科學家將蛋白質序列轉化為曲譜,寫首歌就能創造蛋白質

2020-11-29 騰訊網

視頻來源 / 《自然》 譯 / 魏昕宇 編寫 / 小貝

視頻時長2分21秒，請在WiFi處觀看。

大自然有7個音階，作曲家們將它們自由組合，通過將一系列音調和長短不同的音符連接起來創造出優美動聽的音樂。

人體內有20種不同的胺基酸，細胞將不同特徵的胺基酸連接起來，就合成了人體必須的蛋白質。

最近，一個研究小組通過將蛋白質的序列轉化為音樂曲譜，再利用人工智慧將聲音轉換為全新的蛋白質，他們將藝術和生物這兩種完全不同的門類巧妙地銜接了起來。

這項實驗也被雜誌《美國化學會·納米》進行了報導。

我們都知道，為了合成蛋白質，細胞中名為核糖體的細胞器根據DNA確定下的序列，然後將20種胺基酸中的一種添加到不斷增長的分子鏈段上。

而胺基酸的屬性，以及最終形成的蛋白質摺疊成的複雜形狀，決定了蛋白質分子如何在生物體內起作用。

為了更好地理解蛋白質的結構，並可能設計出具有人們期待的屬性的新的蛋白質，Marcus Beuhler和同事們想到可不可以將蛋白質的胺基酸序列和音樂聯繫起來呢？

如果將每一種胺基酸都設置的按照特定的頻率振動，研究人員就可以將這些頻率轉換為人類可以聽到的聲音。

通過這種方法，他們產生了由20個獨特音符組成的一個體系。

不過，與音樂中的音符不同的是，每個胺基酸的「音符」是由許多不同的頻率疊加而來，與和弦類似。

Beuhler和同事們隨後將多個蛋白質的胺基酸轉化成樂譜，每個音符的長短取決於組成蛋白質分子的不同3D結構。

然後，研究人員利用人工智慧來識別出與特定蛋白質結構對應的音樂旋律，電腦隨後創作出曲譜，再將曲譜轉化成自然界從未存在過的蛋白質。

研究人員表示，這種方法除了為蛋白質設計和研究與疾病有關的變異提供工具，還有助於向更廣泛的公眾解釋蛋白質。

他們甚至開發了一個安卓手機應用，讓使用者可以創造出屬於他們自己的基於生物的樂曲。

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本文中的視頻來源於《美國化學會》，文章由科海識貝編寫。

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