Convierten proteínas en música
La imagen muestra la traducción de la estructura de las proteínas en música. MIT

Científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han logrado convertir las estructuras moleculares de las proteínas en sonidos audibles semejantes a pasajes musicales. Además, el método, basado en inteligencia artificial (IA), permite invertir el proceso e introducir algunas variaciones en la música para convertirla en nuevas proteínas que no existen en la naturaleza.

Los investigadores, cuenta SINC, han creado una app gratuita para Android, llamada Amino Acid Synthesizer, para reproducir los sonidos de los aminoácidos y grabar secuencias de proteínas como composiciones musicales. Su sistema ha logrado traducir los 20 tipos de aminoácidos, los bloques que se unen en cadenas para formar todas las proteínas, en una escala de 20 tonos. La larga secuencia de aminoácidos de cualquier proteína se convierte así en una secuencia de notas.

Los oyentes pueden reconocer fácilmente las relaciones y diferencias después de familiarizarse con los sonidos. MarKus Buehler, director de la investigación en el MIT, dice que después de escuchar las melodías resultantes, ahora es capaz de distinguir ciertas secuencias de aminoácidos que corresponden a proteínas con funciones estructurales específicas. “Es una lámina beta”, podría decir, o “es una hélice alfa”.

El idioma de los bloques básicos de todo lo vivo

La idea, dicen los autores del estudio, es conseguir una mejor comprensión de las proteínas, los bloques básicos de construcción de todos los seres vivos, y su amplia gama de variaciones. Estas biomoléculas constituyen el material estructural de la piel, los huesos y los músculos, pero también son enzimas, sustancias químicas de señalización, interruptores moleculares y una multitud de otros materiales funcionales que conforman la maquinaria de todos los seres vivos.

Pero sus estructuras, incluyendo el modo en que se doblan en las formas que determinan sus funciones, son extremadamente complicadas. “Tienen su propio idioma y desconocemos cómo funciona. ¿Qué hace que una proteína de la seda sea una proteína de la seda o qué patrones reflejan las funciones que se encuentran en una enzima? No sabemos el código”, resalta Buehler.

Los autores indican que al traducir ese lenguaje esperan obtener nuevos conocimientos sobre las relaciones y diferencias entre las distintas familias de proteínas y sus variaciones, y usar esto como una forma de explorar los posibles ajustes y modificaciones de su estructura y función”. Al igual que ocurre con la música, la estructura de las proteínas es jerárquica, con diferentes niveles de estructura a diferentes escalas de tiempo o duración.

El equipo ha utilizado un sistema de inteligencia artificial para estudiar el catálogo de melodías producidas por una amplia variedad de proteínas diferentes. Con este proceso, explica SINC, fueron capaces de crear variaciones de las proteínas existentes, por ejemplo de una que se encuentra en la seda de araña, uno de los materiales más fuertes de la naturaleza, haciendo así nuevas proteínas que no se parecen a ninguna producida por la evolución.

“La inteligencia artificial ha aprendido el lenguaje de cómo se diseñan las proteínas", y puede codificarlo para crear variaciones de las versiones existentes, o diseños de proteínas completamente nuevos, dice Buehler. Dado que hay billones de combinaciones potenciales, "cuando se trata de crear nuevas proteínas no se podría hacer desde cero, por eso hemos recurrido a estas tecnologías", agrega.

‘Componer’ nuevas proteínas

El método empleado para convertir proteínas en música y al revés todavía no permite ningún tipo de modificaciones dirigidas. Cualquier cambio en las propiedades como la resistencia mecánica, la elasticidad o la reactividad química será esencialmente aleatorio. “Todavía hay que hacer el experimento”, dice el director del estudio. Cuando se produce una nueva variante de la proteína, “no hay forma de predecir lo que hará”.

El equipo también creó composiciones musicales desarrolladas a partir de los sonidos de los aminoácidos, que definen esta nueva escala musical de 20 tonos. Las piezas de arte que compusieron están hechas enteramente con los sonidos generados por los aminoácidos. “No hemos utilizado instrumentos sintéticos o naturales, lo que demuestra que esta nueva fuente de sonidos puede ser usada como una plataforma creativa”, dice Buehler.

Los resultados del estudio, del que es coautor el ingeniero químico español Francisco Martín-Martínez, se han publicado en la revista ACS Nano. Según comenta a SINC, “el método proporciona una forma sistemática de traducir la secuencia de aminoácidos de una proteína en una secuencia musical”. Los sonidos se han transpuesto para situarlos en el rango audible para los humanos, “pero los tonos y sus relaciones se basan en las frecuencias vibratorias reales de cada molécula de aminoácidos en sí”, explica.