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

В древнем левантийском поселении изготавливали пурпур на протяжении 500 лет В древнем левантийском поселении изготавливали пурпур на протяжении 500 лет

В Тель-Шикмоне примерно 500 лет находился крупный центр по производству пурпура

N+1
Всегда в эфире: 4 жизни легендарной разведчицы Сони Всегда в эфире: 4 жизни легендарной разведчицы Сони

Урсула Кучински прожила несколько жизней за одну

Вокруг света
Разработана первая вакцина от птичьего гриппа для коров Разработана первая вакцина от птичьего гриппа для коров

Ученые разработали первую мРНК-вакцину от птичьего гриппа для коров

ТехИнсайдер
Чтение выходного дня: Ивлин Во документирует тридцатые годы в книге «Когда шагалось нам легко» Чтение выходного дня: Ивлин Во документирует тридцатые годы в книге «Когда шагалось нам легко»

«Когда нам шагалось легко»: путевые заметки Ивлина Во 1929-1935 годов

Правила жизни
Млечный Путь и Андромеда прямо сейчас мчатся навстречу друг другу — космический апокалипсис или слияние галактик? Млечный Путь и Андромеда прямо сейчас мчатся навстречу друг другу — космический апокалипсис или слияние галактик?

Млечный Путь и Андромеда сейчас стремительно движутся навстречу друг другу

Inc.
Как осветлить волосы и выбрать краску: советы колориста Как осветлить волосы и выбрать краску: советы колориста

Как правильно осветлить волосы?

РБК
USS Vermont: Ноев ковчег на военной службе USS Vermont: Ноев ковчег на военной службе

Если вы не верите в Ноя и его ковчег, то прямо сейчас поверьте

Популярная механика
Ким Кардашьян, Джессика Альба и другие звезды, которые делали липосакцию Ким Кардашьян, Джессика Альба и другие звезды, которые делали липосакцию

Звезды, обратившиеся за помощью к пластическим хирургам

VOICE
Нейросеть от DeepMind научилась решать 604 задачи разных типов Нейросеть от DeepMind научилась решать 604 задачи разных типов

Исследователи из DeepMind разработали мультимодальную нейросеть

N+1
«Рост — это два шага вперед, один назад»: 8 цитат о преодолении трудностей «Рост — это два шага вперед, один назад»: 8 цитат о преодолении трудностей

Как найти в себе силы продолжать делать то, что кажется нам важным?

Psychologies
Как борются с наводнениями? Как борются с наводнениями?

Можно ли снизить урон от наводнений?

ТехИнсайдер
«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
10 леденящих душу случайных фактов 10 леденящих душу случайных фактов

Тайная сторона совершенно невинных на первый взгляд вещей!

Maxim
Жители Тель-Цафа занялись садоводством уже 7000 лет назад Жители Тель-Цафа занялись садоводством уже 7000 лет назад

Жители Тель-Цафа выращивали оливки и инжир

N+1
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
Новые имена в медицине Петербурга 2022 Новые имена в медицине Петербурга 2022

К этим петербургским врачам приезжают из разных городов и стран мира

Собака.ru
Нет проблемы: почему сексуальные скандалы не мешают политической карьере в России Нет проблемы: почему сексуальные скандалы не мешают политической карьере в России

Почему домогательства не считаются настоящим нарушением в карьере политиков?

Forbes
Почему в СССР тапочки прижились только после смерти Сталина Почему в СССР тапочки прижились только после смерти Сталина

Почему тапки прижились в СССР лишь в 60-х годах

Cosmopolitan
Анастасия Стежко. Празднование жизни Анастасия Стежко. Празднование жизни

Со стороны человеку часто нужны не действия, а простое участие и сочувствие

Коллекция. Караван историй
Ожидание vs реальность Ожидание vs реальность

Когда первый секс явно пошел не по плану

Лиза
Проточный или накопительный: какой нагреватель выбрать для дома и дачи Проточный или накопительный: какой нагреватель выбрать для дома и дачи

Нагреватель — что нужно учесть при его выборе?

CHIP
Энн Хэтауэй. В капкане славы Энн Хэтауэй. В капкане славы

Как Энн Хэтауэй столкнулась с беспрецедентной травлей, но вернула любовь публики

Караван историй
Держи голову в холоде, а живот — в голоде Держи голову в холоде, а живот — в голоде

Как связаны температура тела, метаболизм и продолжительность жизни?

Здоровье
5 главных критериев здоровых отношений с мужчиной — проверь свои! 5 главных критериев здоровых отношений с мужчиной — проверь свои!

Проверь, все ли у тебя хорошо с твоим партнером!

VOICE
«Вас могут попытаться обмануть»: как экономить по-взрослому в Стамбуле «Вас могут попытаться обмануть»: как экономить по-взрослому в Стамбуле

Как можно экономно прожить в Стамбуле

Вокруг света
8 утренних ритуалов счастливых пар 8 утренних ритуалов счастливых пар

Что нужно, чтобы построить гармоничные отношения? Всего лишь несколько мелочей

Psychologies
10 неожиданных фактов о современной космонавтике 10 неожиданных фактов о современной космонавтике

Интересные и неожиданные факты о современной космонавтике

ТехИнсайдер
Гости приглашают друзей: как устроен маркетинг в ресторанном бизнесе Гости приглашают друзей: как устроен маркетинг в ресторанном бизнесе

Как выбрать нишу, кулинарную концепцию и маркетинг ресторана

Forbes
«Родители, дети и бабушка»: как выжить в этом треугольнике «Родители, дети и бабушка»: как выжить в этом треугольнике

Что делать, если бабушка конкурирует с родителями за любовь внуков?

Psychologies
Гонки на Гонки на

Представляем вашему вниманию пять самых безумных автомобильных гонок в мире!

Популярная механика
Открыть в приложении