Tutkijat voivat kuunnella proteiineja muuttamalla tietoa musiikiksi

Julkaistu 20.10.2016 - 12:46

Julkaisuvapaa torstaina 20.10.2016 klo 13.00

 

Kuva: Jonne Renvall

 

Molekyylisävelmät voivat paljastaa proteiineja koskevaa tietoa

Proteiinien rakennetta koskevan tiedon muuttaminen säveliksi tarjoaa tutkijoille täysin uuden tavan analysoida molekyylejä ja saattaa tuottaa niiden toiminnasta uutta tietoa, johon pääsee käsiksi kuuntelemalla. Kansainvälisessä Heliyon-tiedelehdessä julkaistu uusi tutkimus osoittaa, kuinka musiikki voi auttaa tutkijoita analysoimaan dataa kuuntelemalla katselemisen sijasta.

Tampereen yliopistossa, Eastern Washington -yliopistossa Yhdysvalloissa ja brittiläisessä Francis Crick -instituutissa työskentelevät tutkijat uskovat, että heidän tekniikkansa voisi auttaa tunnistamaan proteiinien poikkeavuuksia helpommin.

- Uskomme, että ihmiset ryhtyvät lopulta kuuntelemaan dataa ja että he saavat tätä kautta tärkeää tietoa, sanoo tri Jonathan Middleton, Eastern Washington -yliopistossa työskentelevä säveltäjä ja musiikintutkija, joka parhaillaan toimii myös vierailevana professorina Tampereen yliopistossa.

- Korvat saattavat havaita enemmän kuin silmät, ja jos korvat tekevät osan työstä, silmät voivat samaan aikaan seurata muita asioita.

Proteiinit ovat elävien olentojen molekyylejä, joilla on monia erilaisia tehtäviä. Niitä tutkitaan  yleensä visuaalisesti ja datan avulla, mutta modernin mikroskopian avulla voidaan suoraan nähdä joidenkin proteiinien rakenne.

Tutkijat voivat nyt käyttää sonifikaatioksi kutsuttua tekniikkaa ja muuttaa proteiineja koskevaa tietoa musiikiksi tai säveliksi. Tutkimuksen tekijät halusivat käyttää tätä lähestymistapaa kysyäkseen kolme kysymystä: Miltä proteiineja koskeva tieto voi kuulostaa? Onko menetelmästä analyyttisiä hyötyjä? Ja voidaanko datan erityisiä elementtejä tai poikkeavuuksia kuulla?

Tutkijat huomasivat, että suuri määrä ihmisiä pystyy tunnistamaan yhteyksiä sävelmien ja perinteisempien kuvallisten aineistojen kuten mallien, kaavioiden ja taulukoiden välillä. Kuvallisten aineistojen kuuleminen osoittautui helpommaksi kuin tutkijat odottivat.  Melodioita oli myös miellyttävää kuunnella, mikä rohkaisi tutkijoita kuuntelemaan niitä useammin kuin kerran, minkä vuoksi he analysoivat samoja proteiineja useammin kuin kerran.

Sonifikaatioita luotiin käyttäen professori Middletonin sävellystaitojen ja algoritmien yhdistelmää, jotta muut voisivat käyttää samanlaista prosessia itse tutkimiinsa proteiineihin. Monitieteinen lähestymistapa – bioinformatiikan ja musiikki-informaation yhdistäminen – loi täysin uuden näkökulman monimutkaiseen biologiseen tutkimusongelmaan.

- Proteiinien laskostumisen mallintaminen on tunnetusti hankala alue molekyylibiologian tutkimuksessa, sanoo tohtori Robert P. Bywater Francis Crick -instituutista.

- Ei riitä, että tunnistetaan, millaiseen muotoon proteiini laskostuu. On myös etsittävä johtolankoja sen monista tehtävistä. Ei ole helppoa ratkaista näitä päällekkäisiä viestejä, mutta nyt musiikki voidaan ottaa apukeinoksi viestien ratkaisemisessa.

Tutkijoiden mukaan molekyylisävelmiä voidaan käyttää lähes välittömästi proteiinitutkimuksen opetuksessa. He sanovat myös, että jonkin aikaa harjoiteltuaan tutkijat pystyvät käyttämään melodioita erottaakseen erilaisia proteiinirakenteita ja havaitakseen niissä olevia poikkeamia kuten mutaatioita.

Artikkelin tiedot:
Melody discrimination and protein fold classification by Bywater et al.
doi: http://www.heliyon.com/article/e00175
The article appears in Heliyon (October 2016), published by Elsevier.

Multimedia Sonification
Rasmol 3D ball and stick model in color to reference OHEL shapes for protein 1r75.
The balls light up with corresponding musical motives.
Credit: Bywater and Middleton.

Lisätietoja:
Vieraileva professori, Doctor of Musical Arts Jonathan N. Middleton, jonathan.middleton@uta.fi
(parhaillaan Yhdysvalloissa, tavoitettavissa parhaiten tällä sähköpostilla)
Tampereen yliopisto

Tampereen yliopiston viestintä:
Tiedottaja Pirjo Achté