Покладений на музику Covid-19 - Science et Avenir
Опубліковано 01.05.2020 о 15:00.
На перший погляд, музика та біохімія мають мало спільного. Проте вченому з Массачусетського технологічного інституту вдалося перетворити один із білків, необхідних для розповсюдження SARS-CoV-2, у мелодію. Новий підхід, який може допомогти краще зрозуміти структуру білків.
Нещодавно професор Маркус Бюлер переклав новий протеїн коронавірусу (SARS-Cov-2) у звук, щоб візуалізувати його вібраційні властивості, як показано тут, що може допомогти знайти шляхи зупинки вірусу. Основні кольори представляють три білкові ланцюги білка.
Зображення надано Маркусом Бюлером
Про ГРВІ-CoV-2, відповідальний за хворобу Covid-19, ще мало що відомо. Але вчені, що працювали над різними аспектами вірусу, в лютому 2020 року спромоглися змоделювати білок (у вигляді колоска), який дозволив би вірусу вторгнутися в клітини людини. Найважливіший перший крок у розробці вакцини. Якщо коронавірус використовує кілька білків для вторгнення в клітини людини, білок "спайк" відіграватиме головну роль у зараженні: вірус використовував би його, щоб зв’язати з рецептором клітини, своєрідним шлюзом.
Маркус Бюлер, професор Массачусетського технологічного інституту (Массачусетський технологічний інститут), отримав задоволення, моделюючи цей білок у вигляді мелодії, яка тривала майже дві години (якщо бути точним 1h49m48s). Подвиг можливий завдяки процесу, який називається "соніфікація".
Ультразвук для кращого представлення структур
Ультразвук - це акустичний аналог візуалізації класичних даних. Як і у всіх формах візуалізації, це полегшує сприйняття складної структури. Мета ультразвукової роботи - дозволити слухачеві краще представляти структури, створювати посилання, які не здаються такими очевидними, на слух. Якщо досягнення вчителя можуть здатися дивними, проте процес є менш нешкідливим, ніж можна подумати. Серед багатьох існуючих прикладів є лічильники Гейгера або прилади для вимірювання життєво важливих функцій, знаменитий звичайний звуковий сигнал, який часто присутній на екрані, щоб сповістити глядача про те, що дія відбувається в лікарні.
Усі звуки, які ви чуєте, будь то арфа, флейта чи дзвони, насправді являють собою амінокислоту в білку. Але це моделювання також враховує характеристики, характерні для амінокислот. Наприклад, вони, як правило, згортаються в спіраль або розтягуються. Щоб ці особливості були враховані в мелодії, вчені потім змінюють тривалість або обсяг нот.
За словами Маркуса Бюлера, в інтерв’ю MIT News, перетворення цього виду білка на звук має багато переваг. По-перше, наш мозок дуже добре їх сприймає: "На наш погляд, наші вуха підбирають усі його ієрархічні характеристики: висоту, тембр, гучність, мелодію, ритм та акорди. Нам потрібен був дуже мікроскоп. Потужний, щоб побачити еквівалент деталі на зображенні, і ми ніколи не могли бачити все одночасно ".
З білка народжується симфонія
Музична композиція, створена за допомогою штучного інтелекту, певним чином слідує малюнку білка. Переплетення амінокислот - це так багато музичних переплетень, і всі різні аспекти представлених білків складаються в декілька музичних шарів - форма контрапунктивної музики (музика, складена з накладених мелодійних ліній, кожна зберігає свою особливість, додаючи додатковий вимір своїм поєднання з іншими).
Постановка цих білків на музику також дозволяє порівняти їх біохімічні процеси з процесами попередніх коронавірусів, таких як MERS або ГРВІ. Але це може також послужити керівництвом у дослідженні для нового лікування. Автор уточнює: "можна було б знайти новий білок, який би відповідав мелодії та ритму антитіла, здатного зв'язуватися з білком піку, заважаючи його здатності заражати".
Нарешті, якщо ви знайдете час, щоб прослухати майже двогодинну симфонію, ви можете бути здивовані, виявивши її ритм і ніжну каденцію, майже заспокійливу, в розрізі з хаосом, який вона викликає. Його композитора розважає паралель, яку можна провести з режимом роботи SARS-CoV-2, який має здатність обдурити свого господаря, щоб використати його та забезпечити його розмноження (його геном викрадає механізми виробництва білків у господаря клітина і змушує її реплікацію вірусного геному і продукування вірусних білків для створення нових вірусів).