurre 20 amminoacidi, i mattoni che si uniscono in catene per formare tutte le proteine, in una scala di 20 toni. La sequenza di aminoacidi di qualunque proteina diventa quindi una sequenza di note.
La sequenza di aminoacidi di una proteina viene tradotta in una sequenza musicale utilizzando le proprietà fisiche delle molecole. Pur limitando la scelta a suoni appartenenti al raggio dei suoni udibili dagli esseri umani, i toni prescelti e le loro relazioni si basano sulle effettive frequenze vibratorie di ciascuna molecola di amminoacido, calcolata usando le teorie della chimica quantistica. Per quanto le ‘melodie’ risultanti non aderiscano alla definizione di musica secondo le tradizioni occidentali, dopo ripetuti ascolti, i ricercatori si dichiarano capaci di alcune sequenze di amminoacidi che corrispondono a proteine con funzioni strutturali specifiche.
L’idea nasce dalla necessità di comprendere meglio le proteine nella loro complessità e vasta gamma di variazioni. Sono il materiale di base dei tessuti, nonchè enzimi, elementi dei processi di comunicazione, interruttori molecolari, fondamentali ai meccanismi di ogni essere vivente. Hanno un proprio linguaggio di cui non conosciamo il codice. Con la traduzione di questo linguaggio in una forma di comunicazione con cui gli umani sono in sintonia, Buehler e il suo team sperano di raccogliere nuove informazioni su relazioni e differenze esistenti tra le famiglie di proteine ed esplorare possibili possibili variazioni alla loro struttura e funzione. Come accade in musica, la struttura delle proteine è gerarchica, dotata di diversi livelli di struttura a diverse scale di lunghezza o tempo.
I ricercatori hanno utilizzato un sistema di intelligenza artificiale per analizzare il catalogo di melodie prodotte da un’ampia varietà di proteine. L’IA è stat poi indotta a modificare le sequenze musicali o crearne di completamente nuove, da tradurre in proteine per esempio, sono riusciti a creare variazioni delle proteine della seta del ragno, uno dei materiali più forti della natura e creare proteine diverse da esistenti in natura. Per quanto i ricercatori non conoscano le regole guida delle proteine, l’IA acquisito il linguaggio della loro progettazione e può codificarlo per creare variazioni di versioni esistenti o completamente nuovi modelli proteici. Addestrare l’IA a riconoscere una nuova classe di proteine può prendere qualche giorno, ma il progetto di una nuova variante diventa poi questione di pochi microsecondi.
Codificare una struttura in musica riflette una realtà più profonda. Osservando una molecola in un libro di testo se ne ha un’immagine falsificata , di un oggetto statico. Ogni molecola è in movimento, vibra, ogni componente di materia non è che un insieme di vibrazioni che possono essere utilizzate per descriverla.
La squadra ha creato una app gratuita per smartphone Android, chiamata Amino Acid Synthesizer, su cui suonare i suoni degli amminoacidi e registrare sequenze di proteine in forma di composizioni musicali.
(lo)
