Instrumenten nodig om muziek mee te maken? Welnee, wetenschappers maakten de leukste deuntjes met eiwitten – de bouwstenen van het leven.
Eiwitten zijn belangrijke biologische moleculen die in grote getale in ons lichaam voorkomen. Ze zijn opgebouwd uit lange ketens aminozuren en vervullen allerlei taken; van het versnellen van chemische reacties, tot het opruimen van ziektemakers.
Maar blijkbaar hebben de moleculen nog een functie; ze maken bijzonder leuke deuntjes. Althans, met een programma dat MIT-onderzoekers ontwikkelden. In een bijzonder huwelijk tussen wetenschap en kunst, bedachten ze een manier om de complexe eiwitketens om te zetten in geluid én andersom.
Lees ook:
Aminozurenreeks
Net als hoe componisten muzieknoten aan elkaar rijgen om een melodie te vormen, zo plakken cellen aminozuren aan elkaar om lange ketens eiwitten te vormen. Afhankelijk van de lengte en samenstelling van zo’n slinger, krult en vouwt een eiwit als een soort ‘molecuulorigami’ anders in elkaar. Die vouwing heeft weer invloed op onder meer de functie van zo’n eiwit.
Menselijke eiwitten zijn opgebouwd uit combinaties van twintig verschillende aminozuren. Met die set gingen de onderzoekers aan de slag. In plaats van elk van deze twintig verbindingen aan een bestaande noot te koppelen, gebruikten ze hiervoor de unieke, natuurlijke trillingen van de aminozuren.
Informatief deuntje
Door die trillingen om te zetten in geluid, wisten de onderzoekers elk aminozuur zijn eigen, unieke toon te geven. Dat maakt de deuntjes niet alleen leuk, door gebruik te maken van de fysieke eigenschappen (zoals ook vouwing en lengte) vormt elke willekeurige reeks, en dus elk ander eiwit, zijn eigen, unieke melodie.
Met behulp van een slim computerprogramma speurden de onderzoekers die unieke melodietjes af naar patronen. Zo legde het AI-systeem niet alleen links tussen bepaalde riedeltjes en onder meer eiwitstructuur, het kon met zijn de nieuwe kennis ook dergelijke melodietjes maken en die omzetten naar niet-bestaande, maar in het patroon passende eiwitten.
Eiwitmuziek
Met het systeem hopen de onderzoekers meer te leren over de nog altijd complexe mechanismen van eiwitten en eiwitvouwing, en mogelijk zelfs nieuwe te ontwerpen. Bovendien, meent het MIT-team, is de biologische muziek misschien wel een erg leuke manier om eiwitten en hun eigenschappen uit te leggen aan een groter publiek.
Hoewel de molecuulmuziek waarschijnlijk niet snel zal leiden tot een zomerhit, is het stiekem toch wel gaaf om een deuntje horen en te denken; ‘ah, dus zo klinkt een alfa-helix’ – of ben ik daar de enige in? Mocht je zelf de hand willen leggen aan een eiwitmuziekje, dat kan. De onderzoekers maakten op basis van hun studie de zogenaamde Amino Acid Synthesizer-app. Goed voor je muzikale ontwikkeling én je kennis van eiwitten.
Het onderzoek werd gepubliceerd in vakblad American Chemical Society (ACS) Nano.
Bronnen: ACS Nano, EurekAlert!1, 2
Beeld: ACS Nano, American Chemical Society/Youtube
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!