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

Известный по единственному крылу вид козодоев оказался гибридом Известный по единственному крылу вид козодоев оказался гибридом

Как ученые раскрыли одну из главных орнитологических загадок спустя 35 лет

N+1
Майя Анджелу: «Письмо к моей дочери». Сборник очерков Майя Анджелу: «Письмо к моей дочери». Сборник очерков

Майя Анджелу рассказывает о пути на пьедестал американской литературы

СНОБ
Как можно укрепить колени, уменьшить их скованность и ломоту с возрастом Как можно укрепить колени, уменьшить их скованность и ломоту с возрастом

Атрофия особенно сильно сказывается на коленях. Почему?

ТехИнсайдер
Назиха аль-Дулайми: история первой женщины-министра в арабском мире Назиха аль-Дулайми: история первой женщины-министра в арабском мире

Иракская феминистка Назиха аль-Дулайми опередила свое время

Forbes
В режиме «не беспокоить»: что такое синдром цифровой усталости, чем он опасен и как с ним бороться В режиме «не беспокоить»: что такое синдром цифровой усталости, чем он опасен и как с ним бороться

Как зумеры столкнулись с выгоранием от бесконечного скроллинга социальных сетей

Правила жизни
«Я и четыре моих женщины»: так нас видит мужчина каждый месяц «Я и четыре моих женщины»: так нас видит мужчина каждый месяц

Еще вчера вы его страстно хотели, а сегодня он находит вас в углу с книгой?

Psychologies
Человек, который сдвинул континенты: невероятные экспедиции Альфреда Вегенера Человек, который сдвинул континенты: невероятные экспедиции Альфреда Вегенера

Альфред Вегенер: «Полярный исследователь обязан быть героем»

Вокруг света
«Нервные клетки не восстанавливаются»: 12 разрушительных мифов о старении мозга «Нервные клетки не восстанавливаются»: 12 разрушительных мифов о старении мозга

Развенчиваем распространенные мифы о старении мозга

Вокруг света
С волжским размахом С волжским размахом

Самарская область — Жигулевские горы, Волга и удивительные речные приключения

Отдых в России
10 мощных российских тракторов: отечественная техника, за которую не стыдно 10 мощных российских тракторов: отечественная техника, за которую не стыдно

В России делаются свои трактора, причём на мировом уровне

ТехИнсайдер
Марк Оже: «Старости не существует» Марк Оже: «Старости не существует»

Антрополог Марк Оже делится своим взглядом на старение

Psychologies
Амазонские дельфины поиграли с анакондой и случайно убили ее Амазонские дельфины поиграли с анакондой и случайно убили ее

Необычный случай произошел на одной из боливийских рек

N+1
Илья Сачков — Forbes: «Сразу после моего задержания состоялась большая вечеринка» Илья Сачков — Forbes: «Сразу после моего задержания состоялась большая вечеринка»

Илья Сачков рассказал о своих мечтах, жизни в СИЗО и возможных причинах ареста

Forbes
Стресс, гормоны и лекарства: 6 причин ранней седины Стресс, гормоны и лекарства: 6 причин ранней седины

Это может произойти в любом возрасте. Основные причины ранней седины

Psychologies
Моя крепость Моя крепость

Интересный и масштабный проект — усадьба в стиле современного шале

SALON-Interior
«Слишком травмоопасно» и другие мифы о скейтбординге «Слишком травмоопасно» и другие мифы о скейтбординге

Популярные мифы вокруг скейтбординга и почему стоит попробовать встать на доску

Psychologies
Зуб ребенка из Италии указал на сезонную мобильность позднепалеолитических охотников на сурков Зуб ребенка из Италии указал на сезонную мобильность позднепалеолитических охотников на сурков

Палеоантропологи исследовали молочный моляр мальчика, жившего 13 тысяч лет назад

N+1
В Турции обнаружили подземный комплекс с вырезанным на стене шествием божеств В Турции обнаружили подземный комплекс с вырезанным на стене шествием божеств

Произведение искусства времен Новоассирийского царства нашли в Турции

N+1
Дикие пионы Дикие пионы

Дикорастущие пионы в саду

Наука и жизнь
Лебединая верность: как живут кумандинцы Лебединая верность: как живут кумандинцы

Свободолюбивые и верные, как лебеди, коренные жители Алтая

Вокруг света
«Мужчина избегает близости, так как считает меня предательницей» «Мужчина избегает близости, так как считает меня предательницей»

Партнер решает свои проблемы через вас — что делать?

Psychologies
Какая пища опаснее для здоровья: жирная или сладкая Какая пища опаснее для здоровья: жирная или сладкая

Давайте разберемся на примере сладкой и жирной пищи, что опаснее

ТехИнсайдер
Еще 10 неожиданных привычек, которые выдают в тебе интеллектуала Еще 10 неожиданных привычек, которые выдают в тебе интеллектуала

Вторая часть культовой подборки о странностях умных людей

Maxim
Бросила его по почте: кем был первый муж Меган Маркл и что с ним стало теперь Бросила его по почте: кем был первый муж Меган Маркл и что с ним стало теперь

Меган Маркл сказала да и обещала быть с ним. Нет, речь не о принце Гарри

VOICE
Как правильно мыть голову: инструкция и советы экспертов Как правильно мыть голову: инструкция и советы экспертов

Обязательно ли мыть голову или можно сбрызнуть ее сухим шампунем?

РБК
Лучшие стрижки для непослушных волос: твоя прическа будет выглядеть идеально Лучшие стрижки для непослушных волос: твоя прическа будет выглядеть идеально

Непослушные волосы? Всё зависит от стрижки!

VOICE
Как вывести деньги с биржи Binance: полное руководство Как вывести деньги с биржи Binance: полное руководство

Биржа Binance – один из сервисов, где можно торговать криптовалютой

CHIP
Не только ценный мех: в России впервые в мире создали трехпородного кролика Не только ценный мех: в России впервые в мире создали трехпородного кролика

Первый в мире трехпородный кролик по имени Родник

Вокруг света
Внимание осанке: как держать спину ровно и не сутулиться Внимание осанке: как держать спину ровно и не сутулиться

Рассказываем, что делать, если сутулишься, и как перестать горбиться

VOICE
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
Открыть в приложении