编者按：本文来自微信大众号“学术头条”（ID:SciTouTiao），作者：学术君，36氪经授权发布。

蛋白质在生射中的及其重要的效果显而易见，它是生命的柱石。而咱们机体内组成蛋白质的进程也是适当杂乱，不只涉及到氨基酸活化等一系列进程，还受体内各种生化物质的调控。此外，蛋白质杂乱的三维折叠结构，让想要人工组成蛋白质的科学家们也望而生畏。

当地时间 3 月 17 日，麻省理工学院科学家们给带来了一个新效果，他们经过将蛋白质的杂乱结构转化成曲谱，随后给予电脑一个种子序列，人工智能体系就能规划出一种自然界中从未见过的 “全新” 蛋白质。

他们发现这个 “全新” 蛋白质不只具有折叠结构，并且比较安稳。此外，这种 “全新” 蛋白在自然界中从未发现。能够说，该研讨为制作蛋白质供给了一种共同的办法。该研讨效果宣布在 APL Bioengineering 中。

该研讨作者，麻省理工学院的 Markus J. Buehler 表明，这样一种办法为制作全新的生物资料铺平了路途。比方人们在自然界中发现了一种蛋白酶，就能够终究靠这种办法改善催化功率或发生新的蛋白变异。

众所周知，氨基酸是构成蛋白质的基本单位，要想人工制作出蛋白质，要么仿照现有的蛋白质，要么手艺修改组成蛋白质的氨基酸序列，可是这两个进程都非常耗时，并且改动氨基酸序列后对整个蛋白质结构和功用会发生什么影响，也很难猜测。

“蛋白质一定有它自己的言语。” Buehler 说。鉴于此，该团队测验将蛋白质言语翻译成人们更简单了解的另一种办法 - 音乐，与音乐相同，蛋白质的结构也是分层的，在不同的长度或时间尺度上有不同的结构层次。

鉴于构成蛋白质的 20 种氨基酸，都有一个共同的振荡频率（量子化学理论核算），因而整个蛋白质的化学结构能够经过音乐理论中的音符、音量、旋律和节奏来描绘。

该团队已于上一年 6 月份成功开宣布一套能够将蛋白质分子结构转化为声响的体系，该研讨其时宣布在 ACS Nano 杂志。

该体系能够将自然界 20 种氨基酸转换成 20 个腔调的音节，也就是说，构成任何一种蛋白质的氨基酸序列都能转换成一串音符。而蛋白质杂乱的结构和功用信息也就编码在一段旋律的腔调、音量和持续时间等维度中。

经过音乐来规划由氨基酸组成的蛋白质

然后，研讨人员运用人工智能体系来研讨多种不同蛋白质发生的旋律，他们让人工智能体系在音乐序列中引进细小的改变，随后将声响翻译回相对应的氨基酸序列。在生成蛋白的进程中，不同音乐的改变可经过操控温度参数来完成。

经过这样的一个进程，研讨人员能够发明出现有蛋白质的变体，例如依据在自然界最强资料之一的蜘蛛丝中发现的一种蛋白质，来制作出不同于任何生物进化发生的更强壮的蛋白质。

而在今日宣布的这项研讨中，研讨人员运用蛋白质折叠办法发生的特定声响来练习人工智能体系，当体系学会了解折叠蛋白的杂乱言语后，他们给予体系一个种子序列，随后人工智能体系依据这个初始序列揣度并规划出一种 “全新” 蛋白。

那么这个 “全新” 的蛋白是不是真的存在与自然界中，是咱们知道的已知蛋白质呢？

该研讨团队经过将这个 “全新” 蛋白与一切现在已知蛋白信息的大型数据库进行比较，并运用一般形式剖析其分子动力学和特征，终究证明经过人工智能规划的 “全新” 蛋白在自然界中没有发现，并且这种 “全新” 蛋白质具有安稳的折叠结构。

此外，研讨人员发现，经过说明蛋白质的节奏和腔调，也有助于在古典音乐中发明新的作曲技巧，这个办法被 Buehler 称为 materiomusic。他表明，“在蛋白质数不计其数的进化进程中，自然界也给咱们供给了声响怎么组合的新思路”。

我们也能够一同听一下研讨人员组成的一些蛋白质音乐：

https://soundcloud.com/user-275864738

参考资料：

https://p031220.php

https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.5133026