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

Искусственный белок поменял конформацию в ответ на повышение концентрации ионов кальция Искусственный белок поменял конформацию в ответ на повышение концентрации ионов кальция

Как искусственный белок реагирует на повышение концентрации ионов кальция

N+1
Гляжусь в тебя, как в зеркало: 6 фильмов о клонировании Гляжусь в тебя, как в зеркало: 6 фильмов о клонировании

Как фильмы рассматривают проблему поведения клонов?

Правила жизни
Откуда к нам прилетела межзвездная комета? Астрономы впервые отследили ее путь Откуда к нам прилетела межзвездная комета? Астрономы впервые отследили ее путь

Астрономам впервые удалось точно установить, откуда прибыл межзвездный гость

Inc.
Заповедник войны: путешествие на остров Тютерс Заповедник войны: путешествие на остров Тютерс

Экспедиция на Большой Тютерс — это путешествие во времени

Вокруг света
4 ингредиента, которых не должно быть в твоем шампуне: мнение трихологов 4 ингредиента, которых не должно быть в твоем шампуне: мнение трихологов

Ингредиенты в шампунях, которые могут нанести урон здоровью кожи головы

VOICE
Что делать, если твои персональные данные утекли в сеть Что делать, если твои персональные данные утекли в сеть

Рассказываем, как не стать жертвой злоумышленников и не выплачивать чужой кредит

Maxim
«О Великой Отечественной войне нужно рассказывать»: праздновать 9 Мая или нет? «О Великой Отечественной войне нужно рассказывать»: праздновать 9 Мая или нет?

Как мы отмечаем День Победы и почему делаем это именно так?

Psychologies
В это сложно поверить: 5 диких ритуалов древних племен, которые проводятся до сих пор В это сложно поверить: 5 диких ритуалов древних племен, которые проводятся до сих пор

На одной планете с нами живут люди, далекие от современных забот

ТехИнсайдер
Почему про детей говорят Почему про детей говорят

Раскрываем тайну капустных дел

ТехИнсайдер
50 – это новые 30? 50 – это новые 30?

За последние десятилетия возрастные рамки «раздвинулись» – старение отодвинулось

Лиза
6 случаев, когда силиконовая грудь спасала жизнь 6 случаев, когда силиконовая грудь спасала жизнь

Шах и мат, поборники всего натурального!

Maxim
Что делать, если ты была нежеланным ребенком в семье: объяснил психолог Что делать, если ты была нежеланным ребенком в семье: объяснил психолог

Нежеланные дети всю жизнь пытаются доказать родителям, что достойны любви

Cosmopolitan
«Город не для семейных»: айтишник уехал в Тбилиси, но вернулся в Минск «Город не для семейных»: айтишник уехал в Тбилиси, но вернулся в Минск

Через месяц жизни в Тбилиси айтишник принял решение вернуться домой

VC.RU
Прощай, Зазу! Ученые предсказали вымирание желтоклювой птицы-носорога Прощай, Зазу! Ученые предсказали вымирание желтоклювой птицы-носорога

Пернатый обитатель пустыни Калахари может исчезнуть к 2027 году

Вокруг света
Проклятие Бекхэмов и Йовович: почему дети звезд всегда выглядят хуже родителей Проклятие Бекхэмов и Йовович: почему дети звезд всегда выглядят хуже родителей

Как живется детям популярных родителей?

VOICE
Биоархеологи разобрались в рационе первых греческих земледельцев Биоархеологи разобрались в рационе первых греческих земледельцев

Биоархеологи повторно исследовали палеодиету людей Греции

N+1
Внутреннее неспокойствие: 10 вооруженных конфликтов на территории США Внутреннее неспокойствие: 10 вооруженных конфликтов на территории США

Некоторые военные и гражданские конфликты, происходившие на территории США

Вокруг света
«Продолжай, детка»: как TikTok Live стал «стрип-клубом с 15-летними подростками» «Продолжай, детка»: как TikTok Live стал «стрип-клубом с 15-летними подростками»

Почему TikTok все чаще оказывается в центре внимания правоохранителей

Forbes
Арaбская ночь Арaбская ночь

10 секретов красоты от восточных женщин

Лиза
Лунная ванна: магический СПА-ритуал для каждого знака зодиака Лунная ванна: магический СПА-ритуал для каждого знака зодиака

Тебе не хватает энергии, или ты слишком раздражена? Прими лунную ванну!

VOICE
Какие находки XXI век оставит археологам будущего: новая геологическая эпоха Какие находки XXI век оставит археологам будущего: новая геологическая эпоха

Колоссальные залежи останков — ярчайший маркер целой геологической эпохи

ТехИнсайдер
Закрытые огневые позиции: как профессионалы прячут орудия от артиллерии врага Закрытые огневые позиции: как профессионалы прячут орудия от артиллерии врага

Что делать, если неприятель мечет в тебя снарядами, а ты даже не знаешь откуда?

ТехИнсайдер
Сельский шик и гоночные рекорды: история мотоциклов Иж Сельский шик и гоночные рекорды: история мотоциклов Иж

Ижевск — город оружейников, неприхотливых автомобилей и, конечно, мотоциклов

Вокруг света
Как в «Гарри Поттере»: туристы съезжаются к грандиозному мосту-призраку в Чувашии Как в «Гарри Поттере»: туристы съезжаются к грандиозному мосту-призраку в Чувашии

Мокринский мост в Чувашии — оживший пейзаж из романа о мальчике, который выжил

Вокруг света
«Не смей со мной так разговаривать»: почему эта фраза — признак проблем в отношениях «Не смей со мной так разговаривать»: почему эта фраза — признак проблем в отношениях

Как понять, что у вас еще есть шанс понять друг друга, и что для этого сделать?

Psychologies
«Мой муж внезапно умер, и я осталась одна с двумя сыновьями. Не знаю, как жить дальше» «Мой муж внезапно умер, и я осталась одна с двумя сыновьями. Не знаю, как жить дальше»

Как справиться с горем утраты и найти в себе силы жить дальше?

Psychologies
Банановая диета для похудения на 3 и 7 дней: меню и результаты Банановая диета для похудения на 3 и 7 дней: меню и результаты

Пробовали ли вы худеть на бананах?

VOICE
Поэзия одиночества: зачем смотреть фильм «Ника» Поэзия одиночества: зачем смотреть фильм «Ника»

Фильм «Ника» — 80-е, гастроли и успех, которые промелькнут как вспышка

РБК
Вам письмо Вам письмо

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

Вокруг света
Наперекор науке: как воспитанные в США и Корее близняшки удивили ученых Наперекор науке: как воспитанные в США и Корее близняшки удивили ученых

Психологи исследовали новую историю воссоединения родных сестер-близняшек

Вокруг света
Открыть в приложении