• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
5 мая
Александра Медведева
1 319

Квантовые процессы приводят к появлению мутаций в структуре ДНК

4.8

Ученые показали, что квантовые процессы играют роль в появлении спонтанных мутаций в процессе удвоения ДНК. Протон туннелирует вдоль водородной связи, соединяющей цепи ДНК, и при их разделении может оказаться не на той стороне. Это, в свою очередь, грозит стать причиной мутации.

© Wikimedia Commons

Репликация — процесс удвоения молекулы ДНК, необходимый для передачи генетической информации во время деления клеток. Он проходит с поразительной точностью, однако ошибки все же встречаются и иногда приводят к мутациям. Используя компьютерное моделирование, ученые из Университета Суррея (Великобритания) показали, что ошибки репликации могут происходить из-за квантовых процессов. Результаты их исследования опубликованы в журнале Communications Physics.

ДНК состоит из последовательности азотистых оснований четырех типов: аденина, гуанина, тимина и цитозина. Основания двух цепей спирали ДНК соединяются друг с другом водородными связями через атомы водорода. При этом аденин всегда связан с тимином двумя связями, а цитозин с гуанином — тремя. Изменение этих связей, которое происходит при модификации оснований, может приводить к соединению азотистого основания не со своей парой, что становится причиной мутаций.

Хотя это событие было предсказано еще первооткрывателями структуры ДНК Джеймсом Уотсоном и Фрэнсисом Криком, только сейчас компьютерное моделирование помогло количественно оценить вероятность такого процесса.

Оказалось, модификация связей между цепями ДНК гораздо более распространена, чем считалось ранее. Ядро атома водорода состоит из одного протона, который может легко перепрыгивать через энергетический барьер с одной стороны водородной связи на другую. Это происходит благодаря хорошо изученному квантовому процессу — туннелированию, при котором частица (в данном случае — протон) преодолевает потенциальный барьер, но ее полная энергия при этом меньше высоты барьера. Такое явление, напоминающее телепортацию объекта сквозь стену, имеет исключительно квантовую природу и невозможно в классической механике.

Однако локальная клеточная среда становится причиной квантового поведения протонов. Они термически активируются и преодолевают энергетический барьер. Таким образом внутри ДНК протоны постоянно туннелируют туда и обратно вдоль водородных связей между цепями. При разделении нитей для копирования в процессе репликации часть протонов может оказаться не на своей стороне, и это приведет к ошибке и несоответствию оснований в новой паре.

Ранее биологи полагали, что подобные квантовые процессы не способны проходить в теплой и сложноустроенной живой клетке, а туннелирование возможно только при низких температурах в относительно простых системах. Квантовые эффекты в ДНК практически не рассматривались, однако теперь ученые показали, что они вносят большой вклад в биологические процессы.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 12:36
НИУ ВШЭ

В рамках международного проекта при участии Роскосмоса и Европейского космического агентства ученые впервые проанализировали данные, полученные с помощью диффузионной магнитно-резонансной томографии с трактографией головного мозга космонавтов. Исследователи увидели существенные изменения в связях между различными отделами головного мозга, причем некоторые изменения сохранялись даже спустя семь месяцев после возвращения на Землю.

Вчера, 21:09
Дарья Губина

Компьютерная модель древней вулканической активности спутника показала, как выброшенная вода тысячелетиями оседала инеем на поверхность, формируя многометровые слои льда под полюсами.

Позавчера, 14:41
Ольга Иванова

Исследование ученых из Германии и США показало, что принятие определенных поз помогает справиться с чувством неуверенности.

14 мая
Василий Парфенов

Космическую компанию Илона Маска в шутку иногда называют пиротехнической — так часто ее изделия взрываются во время испытаний. Пара свежих инцидентов на тестовом полигоне в городе Макгрегор лишь подтверждают эту славу. Не успели фанаты космонавтики наладить онлайн-трансляцию из этой локации, как запечатлели сразу два взрыва подряд с промежутком всего в десятки часов.

12 мая
Мария Азарова

Авторы нового исследования проверяли, насколько выполнение второстепенного задания влияет на аргументы, которые выдвигали люди, говорящие правду или неправду.

13 мая
Алиса Гаджиева

Один из самых археологически изученных ландшафтов в мире до сих преподносит сюрпризы.

21 апреля
Александр Березин

Местные чиновники пытаются переложить ответственность за случившееся на резкое уменьшение турпотока из-за коронавируса, но цифры показывают, что ключевая проблема совсем в другом. В 2019 году на выборах в этой стране победил президент — сторонник модных зеленых идей. Вскоре там запретили продажу минеральных удобрений и двинулись к «устойчивому сельскому хозяйству». Как именно популярные «органические» идеи повлияли на еще не так давно быстро растущую местную экономику? И почему уроки шри-ланкийской трагедии могут пригодиться даже Западу и России?

26 апреля
Василий Парфенов

Крупнейшие патентные ведомства мира десятилетиями или веками принципиально игнорируют любые конструкции, нарушающие начала термодинамики. С точки зрения здравого смысла это хорошо, но конспирологи и гении-самоучки считают иначе. По их мнению, такая политика стала результатом заговора (подставьте сюда любое вымышленное или не очень секретное общество либо лобби). Что ж, похоже, Роспатент встал на их сторону.

27 апреля
Александра Медведева

С помощью GPS-трекинга ученые проследили за перемещениями целой популяции домашних кошек в небольшом норвежском городке. Оказалось, питомцы редко уходят от дома далее 50 метров и почти не совершают длительных прогулок.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: