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

Губки на роструме снизили эффективность эхолокации афалин Губки на роструме снизили эффективность эхолокации афалин

Почему афалины редко охотятся с губками на роструме?

N+1
Седна, блуждающая во тьме Седна, блуждающая во тьме

Седна — карликовая планета, на которой царит вечная ночь

Наука и жизнь
Жидкий свет сымитировал черную дыру Жидкий свет сымитировал черную дыру

Как ученые заставили поток поляритонов вести себя подобно черной дыре

N+1
Как однокурсник Марка Цукерберга строит глобальную фабрику стартапов Как однокурсник Марка Цукерберга строит глобальную фабрику стартапов

Antler — стартап-студия, инкубатор, акселератора и венчурной фирма

Forbes
Ученые предсказали точную дату конца Вселенной— и он случится раньше, чем предполагалось Ученые предсказали точную дату конца Вселенной— и он случится раньше, чем предполагалось

Ученые впервые назвали точную дату конца Вселенной

Inc.
Опра Уинфри: трагическая и невероятная история главной женщины Америки Опра Уинфри: трагическая и невероятная история главной женщины Америки

Если вы заглянете в прошлое Опры, у вас перехватит дыхание

VOICE
Как не пойти на дно и перезапустить бизнес в «новой реальности» Как не пойти на дно и перезапустить бизнес в «новой реальности»

О том, как обезопасить бизнес сегодня и переформатировать его под реалии завтра

Inc.
TESS отыскал новую экзопланету-компаньона внутри орбиты горячего юпитера TESS отыскал новую экзопланету-компаньона внутри орбиты горячего юпитера

Эта экзопланета не вписывается в имеющиеся теории формирования горячих юпитеров

N+1
Как бороться с плесенью дома: практические советы Как бороться с плесенью дома: практические советы

Сырость и плесень в помещениях связаны с целым рядом негативных последствий

ТехИнсайдер
Как снять гель-лак без помощи мастера: советы эксперта Как снять гель-лак без помощи мастера: советы эксперта

Как убрать гель-лак с ногтей самостоятельно?

РБК
Как Тесса Лау создала строительных роботов-помощников и привлекла $45 млн Как Тесса Лау создала строительных роботов-помощников и привлекла $45 млн

На создание компании Dusty Robotics Тессу Лау вдохновил ремонт в ее доме

Forbes
15 признаков коренного ленинградца 15 признаков коренного ленинградца

Своеобразные повадки коренных петербуржцев

Maxim
Как эффективно использовать моменты, когда ничего не хочется делать Как эффективно использовать моменты, когда ничего не хочется делать

Как вести себя, чтобы зарядиться энергией

Psychologies
Даешь четкий ритм! Даешь четкий ритм!

Аритмия — одна из самых частых проблем, с которой люди обращаются к кардиологу

Лиза
Расстаться с ненужными вещами: 10 идей японца Фумио Сасаки Расстаться с ненужными вещами: 10 идей японца Фумио Сасаки

Эти рекомендации помогут тем, кто завален вещами и не может их выкинуть

Psychologies
Крионика: есть ли жизнь после заморозки? Крионика: есть ли жизнь после заморозки?

Крионика – это игра с малыми шансами, но с колоссальным джекпотом

Популярная механика
Кто виноват и что делать: мужское бесплодие и как его определить Кто виноват и что делать: мужское бесплодие и как его определить

Можно ли что-то сделать, если бесплоден мужчина?

VOICE
Не смотри, если хочешь уснуть: 5 самых жутких картин в истории искусства Не смотри, если хочешь уснуть: 5 самых жутких картин в истории искусства

У тебя устойчивая психика? Тогда смотри на эти картины!

VOICE
Изображение на золотой пазырыкской пластине назвали хищным оленеверблюдом Изображение на золотой пазырыкской пластине назвали хищным оленеверблюдом

Археологи исследовали артефакт, найденный на Алтае VI–III века до нашей эры

N+1
Топ-3 фильмов про космос с самыми реалистичными законами физики Топ-3 фильмов про космос с самыми реалистичными законами физики

Любите фильмы про космос? А знаете про их "ляпы", противоречащие законам физики?

ТехИнсайдер
Ночницы пожужжали как пчелы и шершни и отпугнули сов Ночницы пожужжали как пчелы и шершни и отпугнули сов

Пример бейтсовской мимикрии, при котором млекопитающее подражает насекомому

N+1
Для охоты, общения и навигации: как рыбы научились использовать электричество Для охоты, общения и навигации: как рыбы научились использовать электричество

Некоторые рыбы освоили электричество гораздо раньше человека

Вокруг света
От 12 дней до 22 месяцев: удивительные сроки беременности в мире животных От 12 дней до 22 месяцев: удивительные сроки беременности в мире животных

Кому из детенышей не терпится появиться на свет?

Вокруг света
Царица ночи: как живет самая темнокожая в мире модель из «нации воинов» Царица ночи: как живет самая темнокожая в мире модель из «нации воинов»

Чёрная как уголь кожа, упорство и уверенность в себе сделали эту девушку звездой

Cosmopolitan
Суровая правда об успехе, о которой не принято говорить Суровая правда об успехе, о которой не принято говорить

Особенности, которые отличают успешных людей от всех остальных

Psychologies
Пилюля свободы: как гормональная контрацепция связана с правами человека и экономикой Пилюля свободы: как гормональная контрацепция связана с правами человека и экономикой

Почему женщины вынуждены отказываться от гормональной контрацепции?

Forbes
«Холодная американская машина»: кто пострадает от банкротства «дочки» Google в России «Холодная американская машина»: кто пострадает от банкротства «дочки» Google в России

Российская «дочка» Google решила начать процедуру банкротства

Forbes
Парфюм в бокале: зачем бары сотрудничают с косметическими брендами Парфюм в бокале: зачем бары сотрудничают с косметическими брендами

Синтез парфюмерии и косметики в напитках — тренд в барных столица мира

Forbes
Как распознавать чушь: проверенные техники не дать ввести себя в заблуждение Как распознавать чушь: проверенные техники не дать ввести себя в заблуждение

Что побуждает человека вводить других людей в заблуждение

Вокруг света
Самая скандальная деталь картины «Бурлаки» Репина: ты её и не замечала Самая скандальная деталь картины «Бурлаки» Репина: ты её и не замечала

Шум вокруг картины «Бурлаки на Волге» сослужил хорошую службу Илье Ефимовичу

VOICE
Открыть в приложении