Ученые из Массачусетского технологического института очень тщательно изучают белки и их свойства, а одно из таких свойств — колебание белковых структур. Белки, как и любые другие молекулы, при нагревании начинают вибрировать с определенной частотой, которая зависит от химического состава, то есть каждая аминокислота вибрирует особым образом.
И ученые решили сделать эти колебания слышимыми. Они взяли 20 аминокислот, определили частоту их колебаний и наиболее соответствующий составу тон, а потом транспонировали — взяли самую низкую и сделали из нее ноту Си субконтроктавы (61,7 Гц). На получившийся коэффициент умножили все остальные, более высокие частоты. С самой низкой частотой вибрирует тирозин, а с самой высокой — аланин, он при транспонировании зазвучал на 20 кГц. После ученые разложили аминокислоты по нотам.
Для определения громкости звука и длительности нот аминокислоты использовались данные о вторичной структуре белка: ученые решили, что неупорядоченные вторичные структуры будут значить длинные ноты, β-складки будут короткими и самыми громкими, а α-спирали — очень короткими. С этими данными команда озвучила участки лизоцима, миоглобина, амилоида и других белков, а затем с помощью трех фрагментов информации (богатых β-складками, богатых α-спиралями и с одинаковым их количеством) научила нейросеть создавать белковые мелодии, которые можно преобразовать обратно в белки.
Нейросеть смогла уловить мотивы, преобладающие в обучающих наборах, и ученые считают, что с помощью такой нейросети можно будет создать совершенно новую аминокислоту с необходимыми свойствами, если задать ей правильный материал для обучения. Также такое исследование, как считает команда, позволит объяснить устройство белка, мутации и показать связь между звуком и материей.
Данные исследования, включая все получившиеся мелодии, можно скачать по ссылке.