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

«Я понял Японию. От драконов до покемонов» «Я понял Японию. От драконов до покемонов»

Как японцы видят общество вокруг себя

N+1
От жимолости до гортензии От жимолости до гортензии

8 декоративных кустарников, которые хорошо растут в тени

Лиза
Американец начал употреблять бром по совету ChatGPT и заработал психоз Американец начал употреблять бром по совету ChatGPT и заработал психоз

Мужчина заработал психоз после совета ChatGPT

N+1
5 продуктов, которые улучшают циркуляцию крови: спасение для сердца и сосудов 5 продуктов, которые улучшают циркуляцию крови: спасение для сердца и сосудов

Что купить в магазине, чтобы улучшить циркуляцию крови?

ТехИнсайдер
Завтрак с Сократом Завтрак с Сократом

Философия повседневной жизни

kiozk originals
Сохраняем спокойствие в условиях внешнего кризиса: чем компаниям помогут специалисты-психологи Сохраняем спокойствие в условиях внешнего кризиса: чем компаниям помогут специалисты-психологи

Как российские компании прибегают к помощи внешних и штатных психологов

Inc.
Как сбросить настройки Андроид до заводских Как сбросить настройки Андроид до заводских

Сбрасываем настройки андроида через меню, recovery и сервисный код

CHIP
Почему не нужно бояться родов и какие методики применять для борьбы со страхом Почему не нужно бояться родов и какие методики применять для борьбы со страхом

Как перестать бояться родов и помочь телу сделать его работу

VOICE
Как Material Security добился оценки в $1,1 млрд, защищая компании от взлома почты Как Material Security добился оценки в $1,1 млрд, защищая компании от взлома почты

Material Security сможет занять независимую нишу в мире кибербезопасности

Forbes
Блеск и нищета «Москвичей»: что хорошего и плохого было в популярном автомобиле СССР Блеск и нищета «Москвичей»: что хорошего и плохого было в популярном автомобиле СССР

Что хорошего и плохого было в «Москвиче-2141» и «Москвиче-412»

Maxim
«В этот момент я простил и принял свою маму»: как природа побеждает травму? «В этот момент я простил и принял свою маму»: как природа побеждает травму?

Выезд на природу — возможность разобраться в своих переживаниях

Psychologies
Дерни себя за волосы: 10 странных способов сделать утро не таким мучительным Дерни себя за волосы: 10 странных способов сделать утро не таким мучительным

Самые действенные советы, как перестать ненавидеть утро и нормально просыпаться

VOICE
«У меня депрессия и ОКР: терапия и лекарства так и не помогли» «У меня депрессия и ОКР: терапия и лекарства так и не помогли»

Если ничего не помогает и депрессивное состояние все хуже и хуже

Psychologies
Тихое насилие: как он унижает тебя, ни слова не говоря Тихое насилие: как он унижает тебя, ни слова не говоря

Что такое тихое насилие и как оно проявляется?

VOICE
Бесконечное число самых прекрасных форм. 10 внезапных фактов о разнообразии видов Бесконечное число самых прекрасных форм. 10 внезапных фактов о разнообразии видов

Неожиданные факты о биоразнообразии — в нашей подборке

N+1
От Айседоры Дункан до «холостячки» и «женщины-вамп»: как менялась мода в начале XX века От Айседоры Дункан до «холостячки» и «женщины-вамп»: как менялась мода в начале XX века

Взгляд на историю глазами гримера

Вокруг света
Налепили Налепили

Легенды и традиции разных стран, связанные с пельменями

Лиза
Отказ от алкоголя: как бросить раз и навсегда Отказ от алкоголя: как бросить раз и навсегда

Даже если вы выпиваете понемногу, это все равно может превратиться в проблему

Psychologies
Семейная сага, стокгольмский синдром и драма взросления. 8 бестселлеров, завоевавших любовь критиков Семейная сага, стокгольмский синдром и драма взросления. 8 бестселлеров, завоевавших любовь критиков

Если еще не знакомы с этими романами — самое время это исправить

СНОБ
Мальчик продал свою коллекцию карточек Pokémon, чтобы оплатить лечение своей собаки Мальчик продал свою коллекцию карточек Pokémon, чтобы оплатить лечение своей собаки

Трогательная история, что любовь может победить любые трудности

ТехИнсайдер
Отвращение к глюкозе заставило мутантных тараканих отвергнуть брачные подарки диких самцов Отвращение к глюкозе заставило мутантных тараканих отвергнуть брачные подарки диких самцов

Как мутации тараканов влияют на их брачные ритуалы

N+1
Как легко написать женский роман или детектив? Самая подробная инструкция Как легко написать женский роман или детектив? Самая подробная инструкция

Думаешь, стать писательницей - очень сложная задача? А вот и нет!

Cosmopolitan
Невенчурные инвестиции Невенчурные инвестиции

Андрей Кондратюк и Евгений Зальцман вкладываются в технологические компании в РФ

Forbes
«Девочка с папиком»: чем опасен роман с мужчиной сильно старше тебя «Девочка с папиком»: чем опасен роман с мужчиной сильно старше тебя

Ты должна знать, чем могут быть опасны отношения с мужчиной старше тебя

VOICE
«Как общаться с другом, если он признался мне в симпатии?» «Как общаться с другом, если он признался мне в симпатии?»

Как укрепить отношения с друзьями?

Psychologies
Бешеная сушка: как потерять вес без вреда для здоровья Бешеная сушка: как потерять вес без вреда для здоровья

Что такое сушка тела и в чем ее плюсы и минусы

VOICE
4 реакции собаки, которые должен уметь расшифровать каждый хозяин 4 реакции собаки, которые должен уметь расшифровать каждый хозяин

Собачьи сигналы. Как понять, что хочет «сказать» нам пес?

ТехИнсайдер
На завтрак, обед и ужин: топ-7 национальных пирогов На завтрак, обед и ужин: топ-7 национальных пирогов

Пироги с удовольствием едят в разных странах мира

Вокруг света
Не вокзал и не магазины: что запрещено фотографировать в России на самом деле Не вокзал и не магазины: что запрещено фотографировать в России на самом деле

Что действительно нельзя фотографировать на территории Российской Федерации

VOICE
Монеты с места кораблекрушения XV века рассказали о денежных проблемах датского короля Монеты с места кораблекрушения XV века рассказали о денежных проблемах датского короля

Деньги были найдены среди обломков корабля «Грипсхунден»

N+1
Открыть в приложении