Forscher übersetzen Proteine in hörbare Töne
Einer Gruppe von Forschern des MiT (Massachusetts Institute of Technology) gelang es, die Molekülstruktur von Proteinen in hörbare Töne umzuwandeln. Im Umkehrschluss würde das die Möglichkeit der Herstellung neuer, bislang ungekannter Proteine durch verschiedenste melodische Variationen bedeuten.
Natürlich ist die Herstellung von neuen funktionierenden Proteinen mittels bloßer Komposition von Melodien reine wissenschaftstheoretische Hypothese. Sie ermöglicht jedoch eine sinnvolle Übertragung der Proteinstruktur in eine Art musikalische Sprache. Die Möglichkeit, Aminosäuresequenzen in musikalische Sequenzen umzuwandeln, bietet eine systematische Ordnung der Moleküle. Hierzu wurden die Schwingungsfrequenzen der Proteine unter Einbeziehung quantenchemischer Theorien berechnet. Die hörbaren Töne und ihr Zusammenhang basieren auf tatsächliche Schwingungsfrequenzen eines jeden einzelnen Aminomoleküls.
Laut einem aktuellen Bericht dar Fachzeitschrift ACS Nano ist das System in der Lage alle 20 Aminosäuren zu übersetzen. Auf diese Weise wird die lange Aminosäurefrequenz eines Proteins zu einer Abfolge von Noten. Das Programm wurde von einer Forschergruppe um den Wissenschaftler Markus Bühler, McAfee Professor für Ingenieurwissenschaften und Leiter der Abteilung für Bau- und Umweltingenieurwesen am MIT und dem Postdoc Chi Hua Yu entwickelt.
Der musikalische Klang mag insbesondere für westliche Ohren befremdlich wirken. Jedoch ist es schon nach kurzer Eingewöhnung möglich, einen sinnvollen Zusammenhang aus den Klängen zu erschließen. So erklärte Bühler, bestimmte Aminosäuresequenzen klanglich wiedererkannt zu haben. Jene, die Proteinen mit spezifischen Strukturfunktionen gehörten.
Das System der Übertragung von Schwingungen der Proteine in hörbare Klänge bietet einen neuen Weg der Entschlüsselung von Strukturen einzelner Proteine. So können Proteine allgemein, ihre Vielzahl und Variationen besser verstanden werden. Wie sich ein Protein genau nur für einen bestimmten Zweck bildet und formt ist hochkompliziert. Solche Prozesse folgen einer „eigenen Sprache“. Das Übersetzungssystem bietet die Möglichkeit, neue Einblicke zu gewinnen und Unterschiede zwischen verschiedene Proteinfamilien kennenzulernen.
Die musikalischen Sequenzen werden durch ein KI-System gejagt, welches die Sequenzen, leicht verändert, oder komplett neue Sequenzen erstellt, um sie dann wieder in Proteine umzuwandeln. Zumindest ließen sich auf diese Weise bereits Variationen bestehender Proteine herstellen. Zum Beispiel die der Spinnenseide. Je mehr das KI-System lernt, desto mehr ist sie in der Lage ungekannte Variationen herzustellen.
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