Proteínas y música

Un grupo de científicos del MIT (Massachusetts Institute of Technology) ha diseñado un algoritmo, basado en IA (Inteligencia Artificial) que convierte las estructuras moleculares de las proteínas en sonidos. Modificando los sonidos e invirtiendo el proceso, se han generado proteinas no conocidas hasta ahora.

Recordemos que las proteinas son macromoléculas (moléculas gigantes) formadas por cadenas lineales de aminoácidos. Los aminoácidos son moléculas orgánicas con un grupo amino (-NH2) y un grupo ácido carboxilo (-COOH).

"Asignamos un acorde a cada aminoácido", explica Rie Takahashi, investigadora de la UCLA y pianista de música clásica.

Así como el ADN está compuesto a partir de nucleótidos, las proteínas están compuestas a partir de aminoácidos. Hay veinte aminoácidos diferentes, y cada proteína tiene una secuencia de aminoácidos particular. Los bloques que forman las proteínas son secuencias lineales de veinte aminoácidos distintos. La asignación de una nota para cada aminoácido, traería como resultado una escala de veinte notas (recordemos que nuestra escala musical tiene siete notas).
 
"Una escala de veinte notas es demasiado amplia", explica Takahashi. Se necesita una escala reducida, de modo que emparejamos los aminoácidos similares y usamos acordes y las variaciones de los mismos para cada aminoácido. Utilizamos cada componente musical para indicar una característica específica de la proteína. Hemos logrado una conversión fiel de la secuencia a la música. El ritmo es dictado por la secuencia de la proteína". xxx


Takahashi convirtió la secuencia de aminoácidos a sonidos músicales y los interpretó al piano.

Musicalización de la Timidilato sintasa (1)

El sistema ha logrado traducir los veinte tipos de aminoácidos, los bloques que se unen en cadenas para formar todas las proteínas, en una escala de veinte tonos. La larga secuencia de aminoácidos de cualquier proteína se convierte así en una secuencia de notas. El espectro de frecuencias sonoras asociado a cada amino ácido viene representado por una escala musical de veinte tonos, la "escala de los aminóacidos". Para crear algo reproducible en un instrumento sonoro, cada tono asociado a un aminioácido, es asignado a una tecla específica de un piano. Para reflejar detalles del orden proteico, mediante la estructura secundaria de las proteinas, se define el volumen y la duración de las notas. 

Activar subtítulos 

"Tienen su propio idioma y desconocemos cómo funciona. ¿Qué hace que una proteína de la seda sea una proteína de la seda o qué patrones reflejan las funciones que se encuentran en una enzima? No sabemos el código", resalta Buehler.  Así suena: 

Orquesta de aminoácidos 
  
Los científicos hicieron que el sistema de Inteligencia Artificial introdujera ligeros cambios en la secuencia musical o creara secuencias completamente nuevas, y luego tradujeron los sonidos de nuevo a proteínas que corresponden a las versiones modificadas o de nuevo diseño. Además, el método les permite invertir el proceso e introducir algunas variaciones en la música para convertirla en nuevas proteínas que no existen en la naturaleza.

Todos los sonidos utilizados para componer la siguiente pieza musical se  generan a partir de los sonidos de los aminoácidos, computados a partir de sus vibraciones mecánicas cuánticas, que reflejan sus características moleculares elementales. 


Concierto de la enzima lisozima

Según comenta el Martín-Martínez, “el método proporciona una forma sistemática de traducir la secuencia de aminoácidos de una proteína en una secuencia musical, utilizando las propiedades físicas de las moléculas para determinar los sonidos”.

Aunque estos sonidos se han transpuesto para situarlos en el rango audible para los humanos, “los tonos y sus relaciones se basan en las frecuencias vibratorias reales de cada molécula de aminoácidos en sí, calculadas usando teorías de química cuántica”, explica.

Para dispositivos portátiles Android existe una muy interesante app "Amino Acid Synthesizer" gratuita en Play Store. Permite seleccionar, en una pantalla con los veinte aminoácidos, la secuencia de nuestra proteína virtual y escuchar el sonido generado. Se puede modificar el tempo, editar/modificar el contenido... No dudes en instalarlo, merece la pena. Puedes hacerlo desde aquí.

Captura de pantalla dispositivo móvil de Amino Acid Synthesizer

Por tanto... virtualmente podemos "crear proteínas. Y escucharlas". Quizás... ¿una composición armónica y agradable, genere una proteína de mayor calidad? Si en este camino de la síntesis (actualmente imposible), conectamos con la tecnología  CRISPR/Cas9, ¿qué podremos crear?
 
Si estás buscando un género musical emergente, tómate un momento para disfrutar de un jazz amino-ácido.


Ismael Camarero.

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Para saber más:



https://www.agenciasinc.es/Noticias/Logran-convertir-proteinas-en-musica-y-viceversa

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