用 AI 將冠狀病毒的結構變成可以「聽」的音樂!協助科學家發現顯微鏡遺漏的細節

用 AI 將冠狀病毒的結構變成可以「聽」的音樂!協助科學家發現顯微鏡遺漏的細節

用音樂來表達病毒結構?這聽起來有些令人毛骨悚然。最近,麻省理工的研究者就用AI系統將新冠病毒結構轉化為音樂,協助科學家注意到顯微鏡下遺漏掉的病毒細節。

 

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用 AI 將冠狀病毒的結構變成可以「聽」的音樂!協助科學家發現顯微鏡遺漏的細節

這個腦洞大開的實驗由MIT的音樂家兼教授馬庫斯‧布勒(Markus Buehler)完成,並且得到了病毒學家們的肯定。科學家們表示,這一奇妙的發明也許可以幫助阻止病毒的傳播。

冠狀病毒乳頭狀蛋白質通過從病毒中探出並與人類細胞結合來傳播感染,這些乳頭狀凸起使得病毒表面看上去像一頂皇冠(Crown),也就是拉丁文中的「Corona」。

馬庫斯團隊用AI產生了一段旋律,病毒上的這些「乳頭狀」的蛋白質被表達成可以聽的形式。乳頭狀凸起由一種叫做氨基酸的蛋白質組成。MIT研究人員按音樂的音階,為每一個氨基酸設置一個獨特音符,從而把這些結構轉化成聲音。用AI將冠狀病毒結構轉變為音樂!協助科學家發現顯微鏡遺漏的細節

演算法把這些數據轉化為一段音樂,這段音樂則反映了蛋白質如何排列。你可以聽聽這段令人驚嘆的旋律。 

 ▲這段音樂的網址

為什麼要把新冠病毒結構轉化為音樂?

布勒教授告訴MIT News,這種音樂為研究新冠病毒提供了獨特視角。

他說:「我們的大腦非常善於處理聲音。透過一次掃瞄,我們的耳朵能發現聲音的所有層次特徵:音高、音色、音量、旋律、節奏和和弦。我們需要超強顯微鏡才能在圖像中看到等量的細節,而且我們還不能一下子就看到全部。聲音是獲取蛋白質中儲存訊息的一種簡潔途徑。」

從中學到了什麼有關新型冠狀病毒的獨特性?

布勒教授在採訪中說道,「該病毒具有欺騙和利用主機進行自身繁殖的超強能力。它的基因組劫持了宿主細胞的蛋白質製造機制,並迫使其複製病毒基因組並產生病毒蛋白以製造新病毒。當您聽音樂時,您可能會對音樂的愉悅甚至放鬆感到驚訝。但這以欺騙病毒的方式欺騙了我們的耳朵。偽裝成友好的訪客的入侵者。透過音樂,我們可以從一個新的角度看到SARS-CoV-2的乳頭狀凸,並體會到學習蛋白質語言的迫切需要。」

未來,這種方法也能幫助科學家研發抗病毒藥物

「將蛋白質轉化為聲音為科學家提供了另一種理解和設計蛋白質的工具。即使很小的突變也可以限制或增強SARS-CoV-2的致病力。通過超聲處理,我們還可以比較其蛋白與以前的冠狀病毒(如SARS或MERS)的生化過程。」

布勒教授還說:「我們可以尋找一種新的、且匹配新冠病毒抗體旋律和節奏的蛋白質。新冠病毒抗體能與乳頭狀蛋白質結合,並干擾它的感染能力。」

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