Włączanie i wyłączanie DNA i RNA

Anonim

DNA i RNA są naturalnie spolaryzowanymi cząsteczkami zawierającymi elektryczne momenty dipolowe ze względu na obecność znacznej liczby naładowanych atomów w neutralnym pH. Naukowcy uważają, że te cząsteczki mają wbudowaną polaryzację, która może zostać zmieniona lub odwrócona całkowicie lub częściowo pod wpływem pola elektrycznego - właściwości określanej jako bioferroelektryczność. Jednak mechanizm tych właściwości pozostaje niejasny.

W nowym badaniu opublikowanym w EPJ E, See-Chuan Yam z University of Malaya, Kuala Lumpur, Malezja i współpracownicy pokazują, że wszystkie bloki budulcowe DNA i RNA, lub nukleozasad, wykazują niezerową polaryzację w obecności polarności atomy lub cząsteczki, takie jak amidogen i karbonyl. Mają dwa stabilne stany, co wskazuje, że DNA i RNA mają w zasadzie właściwości pamięciowe, podobnie jak ferroelektryczny lub ferromagnetyczny materiał. Jest to istotne dla znalezienia lepszych sposobów przechowywania danych w DNA i RNA, ponieważ mają one dużą pojemność do przechowywania i oferują stabilny nośnik danych. Takie właściwości fizyczne mogą odgrywać ważną rolę w procesach i funkcjach biologicznych. W szczególności, te właściwości mogą być również bardzo przydatne dla możliwych zastosowań jako biosensor do wykrywania uszkodzeń DNA i mutacji.

W pracy tej autorzy wykorzystują komputerowe modelowanie molekularne do badania przełączania polaryzacji DNA i RNA przy użyciu półempirycznego podejścia kwantowo-mechanicznego. Aby to zrobić, modelują pięć nukleozasad, które są budulcami DNA i RNA.

Autorzy również dokonali interesującego odkrycia: że minimalne pole elektryczne wymagane do przełączania polaryzacji nukleozasad jest odwrotnie proporcjonalne do stosunku powierzchni pola powierzchni polarnej (TPSA) do całkowitej powierzchni (TSA) nukleozasady. Praca ta może zatem również dostarczyć cennych informacji dla zrozumienia możliwego istnienia ferroelektryczności w biomateriałach; ponadto zaobserwowany mechanizm przełączania i właściwości ferroelektryczne nukleozasad DNA i RNA mogą informować o przyszłym rozwoju nanomateriałów i urządzeń elektronicznych opartych na DNA i RNA.

menu
menu