Kvantinis tunelis daro DNR nestabilesnę


Daugelis biologų mano, kad keisti kvantiniai reiškiniai ląstelės viduje vaidina gana nereikšmingą vaidmenį. Tačiau neseniai atlikta teorinė cheminių ryšių, laikančių DNR kartu, analizė rodo, kad šie poveikiai gali pasireikšti daug dažniau, nei manyta anksčiau, ir būti pagrindinis genetinių mutacijų šaltinis.

Tyrėjai, vadovaujami Louie Slocombe iš Surėjaus universiteto Anglijoje, daugiausia dėmesio skyrė molekulinėms „bazėms“, sudarančioms laiptelius, jungiančius DNR dvigubas grandines ir vandenilio jungtį, susidariusią su protonu, laikančią dvi šių laiptelių puses. Jų teorinis modelis apėmė kvantinius efektus, leidžiančius protonui, sujungtam su baziniu citozinu vienoje grandinėje, spontaniškai „tuneliuoti“ ir prisijungti prie guanino bazės kitoje.

Tokia pakeista bazinė pora, žinoma kaip tautomeras, gali greitai grįžti į pradinį išdėstymą. Bet jei protonas negrįžta iki to laiko, kai atsiskiria dvi DNR grandinės (pirmasis DNR replikacijos žingsnis), citozinas gali prisijungti prie kitos bazės, adenino, o ne guanino. Šis nenatūralus poravimas sukuria mutaciją.

Nuo šeštojo dešimtmečio DNR struktūros atradimo mokslininkai žinojo, kad bazių poros teoriškai gali gaminti tautomerus. Tačiau jie manė, kad kvantinis tunelis turėtų mažai reikšmės kaip mutacijų generatorius, nes šių fizinių būsenų gyvavimo laikas yra nepaprastai trumpas.

Tyrėjų modelis pranešė in Ryšių fizika, tačiau rodo, kad kvantinis procesas vyksta taip dažnai, kad bet kuriuo metu ląstelės genome gali būti šimtai tūkstančių tautomerų. Taigi, net jei šios struktūros yra trumpalaikės, tiek daug jų atsiranda taip dažnai, kad tampa potencialiai turtingu mutacijų šaltiniu. Šis modelis rodo, kad kvantinis-mechaninis nestabilumas „gali atlikti daug svarbesnį vaidmenį DNR mutacijoje, nei buvo pasiūlyta iki šiol“, rašo autoriai. Komanda stebisi, kaip specifiniai taisymo mechanizmai susidoroja su tokiomis kvantinėmis klaidomis, atsižvelgiant į tai, kad numatomas tautomerų skaičius yra tūkstančius kartų didesnis nei bendras kiekvienos žmogaus kartos mutacijų skaičius.

Šis darbas potencialiai galėtų „padengti kelią tirti įvairius DNR ir ląstelės membranos kvantinio tunelio procesus, kurie gali turėti esminės reikšmės molekulinei biologijai“, – sako Sabanci universiteto Nanotechnologijų tyrimų ir taikymo centro Stambule mokslininkas Gizemas Çelebi Torabfamas. studijavo kvantinį tuneliavimą, bet nedalyvavo šiame darbe. “Be to, turėtume apsvarstyti ypač greitą perdavimą tarp dviejų DNR bazių įprastų ligų patogenezėje.”

Leave a Comment

Your email address will not be published.