Moleküler yapıyı sese dönüştürmek, protein yapısını derinden anlayabilir ve yeni değişiklikler yaratabilir
Yararlı özelliklere sahip yepyeni bir protein mi yaratmak istiyorsunuz? sorun değil! MIT araştırmacıları, proteinlerin moleküler yapısını (tüm canlıların temel bileşenleri) müzikal pasajlara benzer işitilebilir seslere dönüştürebilen bir sistem geliştirmek için bilim ve sanatı inanılmaz bir şekilde birleştirdiler. Daha sonra bu süreci tersine çevirerek müziğe bazı değişiklikler getirilebilir ve doğada hiç görülmemiş yeni proteinlere dönüştürülebilir.Bu yeni bir proteinin varlığını mırıldanmak kadar basit olmasa da, bu yeni sistem Zaten çok yakın.
Sesleri belirlemek için moleküllerin fiziksel özelliklerini kullanarak protein amino asit dizilerini müzik dizilerine dönüştürmek için sistematik bir yöntem sağlar. Bu sesler insanların duyması için değiştirilse de, bu tonlar ve aralarındaki ilişki, kuantum kimyası teorisi kullanılarak hesaplanan her bir amino asit molekülünün gerçek titreşim frekansına dayanmaktadır. Sistem, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT), İnşaat ve Çevre Mühendisliği Bölümü'nde mühendislik profesörü olan Markus Buehler ve doktora sonrası araştırmacı olan Chi Hua Yu ve diğer ikisi tarafından geliştirildi.
Sistem, 20 çeşit amino asidi 20 tonluk bir ölçeğe dönüştürür.Amino asitler bir protein zincirinin bir bileşenidir.Bir proteindeki herhangi bir uzun amino asit dizisi bir not dizisi haline gelecektir. Batı müziği geleneklerine alışkın insanlar için bu ölçek alışılmadık gelebilir, ancak seyirci bu seslere aşina olduğunda aralarındaki ilişkiyi ve farkı ayırt etmek kolaydır. Bu melodileri dinledikten sonra artık belirli yapı ve fonksiyonlara sahip proteinlere karşılık gelen belirli amino asit dizilerini ayırt etmek mümkün.Bu bir beta tablosu veya bir alfa spiralidir.
Protein araştırmalarının dili
(Daire kartı buraya eklendi, lütfen görüntülemek için Toutiao istemcisine gidin)Tüm kavram, proteini ve onun büyük çeşitliliğini daha iyi anlamaktır.Protein, cildin, kemiklerin ve kasların yapısal malzemesini oluşturur.Ayrıca, tüm canlıların mekanizmasını oluşturan enzimler, sinyal kimyasalları, moleküler anahtarlar ve diğer birçok işlevsel malzemedir. Ancak, protein işlevlerini belirleyen şekillere katlanma biçimleri de dahil olmak üzere yapıları son derece karmaşıktır. Proteinin kendi dili vardır ve nasıl çalıştığını, ipek proteini neyin ipek proteini yaptığını ve hangi tür bir modelin hangi enzimin işlevini yansıttığını bilmiyoruz.
Buhler ve ekip, bu dili insanların bilhassa aşina olduğu başka bir biçime çevirerek ve bilginin farklı yönlerinin farklı boyutlarda (perde, hacim ve süre) kodlanmasına izin vererek, farklı protein aileleri arasındaki farklar hakkında bilgi toplamayı umuyor. Protein yapısının ve işlevinin birçok olası ayarlamasını ve modifikasyonunu keşfetmenin bir yolu olarak ilişkiler, farklılıklar ve bunların değişimlerine dair yeni bilgiler. Müzik gibi, protein yapısı da farklı uzunluklarda veya zaman ölçeklerinde farklı yapısal seviyelerde katmanlanmıştır.Daha sonra araştırma ekibi, çeşitli farklı proteinler tarafından üretilen melodiyi incelemek için yapay zeka sistemlerini kullandı.
Yapay zeka sisteminin müzik dizisinde küçük değişiklikler yapmasına izin verin veya tamamen yeni bir dizi oluştursun ve ardından sesi değiştirilmiş veya yeni tasarlanmış sürüme karşılık gelen proteine geri çevirsin. Bu süreç sayesinde, herhangi bir evrimsel proteinden farklı yeni bir protein oluşturmak için protein varyantları (doğadaki en güçlü maddelerden biri olan örümcek ipeğinde bulunan bir protein gibi) oluşturmak mümkündür. Araştırmacıların kendileri altta yatan kuralları bilmeseler de, yapay zeka proteinlerin nasıl tasarlandığının dilini öğrenmiştir ve bunları kodlayabilir, mevcut versiyonların varyantlarını veya tamamen yeni protein tasarımları oluşturabilir. Potansiyel kombinasyon.
"Yeni protein" sentezi
Böyle bir sistemi kullanarak, bir dizi spesifik protein verisi ile bir yapay zeka sistemini eğitmek birkaç gün sürebilir, ancak birkaç mikrosaniye içinde yeni bir protein varyantı tasarlayabilir.Başka hiçbir yöntem onunla eşleşemez. Dezavantajı, bu modelin bize içeride ne olduğunu anlatmaması, sadece işe yaramasıdır. Yapıyı müziğe kodlamanın bu yolu, gerçekliğin daha derin bir seviyesini yansıtır Bir ders kitabında bir molekül gördüğünüzde, statiktir, ama hiç de durağan değildir. Hareket ediyor ve titriyor. Maddenin her noktası bir titreşim kümesidir ve bu kavramı maddeyi tanımlamak için kullanabiliriz.
Bu yöntem aynı zamanda herhangi bir yön değişikliğine izin vermez - mekanik mukavemet, elastikiyet veya kimyasal reaktivite gibi özelliklerdeki herhangi bir değişiklik doğası gereği rastgele olacaktır. Ama yine de bu deneyi yapmak gerekiyor, yeni bir protein mutasyonu meydana geldiğinde, ona ne olacağını tahmin etmenin bir yolu yok. Ekip ayrıca, bu yeni 20 ton ölçeğini tanımlayan amino asitlerin seslerinden geliştirilen müzik eserleri de yarattı.Resim, tamamen amino asitler tarafından üretilen seslerden oluşuyor. Bu yeni ses kaynağının yaratıcı bir platform olarak kullanılabileceğini kanıtlamak için hiçbir sentetik veya doğal enstrüman kullanılmadı.
