Пятница 01 июля 2022 года

 

Вы здесь:  Главная» Все новости» Наука» Странный квантовый туннельный эффект может объяснить спонтанные мутации ДНК


Странный квантовый туннельный эффект может объяснить спонтанные мутации ДНК

Суббота, 07 Мая 2022 09:45

Мутации ДНК могут быть вызваны довольно странным, но хорошо известным квантовым механизмом, называемым туннелированием. Это бросает вызов представлению о том, что квантовое поведение не происходит в живых клетках и может сильно повлиять на наше понимание генетических мутаций.

 

ДНК хранит секреты жизни на земле. Его уникальная структура позволяет хранить, кодировать и преобразовывать химические сообщения в биологический материал и информацию. Эти генетические инструкции позволяют организмам воспроизводить, восстанавливать и передавать генетическую информацию от одного поколения к другому – и для этого ДНК должна реплицироваться.

 

За миллионы лет репликация ДНК стала чрезвычайно эффективной, редко совершая ошибки, поскольку существуют определенные механизмы "проверки" и "ремонта" для предотвращения потенциально вредных мутаций. Это не означает, что репликация ДНК невосприимчива к ошибкам – некоторые спонтанные мутации действительно происходят. Наше понимание механизма таких мутаций пока остается не полным.

 

Сообщая в журнале Nature Communications Physics, физики и химики из Университета Суррея говорят, что обнаружили возможный механизм.

 

“Уотсон и Крик размышляли о существовании и важности квантово-механических эффектов в ДНК более 50 лет назад, однако механизм был в значительной степени упущен из виду”, - говорит профессор Джим Аль-Халили в своем заявлении.

 

ДНК имеет двойную спиральную структуру – две нити генетического кода, содержащие четыре химических основания: тимин (T), аденин (A), гуанин (G) и цитозин (C). Эти химические основания имеют очень специфические способы взаимодействия и связывания друг с другом: T всегда связан с A, тогда как G всегда с C.

 

Существует два типа связей, которые удерживают спираль ДНК вместе: ковалентные взаимодействия и водородные связи между парами оснований. Когда происходит нарушение между этими связями, это может нарушить правило спаривания пар оснований и привести к неправильному основанию, вызывающему несоответствие и возможную мутацию.

 

В новом исследовании ученые обнаружили, что некоторые из этих несоответствий и модификаций ДНК могут возникать из-за квантового эффекта, известного как туннелирование, когда определенные частицы, такие как протоны, могут перепрыгивать через энергетический барьер, чтобы получить доступ к "запрещенной" области, где протон не будет найден нормально.

 

Ранее предполагалось, что квантовое поведение может быть невозможно в живых клетках из-за теплой среды.

 

“Биологи обычно ожидают, что туннелирование будет играть значительную роль только при низких температурах и в относительно простых системах. Поэтому они имели тенденцию сбрасывать со счетов квантовые эффекты в ДНК. В нашем исследовании мы считаем, что доказали, что эти предположения не верны ”, - говорит доктор Марко Сакки.

 

Используя сложные системы компьютерного моделирования, команда обнаружила, что протоны в атомах пар оснований ДНК могут использовать механизм туннелирования для очень быстрого перехода в разные области – иногда к противоположному основанию ДНК, где они прыгают взад и вперед между водородными связями. Когда эти протоны делают это, они могут иногда попадать на неправильную сторону основания, когда спираль ДНК начинает раскручиваться до начала репликации.

 

“Протоны в ДНК могут туннелировать вдоль водородных связей в ДНК и изменять основания, которые кодируют генетическую информацию. Модифицированные основания называются "таутомерами " и могут пережить процессы расщепления ДНК и репликации, вызывая "ошибки транскрипции " или мутации”, - подтверждает доктор Луи Слокомб, который выполнил эти вычисления во время своей докторской диссертации.

 

Эти результаты показывают, что квантовое туннелирование играет важную роль в мутациях ДНК и может изменить наше понимание, а также иметь далеко идущие последствия для генетических моделей мутаций в будущем.

 

Яндекс.Дзен

Иванов Дмитрий Опубликовано в Наука   Теги Новости
Главное за сутки
На Западе начали готовить общественное мнение к победе России На Западе начали готовить общественное мнение к победе России «Этого недостаточно. Пять причин, почему Россия побеждает». Статья под таким заголовком была опубликована 28 июня во влиятельном немецком издании Die Welt. Ее автор – профессор Мартин ван Кревельд, занимающийся, среди…
Российский рубль попал в уникальные обстоятельства Российский рубль попал в уникальные обстоятельства Российская валюта укрепилась столь сильно, что это перестало приносить выгоду государству – наоборот, возник целый ряд проблем и даже предвестники кризиса. Почему этим особенно недовольно Минэкономразвития, какими сложностями избыточно крепкий…
Чем отличается блокада Шпицбергена от блокады Калининграда Чем отличается блокада Шпицбергена от блокады Калининграда «Надо бы собрать всю имеющуюся в наличии эскадру, включая подводные лодки, да поехать в этот чертов Баренцбург, оставив там ограниченный военный гарнизон». Такой рецепт преодоления введенной Норвегией блокады российских жителей…
Интернет и СМИ
Читайте также
Ученые создали саранчу-киборга, способную чувствовать запах рака Ученые создали саранчу-киборга, способную чувствовать запах рака Американские ученые, представляющие Мичиганский университет, описали новый метод диагностики рака ротовой полости. Как пишет портал bioRXiv, ученые создали саранчу-киборга, которая может чувствовать запах рака. Выяснилось, что мозг саранчи по-разному воспринимает…
Суперземли могут быть обитаемыми в течение десятков миллиардов лет Суперземли могут быть обитаемыми в течение десятков миллиардов лет Находясь на значительном удалении от материнской звезды, массивные экзопланеты класса суперземель могут сохранять условия для развития жизни на протяжении десятков миллиардов лет. Как пишет издание Nature Astronomy, к такому выводу…
Мыши, крысы и кролики оказались родственниками человека по новой технологии ДНК Мыши, крысы и кролики оказались родственниками человека по новой технологии ДНК Генетики представили новую технологию ДНК, которая серьезно меняет генеалогические древа многих видов. Как сообщает издание The Conversation, технология позволила причислить к одной группе не только людей и приматов, но и…
Тема дня
Чем отличается блокада Шпицбергена от блокады Калининграда Чем отличается блокада Шпицбергена от блокады Калининграда

«Надо бы собрать всю имеющуюся в наличии эскадру, включая подводные лодки, да поехать в этот чертов ...

Фото
Гора Ольга (Ката-Тьюта) в Австралии Гора Ольга (Ката-Тьюта) в Австралии

Гора Ольга (Ката-Тьюта) находится в Национальном парке Австралии Улуру-Ката-Тьюта и состоит из 36 ма...

Опрос

Как быстро Финляндия и Швеция вступят в НАТО?

В ближайшие недели - 7.6%
Процесс затянется на несколько месяцев - 29.1%
Передумают и в обозримой перспективе не вступят - 45.1%

Всего голосов:: 381

 

Анекдот дня

Ох уж эта тонкая грань между выбросить и может пригодится...

Еще »
Комментарии для сайта Cackle

Пес Кайтус нашел самое большое сокровище в Польше за последнюю сотню лет
Уфолог утверждает, что обнаружил на Марсе «гробницу», похожую на египетские пирамиды
Infox
СМИ2
Последние комментарии
 

Мы на одноклассниках
 

 

МЫ ВКОНТАКТЕ

Свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-83392 от 07.06.2022, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи,

информационных технологий и массовых коммуникаций. При использовании, полном или частичном цитировании материалов

planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с точкой зрения редакции.