Ein Team von Wissenschaftlern der University of Surrey hat gezeigt, dass die Wasserstoffatome, die die beiden Stränge des DNA-Moleküls zwischen den
Zwei Stränge der DNA-Doppelhelix verbundenWasserstoffbrücken - Protonen (Kerne von Wasserstoffatomen) halten die Molekülteile wie Klebstoff zusammen. Normalerweise folgen die vier Basen der DNA (A, C, T und G) strengen Regeln: Adenin bindet immer an Thymin und Cytosin bindet immer an Guanin. Diese Konnektivität wird durch die Form der Proteine aufrechterhalten, die wie Puzzleteile in einem Puzzle zusammenpassen, stellen die Forscher fest.
Das haben Wissenschaftler in ihrer Arbeit gezeigtdie Umgebung bewirkt, dass die Protonen, die sich wie fortpflanzende Wellen verhalten, thermisch aktiviert werden und die Energiebarriere überwinden. Die Studie zeigte, dass sich Protonen kontinuierlich und sehr schnell zwischen den beiden Ketten bewegen. Wenn die DNA in einzelne Stränge gespalten wird, befinden sich daher einige der Protonen auf der falschen Seite, was zu einem Fehler führt, sagen die Autoren der Arbeit.
Protonen in der DNA können entlang tunnelnWasserstoffbrückenbindungen in der DNA und modifizieren die Basen, die für die genetische Information kodieren. Modifizierte Basen werden "Tautomere" genannt und können die DNA-Spaltung und -Replikation überleben und "Transkriptionsfehler" oder Mutationen verursachen.
Louis Slocombe, Professor am Leverhulme Quantum Biology Doctoral Training Center an der University of Surrey und Mitautor der Studie
Die Forscher weisen darauf hin, dass der Einfluss von Quanteneffekten auf die Wechselwirkung von DNA-Elementen Mitte des letzten Jahrhunderts von Crick und Watson vorhergesagt wurde.Bisher konnte jedoch niemand diese Effekte bestätigen.Darüber hinaus sagen die Autoren der neuen Arbeit, dass diese Modifikation der Verbindungen zwischen DNA-Strängen viel häufiger vorkommt als bisher angenommen.Protonen können leicht von ihrem gewohnten Platz auf der einen Seite der Energiebarriere springen und auf der anderen Seite landen.
„Biologen erwarten im Allgemeinen Tunnelbauspielen nur bei niedrigen Temperaturen und in relativ einfachen Systemen eine nennenswerte Rolle. Daher berücksichtigten sie im Allgemeinen keine Quanteneffekte in der DNA. Wir glauben, dass wir in unserer Studie bewiesen haben, dass diese Annahmen falsch sind“, sagt Dr. Marco Sacchi, Co-Autor der Studie von der University of Surrey.
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