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

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
Вот как сахар влияет на ваш мозг: последствия употребления «белого яда» Вот как сахар влияет на ваш мозг: последствия употребления «белого яда»

Белый яд: такое же прозвище справедливо дать и сахару. Вот почему

ТехИнсайдер
Какие БАДы работают при депрессии: исследование Какие БАДы работают при депрессии: исследование

Насколько безрецептурные пищевые добавки полезны для облегчения депрессии

ТехИнсайдер
Синдром ежика Орфея, или Как не стать хулиганом Синдром ежика Орфея, или Как не стать хулиганом

Для чего дети устраивают дебош в школе и дома и как этого избежать

СНОБ
От Чувака до Гарфилда: 13 киногероев, которые сделали лень культовой От Чувака до Гарфилда: 13 киногероев, которые сделали лень культовой

Киногерои, чье бездействие стало зеркалом тревог и надежд целых поколений

Правила жизни
Подвески из Оленеостровского могильника изготовили из человеческих костей Подвески из Оленеостровского могильника изготовили из человеческих костей

Палеозоологи исследовали артефакты из Карелии возрастом около 8000 лет

N+1
5 главных фактов о язве желудка, которые важно знать всем 5 главных фактов о язве желудка, которые важно знать всем

Откуда берется язва желудка, как ее не допустить и эффективнее всего лечить

Лиза
Как самолеты взлетают Как самолеты взлетают

Как устроены самолеты с вертикальными взлетом и посадкой

ТехИнсайдер
Роман «наследника Маркеса»: как преодолевали травмы в Колумбии после Пабло Эскобара Роман «наследника Маркеса»: как преодолевали травмы в Колумбии после Пабло Эскобара

Отрывок из книги современного колумбийского писателя «Звук падающих вещей»

Forbes
«Оккульттрегер» Сальникова: бытовая фантасмагория о херувимах и демонах на Урале «Оккульттрегер» Сальникова: бытовая фантасмагория о херувимах и демонах на Урале

Отрывок из городского фэнтези Алексея Сальникова «Оккульттрегер»

Forbes
Маску на себя: почему не стоит забывать о собственных чувствах Маску на себя: почему не стоит забывать о собственных чувствах

Почему обращаться к помощи — не стыдно, а правильно

РБК
Элоди Харпер: «Дом волчиц». Исторический роман о судьбе женщины на фоне готовых к гибели Помпей Элоди Харпер: «Дом волчиц». Исторический роман о судьбе женщины на фоне готовых к гибели Помпей

До извержения Везувия Помпеи живут беззаботной жизнью. Отрывок из книги

СНОБ
Брачная окраска завезенных на Гавайи хамелеонов стала ярче в отсутствие хищников Брачная окраска завезенных на Гавайи хамелеонов стала ярче в отсутствие хищников

Самцы хамелеонов Джексона окрашиваются в более яркие цвета, чем их сородичи

N+1
Как питаться, чтобы избежать рака Как питаться, чтобы избежать рака

Питание, которое снизит риск онкологического заболевания

Psychologies
Кино эпохи замещения Кино эпохи замещения

«Святым тут не место»: версия Пола Шрейдера, которую мы заслужили

Weekend
Петербургский отельер — о том, как сделать премиум-отель из коммуналок Петербургский отельер — о том, как сделать премиум-отель из коммуналок

Отельер Юнис Теймурханлы — о потребности постоянно находиться в гостинице

РБК
Орел и менора: почему россияне выбирают Израиль для второго гражданства Орел и менора: почему россияне выбирают Израиль для второго гражданства

Почему соотечественников тянет в Израиль и как получить второе гражданство?

Forbes
Физики увидели гигантскость ионизированных ридберговских молекул Физики увидели гигантскость ионизированных ридберговских молекул

Размер ионизированных ридберговских молекул составил примерно четыре микрометра

N+1
Изотопы цинка указали на конкуренцию между мегалодоном и большой белой акулой Изотопы цинка указали на конкуренцию между мегалодоном и большой белой акулой

Конкуренция могла быть одной из причин вымирания мегалодона

N+1
Вам письмо Вам письмо

В Антарктиде, на Эвересте, под водой – самые необычные почтовые отделения мира

Вокруг света
Знания спасут мир: 5 книг, которые помогут избежать конфликтов с окружающими людьми Знания спасут мир: 5 книг, которые помогут избежать конфликтов с окружающими людьми

Как научиться эмпатии и эффективно взаимодействовать с другими?

ТехИнсайдер
Элитная подача Элитная подача

Почему большой теннис уже 20 лет считается в России элитарным спортом?

Forbes Life
Секс на природе Секс на природе

О прелестях секса на заросшем берегу

СНОБ
«Научиться дышать под водой» «Научиться дышать под водой»

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

Psychologies
21 килограмм: как выглядят самые толстые коты в мире 21 килограмм: как выглядят самые толстые коты в мире

Должно ли хорошего кота быть много?

VOICE
Вращая «колесо смерти»: секрет нашего самого грозного врага среди болезней Вращая «колесо смерти»: секрет нашего самого грозного врага среди болезней

«Колесо смерти», собрание из десяти определяющих характеристик болезни

Вокруг света
Как мужчине одеваться после сорока, чтобы не выглядеть нелепо Как мужчине одеваться после сорока, чтобы не выглядеть нелепо

С возрастом кое-какие элементы гардероба следует менять и обновлять

Maxim
Мастер рассказал, как выбрать подходящий кухонный нож и не прогадать Мастер рассказал, как выбрать подходящий кухонный нож и не прогадать

Каким должен быть кухонный нож

ТехИнсайдер
Числа не от мира сего: о чем до сих пор спорят математики? Числа не от мира сего: о чем до сих пор спорят математики?

Споры о культурном значении математики переживают острую фазу

Вокруг света
Дочки советских актрис, которые не унаследовали красоту и талант матерей Дочки советских актрис, которые не унаследовали красоту и талант матерей

Иногда яблоко от яблони падает дальше обычного

VOICE
Открыть в приложении