Nadahnute Chopinom i Schubertom proteinske pjesme postaju ugodnije za slušanje

Proteini znaju skladati pjesme, ali one baš i nisu prilagođene masovnom ukusu. No,čini se da se proteini i nisu toliko glazbeno netalentirani i da se uz pomoć znanosti može poraditi na njihovoj muzikalnosti. Naime, u studiji objavljenoj u časopisu Heliyon, kineski istraživači koristili su stil postojećih glazbenih žanrova kako bi usmjerili strukturu proteinske pjesme i učinili je slušljivijom. Kao vodič poslužila su im djela kao što je poznata klavirska skladba Fantaisie-Impromptu Frédérica Chopina.

Zvučni nacrt proteina

Stvaranje jedinstvenih melodija od bjelančevina postiže se korištenjem protein-to-music algoritma. Ovaj algoritam uključuje određene elemente proteina, poput veličine i položaja aminokiselina, i preslikava ih na različite glazbene elemente kako bi stvorio “zvučni nacrt” strukture proteina.

“Postojeća proteinska glazba uglavnom je osmišljena jednostavnim preslikavanjem određenih uzoraka aminokiselina na temeljne glazbene značajke, kao što su tonovi i duljine nota, ali se ne preslikavaju dobro na složenije glazbene značajke poput ritma i harmonije”, kaže viši autor Yu Zong Chen, profesor na Odsjeku za farmaciju Nacionalnog sveučilišta u Singapuru. “Usredotočujući se na glazbeni stil, možemo voditi složenije preslikavanje kombinacija uzoraka aminokiselina s različitim glazbenim značajkama.”


Za svoj eksperiment, istraživači su analizirali visinu, duljinu, oktave, akorde, dinamiku i glavnu temu četiri djela iz romantične ere klasične glazbe iz sredine 19. stoljeća, uključujući Chopinov Fantasie-Impromptu i Fantaziju u C-duru Franza Schuberta.


Profesor MIT-a Markus Buehler preveo je strukturu proteina protutijela na koronavirus u glazbeno djelo koje se može poslušati na Soundcloudu
Profesor MIT-a Markus Buehler preveo je strukturu proteina protutijela na koronavirus u glazbeno djelo koje se može poslušati na Soundcloudu

“Odabrali smo specifičan glazbeni stil  koji karakterizira sloboda izražavanja, za koju smo smatrali da nadopunjuje način na koji proteini reguliraju većinu naših tjelesnih funkcija, uključujući i naše raspoloženje”, kaže koautorica Peng Zhang

Mapiranje svojstava aminokiselina

Nekoliko proteina u studiji odabrano je zbog njihove sličnosti s ključnim svojstvima Fantasy-Impromptu stila. Većina od 18 testiranih proteina regulira funkcije uključujući ljudske emocije, spoznaju, osjet ili izvedbu za koje autori kažu da su povezane s emocionalnošću i izražajnošću žanra. Potom su mapirali 104 strukturna, fizikalno-kemijska i vezujuća svojstva aminokiselina tih proteina na šest glazbenih značajki. 

“Provjerili smo kvantitativni profil svakog svojstva aminokiselina u odnosu na kvantizirane vrijednosti različitih glazbenih značajki kako bismo pronašli optimalne kartirane parove. Na primjer, preslikali smo veličinu aminokiseline u dužinu note, tako da veća veličina aminokiselina odgovara kraćoj duljini note”, objašnjava Chen.


U svim ispitanim proteinima istraživači su otkrili da je muzikalnost proteina značajno poboljšana. Konkretno, procijenjeno je da protein receptor za oksitocin (OXTR) ima jedno od najvećih povećanja muzikalnosti pri korištenju algoritma vođenog žanrom, u usporedbi s ranijom verzijom proteina za glazbu.


Primarne boje označavaju tri proteinska lanca
Primarne boje označavaju tri proteinska lanca

“Protein receptora oksitocina generirao je našu omiljenu pjesmu”, kaže Zhang. “Ova proteinska sekvenca proizvela je prepoznatljivu glavnu temu, kao i neke zanimljive motive i uzorke koji se ponavljaju neovisno o našem algoritmu. Bilo je i ugodnih harmonijskih progresija.”

Pomoć umjetne inteligencije

Iako je algoritam povećao ukupnu muzikalnost proteinskih pjesama, autori napominju da ih čeka još puno posla prije no što će to biti nalik pravoj glazbi koju je komponirao čovjek. 

“Sljedeći, vrlo važan korak, bit će primjena umjetne inteligencije za zajedničko učenje složenih svojstava aminokiselina i njihove kombinacije s obzirom na značajke različitih glazbenih stilova kako bismo stvorili još muzikalniju proteinsku glazbu”, najavljuje Chen.