Suono del coronavirus: tradotta proteina SARS-CoV-2

Suono del coronavirus: MIT ha tradotto in musica la proteina spike SARS-CoV-2

Markus Buehler pubblica informazioni sull’Intelligenza Artificiale e sulla traduzione in suono della proteina del coronavirus SARS-CoV-2. Tradotto in suono, il SARS-CoV-2 inganna il nostro orecchio allo stesso modo in cui inganna le nostre cellule.

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Le proteine che compongono tutti gli esseri viventi sono vive di musica. Basta chiedere a Markus Buehler, il musicista e professore del MIT che sviluppa modelli di intelligenza artificiale per progettare nuove proteine, a volte traducendole in suoni. Il suo obiettivo è creare nuovi materiali biologici per applicazioni sostenibili e non tossiche.

Nel periodo di espansione dell’epidemia di Covid-19 negli USA, Buehler inizia a indirizzare la sua attenzione allo studio del SARS-CoV-2; in particolare verso le appendici che rendono il nuovo coronavirus Covid-19 così contagioso. Così lui ed anche i suoi colleghi hanno iniziato a provare a decomprimere le sue proprietà vibrazionali per trovare una chiave utile a fermare il virus.

Suono proteina spike SARS-CoV-2

Perché concentrarsi sulle proteine? Cosa rende la proteina così intrigante? Come usare l’Intelligenza Artificiale? Risponde Buehler

Le proteine sono i mattoni che compongono le nostre cellule, organi e quindi corpo. Si crea un modello di apprendimento sulla base di una banca dati di proteine; quindi si fornisce al modello un frammento di una catena di aminoacidi. Il modello costruisce la struttura della proteina direttamente dalla sua sequenza, poi traduce in geometrie tridimensionali. Il modello impara efficacemente come costruire una proteina dalla proteina stessa, attraverso il linguaggio dei suoi aminoacidi. Sorprendentemente, il nostro metodo può prevedere con precisione la struttura proteica senza un modello. Possiamo costruire modelli atomo per atomo per sequenze trovate in natura che non sono ancora state studiate; quindi il nostro modello potrebbe essere utilizzato nella progettazione di farmaci.

Suono del coronavirus – Perché tradurre le proteine in suono? Cosa può dirci la sonificazione della proteina “spike” di SARS-CoV-2 ( o nuovo coronavirus Covid-19 )?

I nostri cervelli sono bravissimi a elaborare il suono! In un colpo solo, le nostre orecchie raccolgono tutte le sue caratteristiche gerarchiche: intonazione, timbro, volume, melodia, ritmo ed anche accordi. Avremmo bisogno di un microscopio ad alta potenza per vedere i dettagli equivalenti in un’immagine; inoltre non potremmo mai vederli tutti in una volta. Il suono viene prodotto dalla vibrazione di un materiale, come una corda di chitarra, e la musica viene creata organizzando i suoni in schemi gerarchici. Con l’IA possiamo unire questi concetti e usare le vibrazioni molecolari e le reti neurali per costruire nuove forme musicali.

Il Covid-19 ha strutture che sono troppo piccole per essere viste dall’occhio, ma possono essere ascoltate. Abbiamo rappresentato la struttura della proteina fisica, con le sue catene intrecciate, come melodie intrecciate. La sequenza di aminoacidi della proteina spike, i suoi schemi di struttura secondaria e le sue intricate pieghe tridimensionali sono tutte presenti. Il virus ha una straordinaria capacità di ingannare e sfruttare l’ospite per la propria moltiplicazione; mentre si ascolta, si rimane sorpresi dal tono piacevole della musica, quindi inganna l’orecchio allo stesso modo in cui inganna le nostre cellule.

La traduzione delle proteine in suono offre agli scienziati un altro strumento per comprendere e progettare le proteine; anche una piccola mutazione può limitare o migliorare il potere patogeno di SARS-CoV-2. Attraverso la sonificazione, possiamo anche confrontare i processi biochimici della sua proteina di picco con i coronavirus precedenti, come la SARS o la MERS.

Studio delle proteine col suono

Abbiamo analizzato la struttura vibrazionale della proteina spike che infetta l’ospite; quindi abbiamo trasformato in suono il coronavirus, per comprendere questi schemi vibrazionali che sono utili per la progettazione dei farmaci. Inoltre potremmo cercare una nuova proteina che corrisponda alla melodia e al ritmo di un anticorpo in grado di legarsi alla proteina del picco, interferendo con la sua capacità di infettare. Si può pensare alla musica come ad un riflesso algoritmico della struttura. Crediamo che l’analisi del suono e della musica possa aiutarci a capire meglio il mondo materiale.

🔊

Ascolta il suono del coronavirus (proteina spike SARS-CoV-2)

DI SANTE Paolo