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

У позвоночных нашлось семь поводов поесть фекалий У позвоночных нашлось семь поводов поесть фекалий

Пищевую копрофагию у позвоночных животных можно разделить на семь категорий

N+1
«Будь сильным как лев». Как научить детей противостоять буллингу «Будь сильным как лев». Как научить детей противостоять буллингу

Как учить детей вести себя в конфликтных ситуациях — отрывок из книги

СНОБ
Напряженное слушание заставило людей напрячь ушные мышцы Напряженное слушание заставило людей напрячь ушные мышцы

Как ушные мышцы, отвечающие за шевеление ушей, реагируют на напряженное слушание

N+1
В черепе единственной ночной дневной хищной птицы не нашлось адаптаций к ночному образу жизни В черепе единственной ночной дневной хищной птицы не нашлось адаптаций к ночному образу жизни

У чернополосого коршуна не удалось обнаружить адаптаций к ночному образу жизни

N+1
Как уговорить близкого с зависимостью обратиться за помощью: 6 верных шагов Как уговорить близкого с зависимостью обратиться за помощью: 6 верных шагов

Пошаговый план действий для родственников человека с зависимостью

Psychologies
7 крутых маринадов для шашлыка, которые вам точно пригодятся на майских праздниках 7 крутых маринадов для шашлыка, которые вам точно пригодятся на майских праздниках

Мясо само себя не приготовит: собрали для вас семь вкусных шашлычных маринадов

Популярная механика
Тёмная материя Тёмная материя

Шоколадные скульптуры шефа Николя Клуазо

Robb Report
Эталонные блондинки, которые прославились благодаря своему интеллекту Эталонные блондинки, которые прославились благодаря своему интеллекту

Опровергаем популярное заблуждение насчет блондинок!

Maxim
Небезопасный шопинг Небезопасный шопинг

3 проблемы, с которыми ты можешь столкнуться при онлайн-покупках

Лиза
7 простых приемов, которые сразу помогут выглядеть и чувствовать себя моложе 7 простых приемов, которые сразу помогут выглядеть и чувствовать себя моложе

Как замедлить старение?

VOICE
«Лаборатория химических историй. От электрона до молекулярных машин»: Рассказ о главных достижениях химии «Лаборатория химических историй. От электрона до молекулярных машин»: Рассказ о главных достижениях химии

Почему одни вещества становятся мягкими, а другие твердеют?

N+1
«Со всем, что мы вытеснили, нам придется встретиться лицом к лицу» «Со всем, что мы вытеснили, нам придется встретиться лицом к лицу»

Василиса Кузьмина о байопике Ники Турбиной и конце девяностых

Weekend
Любительский разряд Любительский разряд

Как марафоны и регаты стали площадками для нетворкинга?

Forbes Life
Украшенный головной убор бронзового века назвали приданым и связали с охранной магией Украшенный головной убор бронзового века назвали приданым и связали с охранной магией

Археологи исследовали набор бронзовых украшений из погребения срубной культуры

N+1
Чем полезен шалфей и как добавить его в рацион Чем полезен шалфей и как добавить его в рацион

Нужно ли вам купить шалфей прямо сейчас?

РБК
Герои блокады, наступления и «штабные»: автомобили, которые помогли приблизить Победу Герои блокады, наступления и «штабные»: автомобили, которые помогли приблизить Победу

У каждого участника Великой Отечественной было свое орудие

Вокруг света
Что почитать о мультивселенных: 3 ярких фантастических романа о параллельных мирах Что почитать о мультивселенных: 3 ярких фантастических романа о параллельных мирах

Романы о множественных реальностях

ТехИнсайдер
Пирамида Маслоу Пирамида Маслоу

Как понимание основных потребностей поможет добиться успеха

Лиза
Спокойной ночи. Как улучшить качество сна Спокойной ночи. Как улучшить качество сна

Как повысить качество сна и в итоге начать чувствовать себя лучше

СНОБ
5 вопросов о сердце и стрессе 5 вопросов о сердце и стрессе

Можно ли предотвратить влияние стресса на организм? Отвечает эксперт

Здоровье
Путь к океану Путь к океану

Если вы хотите узнать Кению, надо проехать хотя бы полстраны

Вокруг света
«Научиться дышать под водой» «Научиться дышать под водой»

В чем искать смысл, когда приходится ставить под сомнение ценность бытия?

Psychologies
Лиризм, гротеск, музыкальный вкус: 7 причин, почему Паоло Соррентино — один из лучших режиссеров современности Лиризм, гротеск, музыкальный вкус: 7 причин, почему Паоло Соррентино — один из лучших режиссеров современности

Почему Паоло Соррентино — один из лучших авторов авторов европейского арт-кино

Правила жизни
5 упражнений, которые помогут снять боли в спине: разгрузка для тех, кто ведет сидячий образ жизни 5 упражнений, которые помогут снять боли в спине: разгрузка для тех, кто ведет сидячий образ жизни

Простые упражнения, которые помогут расслабить позвоночник

ТехИнсайдер
Черное дело Черное дело

Традиционное – не значит устаревшее, считают Елена и Олег Малышевы

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
Старение замедлилось: английские ученые протестировали на мышах «средство для вечной молодости» Старение замедлилось: английские ученые протестировали на мышах «средство для вечной молодости»

Трансплантация кишечных микробов замедлила старение у пожилых грызунов

Вокруг света
Высота сиденья, регулировка спинки и колёсики: как выбрать офисный стул домой Высота сиденья, регулировка спинки и колёсики: как выбрать офисный стул домой

Выбираем эргономичный офисный стул

VC.RU
Как получить стартап-визу в Европе: советы основателя сервиса Relocode Как получить стартап-визу в Европе: советы основателя сервиса Relocode

Главное из выпуска подкаста «Либо выйдет, либо нет»: получение стартап-визы

VC.RU
Неожиданные привычки, которые выдают в тебе интеллектуала Неожиданные привычки, которые выдают в тебе интеллектуала

Возможно, ты интеллектуал

Maxim
Открыть в приложении