伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的乔迪·赫克尔 该杂志文章中的一幅图片展示了蛋白质(顶部的球体链)在移动时折叠、展开或错误折叠的过程
蛋白质的结构参数被编码成声音，例如，产生一个可变音调的声音波形
可以基于数据输入来调整音色、声相、响度和其他参数，以表示蛋白质的不同方面或质量
鸣谢:生物物理发音组 音乐家正在帮助科学家分析数据，教授蛋白质折叠，并通过声音做出新的发现
伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的一组研究人员正在使用发音(利用声音传递信息)来描述生物化学过程，并更好地理解它们是如何发生的
音乐教授和作曲家斯蒂芬·安德鲁·泰勒；化学教授和生物物理学家马丁·格鲁伯勒；伊利诺伊大学音乐和计算机科学校友、作曲家和软件设计师卡拉·斯卡莱蒂成立了生物物理学发音小组，该小组自疫情开始以来每周都在Zoom上开会
该小组已经在格鲁伯勒对蛋白质折叠的物理机制的研究中尝试使用超声技术，其工作最近使格鲁伯勒对蛋白质折叠的方式有了新的发现
泰勒的音乐作品长期受到科学的影响，最近的作品代表了科学数据和生物过程
格鲁伯勒也是一位音乐家，他自创了管风琴，并用来演奏和作曲
一起研究发音的想法引起了他们的共鸣，他们已经合作好几年了
通过她的公司，符号声音公司
Scaletti开发了一个名为Kyma的数字音频软件和硬件声音设计系统，被许多音乐家和研究人员使用，包括Taylor
Scaletti制作了一个配有声音的动画形象，展示了一个简化的蛋白质折叠过程，Gruebele和Taylor用它向学生介绍了该过程的关键概念，并衡量它是否有助于他们的理解
他们发现，发音补充和加强了可视化，即使对专家来说，它也有助于增强对蛋白质如何随时间折叠和错误折叠的直觉
生物物理学发音小组——还包括化学教授Taras Pogorelov、前化学研究生(现为校友)Meredith Rickard、德国吕贝克音乐学院的作曲家和管风琴师Franz Danksagmüller以及伊利诺伊电气和计算机工程校友——符号声音的Kurt Hebel在《化学教育杂志》上描述了在教学中使用发音
格鲁伯勒和他的研究团队使用超级计算机模拟蛋白质折叠成特定的结构，这一过程依赖于许多相互作用的复杂模式
该模拟揭示了蛋白质折叠时采取的多条路径，还显示了它们何时错误折叠或陷入错误形状——这被认为与一些疾病有关，如阿尔茨海默氏症和帕金森氏症
研究人员使用模拟数据来深入了解这一过程
Gruebele说，几乎所有的数据分析都是可视化的，但计算机模拟产生的大量数据——代表数十万个变量和数百万个时刻——可能很难可视化
“在数字音频中，一切都是一串数字，所以实际上很自然地把一串数字当成数字录音来听，”Scaletti说
“你可以听到一些你看一系列数字时看不到的东西，也可以听到一些你看动画时看不到的东西
发生了太多的事情，可能有隐藏的东西，但你可以用声音把它说出来
" 例如，当蛋白质折叠时，它被水分子包围，这对折叠过程至关重要
格鲁伯勒说，他想知道水分子何时接触并溶解蛋白质，但“有50，000个水分子在移动，只有一两个在做一件关键的事情
不可能看到
“然而，如果每次水分子接触特定的氨基酸时都会发出飞溅的声音，那就很容易听到了
Taylor和Scaletti使用各种音频映射技术将蛋白质的各个方面与声音参数(如音高、音色、响度和声相位置)联系起来
例如，泰勒的工作使用不同的音调和工具来代表每种独特的氨基酸，以及它们的疏水或亲水性质
“我一直试图尽可能地利用我们对声音的本能反应，”泰勒说
“贝多芬说，‘溪流越深，音调越深
我们认为大象会发出低沉的声音，因为它很大；我们认为麻雀会发出高声，因为它很小
某些类型的映射是我们固有的
我们可以尽可能地利用这些优势，这有助于更有效地沟通
" 泰勒说，音乐家高度发达的本能有助于创造最好的工具来利用声音传递信息
“这是展示音乐和声音如何帮助我们理解世界的一种新方式
音乐家扮演着重要的角色，”他说
“它帮助我成为一名更好的音乐家，以不同的方式思考声音，思考声音如何以不同的方式与世界联系起来，即使是非常小的世界
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
