p53 Geninin Sonifikasyonu

Öz

İnsanlık tarihinin belki de en büyük keşiflerinden birisi olan İnsan Genom Projesi'nin (Human Genome Project) genlerimizin sekanslarına bakıp haritalandırması, bilim dünyasında çığır açmış olmakla beraber disiplinlerarası çalışmaların da yoğunlaşması konusunda motive edici olmuştur. Son yıllarda DNA'nın müzik notalarına çevrilmesi bilim insanları için ilgi çekici hale gelmiş ve çok sayıda çalışmanın konusu olmuştur. DNA sonifikasyonu olarak da adlandırılan bu çalışmalarda müzik oluşturma sürecinde DNA kodonları, RNA kodonları veya bunlara karşılık gelen amino asitler referans alınarak farklı DNA müzik tercüme yöntemleri kullanılmıştır. Bu projede farklı bir algoritma kullanılarak p53 genine ait bir parçanın (İnsan p53 geni, ekzon 4 ve cds parçası) DNA sekansı temel alınarak bir müzikalite ortaya koyabilecek müziğinin yapılması amaçlanmıştır. Çalışmamızda daha az kodla daha hızlı gelişime olanak tanıması nedeniyle Python programlama dilinden yararlanılmıştır. İlgili genin nükleotitleri ikili kombinasyonlar halinde Python programlama dili ile nota değerleri ve ritim kalıplarıyla eşleştirilerek, MIDI ile notasyona çevrilmiş veriler, Cubase uygulaması içinde dijital ortamda farklı enstrümanların denenmesiyle seslendirilmiş ve animasyon hazırlanıp videoya dönüştürülmüştür. DNA müziğinin evrensel ve kolay uygulanabilir bir algoritmasının bulunması yolundaki çalışmaların Biyoloji bilimine ilgiyi artıracağını, çeşitli hastalıkların farmakolojik tedavisine Müzik Terapi ile katkıda bulunulmasına olanak sağlayacağını düşünmekteyiz.

Anahtar Kelimeler

• DNA
• gen
• protein
• müzik
• DNA sonifikasyon

The Sonification of the p53 Gene

Öz

The mapping of the sequences of our genes by the Human Genome Project, which is perhaps one of the greatest discoveries in human history, has been groundbreaking in the world of science, also motivated the intensification of interdisciplinary studies. In recent years, translating DNA into musical notes has become an interesting topic for scientists and has been the subject of numerous studies. In these studies, also known as DNA sonification, different DNA music translation methods have been used in the music creation process, referring to DNA codons, RNA codons, or the corresponding amino acids. In this project, a different algorithm was used to create music that could express musicality based on the DNA sequence of a segment of the p53 gene (human p53 gene, exon 4 and cds segment). Python programming language was used in this project because it allows for faster development with less code. The nucleotides of the relevant gene were matched with note values and rhythm patterns in binary combinations using Python programming language, and the data converted to notation with MIDI was played with different instruments in a digital environment within the Cubase application, and an animation was prepared and converted to video. We believe that the ongoing research aimed at developing a universal and easily applicable algorithm for DNA music will increase interest in the field of Biology and provide opportunities to contribute to the pharmacological treatment of various diseases through Music Therapy.

Anahtar Kelimeler

• DNA
• gene
• protein
• music
• DNA sonification

Kaynakça

1. Mehr SA, Singh M, Knox D, Ketter DM, Pickens-Jones D, Atwood S, et al. Universality and diversity in human song. Science. 2019;366(6468):eaax0868.
2. Longfellow HW. Outre-mer: A pilgrimage beyond the sea. New York: Harper; 1835.
3. Bernstein L. The unanswered question: Six talks at Harvard. Cambridge (MA): Harvard University Press; 2002.
4. Honing H, ten Cate C, Peretz I, Trehub SE. Without it no music: Cognition, biology and evolution of musicality. Philos Trans R Soc B Biol Sci. 2015;370:20140088.
5. Mehr SA, Krasnow MM. Parent-offspring conflict and the evolution of infant-directed song. Evol Hum Behav. 2017;38:674–684.
6. Hagen EH, Bryant GA. Music and dance as a coalition signaling system. Hum Nat. 2003;14:21–51.
7. Bregman AS. Auditory scene analysis: The perceptual organization of sound. Cambridge (MA): MIT Press; 1990.
8. Trainor LJ. The origins of music in auditory scene analysis and the roles of evolution and culture in musical creation. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2015;370:20140089.

9. Trainor LJ. The neural roots of music. Nature. 2008;453(7195):598–599.
10. Ball P. Facing the music. Nature. 2008;453:160–162.
11. Ailenberg M, Rotstein OD. An improved Huffman coding method for archiving text, images, and music characters in DNA. Biotechniques. 2009;47(3):747–754.
12. Takahashi R, Miller JH. Conversion of amino-acid sequence in proteins to classical music: Search for auditory patterns. Genome Biol. 2007;8(5):1–4.
13. Oberst T. Blind graduate student ‘reads’ maps using CU software that converts color into sound. Cornell Chronicle. 2005;36:5.
14. Miller JN. The Biochemists’ Songbook by Harold Baum. J Pharm Biomed Anal. 1983;1:379.
15. Tay NW, Liu F, Wang C, Zhang H, Zhang P, Chen YZ. Protein music of enhanced musicality by music style guided exploration of diverse amino acid properties. Heliyon. 2021;7(9):e07933.
16. Fesenmeier S. Coding DNA into music: An alternate way of analysis. 2015.
17. Bozdemir M. Makine çevirisi ile Türkçe sözel ifadelerin python sözdiziminin oluşturulması [Master’s thesis]. Bursa: Bursa Uludağ Üniversitesi; 2022.
18. Srinath KR. Python – the fastest growing programming language. Int Res J Eng Technol (IRJET). 2017;4(12):354–357.
19. Yüksel S. Tedavi almış kanserli çocuklarda bazal ve indüklenmiş DNA zincir kırıkları sıklığı, DNA onarım kapasitesi, oksidatif DNA hasarı ve antioksidan savunmanın değerlendirilmesi. 2011.
20. Langford S. Digital audio editing: Correcting and enhancing audio in Pro Tools, Logic Pro, Cubase, and Studio One. London: Routledge; 2013.
21. Rosa C, Cieri F, Antonucci I, Stuppia L, Gatta V. Music in DNA: From Williams syndrome to musical genes. Open J Genet. 2015;5:12–26.
22. Temple MD. Real-time audio and visual display of the Coronavirus genome. BMC Bioinformatics. 2020;21:431.
23. Larsen P, Gilbert J. Microbial bebop: Creating music from complex dynamics in microbial ecology. PLoS One. 2013;8(3):e58119.
24. Gena P, Strom C. A physiological approach to DNA music. In: Proceedings of the 4th Computers in Art and Design Education Conference; 2001; Glasgow.
25. Yener S. DNA ŞİFRELERİ ve GENETİK MÜZİK. Atatürk Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi. 2010;3(1).
26. İlgar K, Polat S, Bal AH. 432 Hz ve 440 Hz frekanslarının temel alınmasıyla seslendirilen Türk müziği sözlü eserlerinin duyum ve icra üzerindeki etkileri. İnönü Üniversitesi Kültür ve Sanat Dergisi. 2021;7(2):307–333.
27. Kantekin E, İrez S. Orta öğretim Fizik, Kimya, Biyoloji Dersi Öğretim Programlarının Bilimsel Okuryazarlık Boyutları Açısından İncelenmesi. Akdeniz Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi. 4(1):56–78.
28. Araç B. Müzik terapinin cerrahi yoğun bakım hastalarının yaşam bulgularına etkisi [Master’s thesis]. Malatya: İnönü Üniversitesi; 2012.
29. Gómez Gallego M, Gómez García J. Music therapy and Alzheimer's disease: Cognitive, psychological, and behavioural effects. Neurologia (English Edition). 2017;32(5):300–308.