听！科学家将冠状病毒蛋白质结构转换成了音乐

扩展的视觉新型冠状病毒(非典-Cov-2)尖峰蛋白的振动特性

三原色分别代表棘蛋白的三条蛋白链

马库斯·布勒/麻省理工学院的数据

麻省理工学院的马库斯·布勒专门研究开发人工智能模型来设计新的蛋白质。其中，他最著名的技术是使用发音来澄清结构细节，否则这些细节可能难以捉摸。现在，他的实验室已经应用这种方法来模拟穗蛋白的振动特性，这导致了新型冠状病毒(SARS-CoV-2)的高感染率。他们的研究结果可能有一天会帮助科学家找到防止病毒传播的最佳方法，从而开发出潜在的治疗方法，并希望防止未来致命的疾病爆发。

布勒认为音乐创作的等级要素(如音高、音域、强度和节奏)与蛋白质结构的等级要素相似。正如音乐只有有限数量的音符和和弦，并使用不同的组合来创造音乐一样，蛋白质也有有限数量的构件(20个氨基酸)，这些构件以不同的方式组合在一起，创造出具有独特特性的新蛋白质结构。每种氨基酸都有一个特殊的声音特征，类似于指纹。

“任何类型的音乐都有模式，”布勒在去年的一次采访中说。“你会看到声音和音调的普遍性，但你也会看到重复的模式，比如古典音乐中的主题和动作。这些类型的模式也存在于蛋白质中。”

几年前，布勒带领麻省理工学院的科学家团队将蜘蛛丝中蛋白质的分子机制映射到音乐理论中，以获得蜘蛛丝的“声音”，希望建立一种创造设计蛋白质的新方法。然后，他们开发了一个更先进的系统，利用蛋白质结构来制作音乐，然后将其转化为新的蛋白质，这是大自然从未见过的。该团队还为安卓智能手机开发了一个名为氨基酸合成器的免费应用程序，这样用户就可以利用氨基酸的声音来创造自己的蛋白质“成分”。

“我们的大脑擅长处理声音，”布勒解释道。“在扫描中，我们的耳朵能识别所有层次的声音特征:音高、音色、音量、旋律、节奏和和弦。我们需要用高倍显微镜来观察图像中的细节，但是我们不能看到所有的细节。声音是获取蛋白质信息的一种非常优雅的方式。”

新型冠状病毒也不例外。正如布勒介绍的:“它的棘状蛋白包含一个有趣的模式，由三条蛋白链折叠而成。这些结构太小，肉眼看不到，但能用耳朵听到。我们将蛋白质的物理结构和它们扭曲的链表达为相互交织的旋律，形成多层次的组合。棘蛋白的氨基酸序列、二级结构模式和复杂的三维折叠具有一定的特征。最终的作品是一种对位音乐的形式，其中两个或更多相关但独立的旋律形成一个和声。就像交响乐一样，音乐模式通过具体化蛋白质的DNA代码来反映蛋白质的交叉几何结构。”

“这种病毒具有不可思议的欺骗能力，并利用宿主进行自我复制。它的基因组劫持了宿主细胞的蛋白质生产机制，迫使它复制病毒基因组并生产病毒蛋白质来生产新病毒。当你听到它时，你可能会对音乐令人愉悦甚至放松的音调感到惊讶。因为它欺骗我们的耳朵，就像病毒欺骗我们的细胞一样。通过音乐，我们可以从一个新的角度看到SARS-CoV-2的尖峰蛋白，并认识到我们迫切需要学习蛋白质的语言。”

布勒认为，更好地理解这些振动模式对未来设计有效的药物治疗至关重要。也许可以发现具有相似旋律和节奏的蛋白质成为有效的抗体，从而限制了病毒感染宿主的能力。在更美学的层面上，“这种音乐艺术教会了我们，作为对立的两极，生与死之间微妙的界限。”

蝌蚪工作人员编译自arstechnica，翻译李同信，转载必须授权。