Аутомеризация пары нуклеотидов должна встречаться на четыре порядка чаще

N+1Наука

Квантовое туннелирование вызвало мутации в ДНК благодаря взаимодействию с окружением

Марат Хамадеев, Полина Лосева

Louie Slocombe et al. / Communications Physics, 2022

Междисциплинарная команда из биолога, химика и физика изучила влияние эффектов квантового туннелирования на появление мутаций в паре «Г — Ц» молекулы ДНК. Они усовершенствовали теоретический подход к описанию таутомеризации пары, приняв во внимание квантовый характер не только самой реакции, но и взаимодействия системы с окружением, в частности, диссипации и декогеренции. В результате авторы выяснили, что старые модели на четыре порядка недооценивали вероятность возникновения мутации в ДНК. Исследование опубликовано в Communications Physics.

Двойная спираль ДНК построена таким образом, чтобы случайно заменить один нуклеотид на другой было практически невозможно. Пары «аденин — тимин» («А — Т») и «гуанин — цитозин» («Г — Ц») одинаковы по размеру, и если на одной цепи окажется неподходящее азотистое основание, пара нуклеотидов получится слишком большой или слишком маленькой — и ее быстро заметят и заменят белки системы репарации. Тем не менее, мутации в ДНК регулярно происходят, и механизмы этого процесса до сих пор не вполне понятны.

Один из них предложили еще Уотсон и Крик в своей статье 1953 года — той самой, в которой они впервые описали модель двойной спирали. Они рассуждали так. Две цепи ДНК держатся друг за друга с помощью водородных связей — атомы водорода на одном нуклеотиде с частичным положительным зарядом притягиваются к атомам кислорода или азота на другом нуклеотиде с частичным отрицательным зарядом. И можно себе представить, что атом водорода «перепрыгнет» на другую сторону связи, с одного нуклеотида на другой. Получится необычный нуклеотид с лишним водородом. А если так сделают два водорода сразу, в противоположных направлениях, то получится таутомерный нуклеотид — с тем же набором атомов, что и раньше, но один из водородов окажется не на своем месте.

Схематическое изображение реакции переноса протонов в паре «Г − Ц». (a) Исходная пара нуклеотидов, (b) энергетический максимум по координате реакции, (c) пара таутомерных нуклеотидов. Атомы водорода показаны белым цветом, азота — синим, углерода — серым, а кислорода — красным. Louie Slocombe et al. / Communications Physics, 2022

Дальше, перед делением клетки, фермент ДНК-полимераза копирует ДНК: разделяет цепи и к каждой достраивает пару. И можно себе представить, что к таутомерному нуклеотиду полимераза подберет необычную пару. И вместо «Г — Ц», например, получится «Г* — Т». А в следующем раунде деления полимераза снова будет достраивать пары к нуклеотидам, и напротив Т окажется А. Так, предполагали Уотсон и Крик, могут появляться мутации.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

«История Сопротивления во Франции: 1940-1944» «История Сопротивления во Франции: 1940-1944»

Как немцы выслеживали участников подполья во время Сопротивления во Франции

N+1
Возвращение королей. Ультралюкс из прошлого, возрожденный в наши дни Возвращение королей. Ультралюкс из прошлого, возрожденный в наши дни

Кто и зачем возвращает забытые супербренды Delage и Hispano-Suiza

РБК
Анафилаксию при пищевой аллергии у мышей объяснили наследственностью Анафилаксию при пищевой аллергии у мышей объяснили наследственностью

Ученые разобрались в природе анафилактического шока при пищевой аллергии

N+1
Завтрак на балконе Завтрак на балконе

Волнующая история любви Александра Бенуа и Анны Кинд

Караван историй
Тайна «пляжного тела» Тайна «пляжного тела»

«Пляжное тела»: почему оно есть у всех и в то же время не существует

VOICE
Валерия Чекалина: «Потребности в еще большем количестве денег у меня нет» Валерия Чекалина: «Потребности в еще большем количестве денег у меня нет»

Почему все летят рожать за границу и как жить в условиях блокировок

ЖАРА Magazine
«Холодная американская машина»: кто пострадает от банкротства «дочки» Google в России «Холодная американская машина»: кто пострадает от банкротства «дочки» Google в России

Российская «дочка» Google решила начать процедуру банкротства

Forbes
То навзничь, то ничком То навзничь, то ничком

Сколько загадок таится в удивительном слове…

Наука и жизнь
Манкала: африканская игра, которая покорила мир Манкала: африканская игра, которая покорила мир

Есть игра, которая вся, от начала до конца, является прикладной математикой

ТехИнсайдер
От 12 дней до 22 месяцев: удивительные сроки беременности в мире животных От 12 дней до 22 месяцев: удивительные сроки беременности в мире животных

Кому из детенышей не терпится появиться на свет?

Вокруг света
13 сервисов, где нейросеть улучшает качество и разрешение фото 13 сервисов, где нейросеть улучшает качество и разрешение фото

Хотите улучшить качество фотографий? На помощь придут современные технологии

CHIP
Зачем миллиардер из Австралии мечтает провести 20 000 км кабелей по всей Земле Зачем миллиардер из Австралии мечтает провести 20 000 км кабелей по всей Земле

Как Майк Кэннон-Брукс пытается заставить AGL отказаться от использования угля

Forbes
Лунный грунт плохо подошел для выращивания резуховидок Лунный грунт плохо подошел для выращивания резуховидок

Растения в лунном грунте испытывали сильный стресс и медленно развивались

N+1
Суперфуд из болота: 4 удивительных свойства клюквы Суперфуд из болота: 4 удивительных свойства клюквы

Маленькие красные плоды — настоящий кладезь полезных веществ

Вокруг света
6 проблем с поведением у детей, которые нельзя игнорировать 6 проблем с поведением у детей, которые нельзя игнорировать

На некоторые поступки детей нельзя закрывать глаза

Psychologies
Сказка для взрослых, тайный книжный клуб и новая жизнь пчел: 5 воодушевляющих романов Сказка для взрослых, тайный книжный клуб и новая жизнь пчел: 5 воодушевляющих романов

Книги о том, как люди преодолевают любые невзгоды

СНОБ
Гиперэкстензия: как правильно выполнять упражнение на тренажерах и дома Гиперэкстензия: как правильно выполнять упражнение на тренажерах и дома

Что такое гиперэкстензия и почему она необходима при сидячем образе жизни?

РБК
Неожиданные привычки, которые выдают в тебе интеллектуала Неожиданные привычки, которые выдают в тебе интеллектуала

Возможно, ты интеллектуал

Maxim
6 простых шагов к счастью 6 простых шагов к счастью

Как создать рецепт счастья?

Psychologies
В краю мамонтов и алмазов: как живут люди в одном из самых северных поселений России В краю мамонтов и алмазов: как живут люди в одном из самых северных поселений России

Как живет население Хатанги?

Вокруг света
«Все врут»: кому выгодны фейковые новости? «Все врут»: кому выгодны фейковые новости?

Кому нужны фейковые новости?

Psychologies
Как тренироваться после 40 лет? Как тренироваться после 40 лет?

Оставаться активным и спортивным с возрастом не только можно, но и нужно

Maxim
Как настроить Yandex Pay: понятная инструкция со скриншотами Как настроить Yandex Pay: понятная инструкция со скриншотами

Как добавить карту в Yandex Pay и настроить быстрое оформление заказа?

CHIP
Человек, который сдвинул континенты: невероятные экспедиции Альфреда Вегенера Человек, который сдвинул континенты: невероятные экспедиции Альфреда Вегенера

Альфред Вегенер: «Полярный исследователь обязан быть героем»

Вокруг света
«Мне мучительно стыдно, что я вернулся живым»: история солдата, для которого война растянулась на 30 лет «Мне мучительно стыдно, что я вернулся живым»: история солдата, для которого война растянулась на 30 лет

Сёити Ёкои — один из последних, кто вернулся к мирной жизни после Второй мировой

Вокруг света
Всемирный фарватер Всемирный фарватер

Как люди путешествовали, когда не было авиасообщения

Вокруг света
Любовь выжившего Любовь выжившего

Жизнь, вина и смерть Роми Шнайдер

Weekend
Вид с мостика Вид с мостика

Что может узнать о жизни миллиардеров капитан суперъяхты

Forbes
Меркель как подруга и начальница. Отрывок из книги о первой женщине-канцлере Меркель как подруга и начальница. Отрывок из книги о первой женщине-канцлере

Каково дружить с Ангелой Меркель — отрывок из книги

СНОБ
Какая религия самая распространенная в мире: в это сложно поверить Какая религия самая распространенная в мире: в это сложно поверить

Какие из самых популярных верований являются наиболее распространенными в мире?

ТехИнсайдер
Открыть в приложении