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

«Средневековье в латах» «Средневековье в латах»

Как умирали и какие раны наносили друг другу средневековые воины

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

Седна — карликовая планета, на которой царит вечная ночь

Наука и жизнь
Шимпанзе используют «деревянный телеграф» для удаленного общения Шимпанзе используют «деревянный телеграф» для удаленного общения

Ученые знают, что шимпанзе барабанят по деревьям, но только сейчас поняли, зачем

ТехИнсайдер
Живший более шести миллионов лет назад крокодил указал на морское прошлое гавиалов Живший более шести миллионов лет назад крокодил указал на морское прошлое гавиалов

Палеонтологи обнаружили окаменелости морского крокодила из семейства гавиаловых

N+1
Почему мы тянем время, даже когда знаем, что надо уйти? О токсичных отношениях и ловушках сознания Почему мы тянем время, даже когда знаем, что надо уйти? О токсичных отношениях и ловушках сознания

Почему же так сложно выйти из замкнутого круга токсичных отношений?

VOICE
Высота сиденья, регулировка спинки и колёсики: как выбрать офисный стул домой Высота сиденья, регулировка спинки и колёсики: как выбрать офисный стул домой

Выбираем эргономичный офисный стул

VC.RU
Что такое стрижка пикси и кому она подойдет Что такое стрижка пикси и кому она подойдет

Какими бывают виды стрижки пикси и как их укладывать

РБК
Осознать себя как ценность Осознать себя как ценность

Как начать уважать и ценить себя?

Psychologies
Беспилотники в тяжелой промышленности: цифровые решения по видеоаналитике «Норникеля» Беспилотники в тяжелой промышленности: цифровые решения по видеоаналитике «Норникеля»

Как летающий аппарат с датчиками и камерами используется в строительстве

ТехИнсайдер
Киногороскоп: какая ты королева драмы по знаку зодиака? Киногороскоп: какая ты королева драмы по знаку зодиака?

Хочешь узнать, в какой драме ты могла бы сыграть главную роль?

VOICE
Снимай стресс Снимай стресс

5 видов спорта, которые помогут достичь душевного равновесия

Лиза
WebP-файл: что это такое и как конвертировать его в jpeg WebP-файл: что это такое и как конвертировать его в jpeg

Рассказываем, как быть с WebP

CHIP
5 рецептов смузи, снижающих уровень холестерина 5 рецептов смузи, снижающих уровень холестерина

Коктейли из свежих фруктов и овощей, которые стабилизируют холестерин

Лиза
Роскошь на пороге гибели: назван неожиданный ингредиент вина, которое пила иудейская знать Роскошь на пороге гибели: назван неожиданный ингредиент вина, которое пила иудейская знать

Вельможи наслаждались дорогим напитком перед гибелью царства

Вокруг света
Паук в попытке спастись от зоологов нырнул в ручей и провел под водой более получаса Паук в попытке спастись от зоологов нырнул в ручей и провел под водой более получаса

В случае опасности пауки Trechalea extensa ныряют под воду

N+1
Инъекция надежды от психотерапевта Альфрида Лэнгле Инъекция надежды от психотерапевта Альфрида Лэнгле

Как организовать свою жизнь в новой реальности?

Psychologies
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
Похитители закопали девушку живьем — она пела песни под землей и выжила Похитители закопали девушку живьем — она пела песни под землей и выжила

Барбару Джейн Мэкл поместили в гроб и закопали, но она выжила

VOICE
Телефон с двумя SIM-картами садится в 2 раза быстрее: миф или правда? Телефон с двумя SIM-картами садится в 2 раза быстрее: миф или правда?

Гаджет с двумя сим-картами потребляет больше энергии или нет?

CHIP
Поколение-«сэндвич» в эпоху турбулентности: уроки выживания от Скарлетт О’Хара Поколение-«сэндвич» в эпоху турбулентности: уроки выживания от Скарлетт О’Хара

Чему нам стоит поучиться у героини «Унесенных ветром»?

Psychologies
Гантели на пенсию Гантели на пенсию

Как будет выглядеть спорт в ближайшем и отдаленном будущем?

Forbes Life
Смотрим «Доисторическую планету». Среда: это жаба Вельзевула, чуваки!. Смотрим «Доисторическую планету». Среда: это жаба Вельзевула, чуваки!.

Серия начинается с велоцирапторов (Velociraptor), которых мы видели еще вчера

N+1
Главные провалы: российские народные машины, которые не увидели свет Главные провалы: российские народные машины, которые не увидели свет

На какие машины планировалось пересадить россиян, и почему план не удался

РБК
«О пользе зонтиков». Как математика делает жизнь проще «О пользе зонтиков». Как математика делает жизнь проще

Зачем нужна математика в повседневной жизни — отрывок из книги Микаэля Лонэ

СНОБ
Военный Hummer: подборка интересных фактов о знаменитом армейском джипе Военный Hummer: подборка интересных фактов о знаменитом армейском джипе

В прошлом Hummer удалось положить на лопатки Lamborghini

ТехИнсайдер
Судьба палача: как сложилась жизнь Тоньки-пулеметчицы после Второй Мировой, и кто ее сдал Судьба палача: как сложилась жизнь Тоньки-пулеметчицы после Второй Мировой, и кто ее сдал

Антонина Макарова получила славу женщины-палача

ТехИнсайдер
Борьба с глобальным потеплением при помощи диеты: что такое редукторианство и с чем его едят Борьба с глобальным потеплением при помощи диеты: что такое редукторианство и с чем его едят

Ученые ищут все новые способы борьбы с изменениями климата

Вокруг света
Правила жизни Рами Малека Правила жизни Рами Малека

Как жил и живет актер Рами Малек

Правила жизни
Хонингование: что это, процесс и оборудование Хонингование: что это, процесс и оборудование

Хонингование — залог активного долголетия современных ДВС

РБК
Секс и вырождение Секс и вырождение

Способно ли размножение замедлить накопление зловредных мутаций?

СНОБ
Открыть в приложении