Ah qu’il est doux, le son des protéines

''D’accord, ce n’est pas du Beethoven. Mais elle est fluide et plutôt jazzy, cette musique qui traduit sous forme de notes les millions de protéines existant dans la nature. “C’est plus éloquent qu’un apprentissage purement livresque”, explique Rie Takahashi, pianiste classique et microbiologiste à l’université de Californie à San Diego, qui a “musicalisé” les protéines avec un collègue, Jeffrey Miller. L’entreprise n’est pas nouvelle, mais les deux scientifiques ont obtenu une musique plus mélodieuse, plus rythmée et moins décousue que celle de leurs prédécesseurs. Les “notes” correspondent aux vingt acides aminés naturels à la base de toute protéine. L’idée est simple : attribuer une note à chaque acide aminé. La leucine, par exemple, sera un do, la sérine un ré, et ainsi de suite pour la totalité des vingt acides aminés.
Pour créer la musique d’une protéine, il suffit de retrouver la séquence d’acides aminés qui la composent et de les retranscrire en notes. Les tentatives précédentes avaient malheureusement produit des résultats fort peu mélodieux, à cause de brusques écarts de plus de 20 notes. “Ce n’est pas très agréable pour l’oreille d’avoir des notes qui sautent brusquement de plus de deux octaves”, dit Takahashi.
Pour contourner cette difficulté, Takahashi et Miller ont attribué un accord de trois notes à chaque acide aminé. Joués les uns après les autres, dans l’ordre de la séquence génétique, ces accords créent des harmonies produisant une musique beaucoup plus riche et intéressante. Les deux scientifiques ont un peu triché en attribuant à sept acides aminés de légères variations sur les accords déjà utilisés par les treize autres acides aminés. Ce stratagème a permis de réduire la fourchette mélodique des notes de base de vingt à treize, d’où des accords beaucoup moins acrobatiques.
Enfin, le tandem a réussi à attribuer des durées à chaque accord, ajoutant ainsi du rythme à la musique. Pour ce faire, Takahashi et Miller ont laissé de côté la protéine elle-même pour se référer au gène produisant cette protéine. La séquence d’acides aminés des protéines est fondée sur les codons, unités constituées de trois nucléotides.
Mais la nature a horreur de la simplicité, et chaque acide aminé peut être codé par plusieurs codons différents. Un acide aminé peut ainsi avoir jusqu’à quatre codons synonymes. Toutefois, la fréquence de ces codons dans l’ADN varie de manière très significative. Et Takahashi et Miller se sont servis de ces variations de fréquence pour attribuer des durées aux accords de chaque acide aminé.
Plus le codon est fréquent, plus la durée de l’accord est longue. Ainsi, l’accord d’un acide aminé codé par le codon le plus commun recevra la durée la plus longue, soit une ronde de quatre temps.
Le résultat final est une musique à la fois riche en harmonie et rythmée, avec moins d’écarts mélodiques. Rie Takahashi et Jeffrey Miller détaillent la transcription musicale de deux protéines dans la revue Genome Biology : la protéine ThyA, qui régule le niveau de thymidine – précurseur d’un constituant de l’ADN –, et la huntingtine, une protéine à l’origine de la maladie dégénérative de Huntington.
Les deux scientifiques proposent également sur leur site Internet un programme mis au point par leur collègue Frank Pettit pour transcrire en musique n’importe quelle séquence génétique grâce à leur algorithme.
A terme, assure Rie Takahashi, différents instruments pourraient être attribués à certaines protéines ou catégories de protéines, celles responsables de l’activation ou l’inibition de l’expression de gènes, par exemple, pour enrichir leur musique. “On pourrait associer les séquences promotrices aux cordes et les gènes aux instruments à vent, explique-t-elle. Ce serait une version biologique de Pierre et le Loup.”
Takahashi a prévu de donner un concert où elle jouerait des variations sur des protéines “musicalisées”. Elle travaille actuellement sur des versions de protéines prion responsables d’affections dégénératives comme la maladie de la vache folle ou sa variante humaine, la maladie de Creutzfeldt-Jakob''

Source: Courrier international