¿Cómo suena el ADN? Usando la música para desbloquear los secretos del código genético

Mark Temple , Universidad de Sydney Occidental

He estado estudiando biología molecular durante muchos años. También tengo un gran interés en la música, ya que toqué con la banda pop de Sydney, The Hummingbirds. Por lo general, hay poca superposición entre estas dos actividades, pero recientemente me di cuenta de personas que usan secuencias de ADN para crear música.

Esto se llama sonificación. Las personas que hacen esto generalmente tratan las secuencias de ADN como patrones aleatorios para crear música con un sonido agradable. Pero, ¿y si usáramos notas musicales para descubrir algo útil sobre las secuencias de ADN , como dónde ocurren las mutaciones?

Así que me puse mi sombrero de codificación e ideé una herramienta que convierte una secuencia de ADN en un flujo de audio. Los resultados se publicaron recientemente en la revista BMC Bioinformatics .

Escucha la diferencia

El ADN actúa como una plantilla para la producción de proteínas en nuestro cuerpo. Una secuencia de ADN es una cadena larga y continua formada por solo cuatro bases químicas denominadas G, A, T o C. Se repiten en varios patrones definidos para formar un gen. Muchos genes son idénticos en secuencia dentro de una especie; es decir, de persona a persona, o de virus a virus.

Pero a veces una de las bases químicas en secuencia es diferente del patrón habitual; esto se denomina mutación y puede indicar un error que podría crear problemas para la persona o el microorganismo involucrado.

En mi herramienta de audio en línea, cualquier cambio en una secuencia de ADN repetitiva debido a una mutación da lugar a un cambio de sonido muy característico.

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Para darle una idea de lo que estoy hablando, aquí hay una secuencia de ADN de prueba artificial en mi herramienta de audio en línea que consiste en una serie de G:

Una secuencia GGG de ADN de prueba artificial.
DNASonification/Mark Temple , proporcionado por el autor (sin reutilización) 626 KB (descargar)

Por el contrario, aquí hay una secuencia de ADN de prueba artificial que incluye una mutación:

Una secuencia de ADN de prueba artificial con mutación.
DNASonification/Mark Temple , proporcionado por el autor (sin reutilización) 574 KB (descargar)

En esta secuencia de ADN natural, un cambio en el sonido repetitivo de aproximadamente 0,13 indica un cambio sutil (una mutación) en la secuencia en ese lugar:

Codificando los codones

En la vida real, por supuesto, las secuencias de ADN son más complejas que eso. Para empezar, las secuencias de ADN reales incluyen codones. Un codón es una secuencia de tres bases que se unen para crear una unidad de información de ADN. Un codón dirige un bloque de construcción conocido como “aminoácido” en una proteína. En la naturaleza, los codones especiales marcan los puntos de inicio y fin de los genes. En mi enfoque, estos codones especiales se utilizan para iniciar y detener el audio.

No se pretende que pueda escuchar una nota y relacionarla con un codón en particular, sin embargo, el paisaje del audio es característico de la secuencia subyacente (como puede escuchar en los ejemplos).

Entonces, ¿cómo suena todo esto cuando aplicas mi sistema de sonificación a una pieza real de ADN que produce una proteína?

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Tomemos, por ejemplo, una secuencia de ADN humano  que codifica una proteína (para los expertos de la audiencia, es la proteína RAS la que a menudo está involucrada en el cáncer). Así es como se vería cuando se expresa tradicionalmente en forma escrita:

Secuencia Ras humana.
Sonificación de ADN/Mark Temple

Y así es como suena en mi herramienta de audio en línea:

Human Ras cDNA (resaltar STOP START)
DNASonification/Mark Temple , proporcionado por el autor (sin reutilización) 3,02 MB (descargar)

La secuencia de codificación anterior siempre tiene un instrumento tocando (el que realmente codifica la proteína).

Por último, cuando “sonifiqué” algunas secuencias que codifican componentes importantes de ARN de las células (no proteínas), puede escuchar períodos de silencio en el audio, a menudo intercalados con sonidos de percusión para que pueda escuchar puntos donde hay codones de parada:

Normalmente, los científicos dependen en gran medida de la inspección visual de las secuencias de ADN para descubrir sus secretos. La sonificación por sí sola no pretende sustituir la inspección visual sino complementarla, del mismo modo que el color puede resaltar las propiedades de una secuencia de ADN.

Fuera de los rigores de la investigación del ADN, existe un gran interés dentro de la comunidad por comprender mejor cómo las secuencias de ADN determinan nuestra forma física y cómo las mutaciones que acumulamos en el ADN con el tiempo afectan nuestra salud.

La conversaciónCon suerte, escuchar audio derivado del ADN puede ayudar a los científicos a comprender mejor cómo funciona la biología celular.

Mark Temple , Profesor de Biología Molecular, Universidad de Western Sydney

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation . Lea el artículo original .

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