Přepínání a vypínání DNA a RNA

Mentalne mape (Smět 2019).

Anonim

DNA a RNA jsou přirozeně polarizované molekuly obsahující elektrické dipólové momenty v důsledku přítomnosti významného počtu nabitých atomů při neutrálním pH. Vědci věří, že tyto molekuly mají zabudovanou polaritu, která může být zcela nebo částečně přeorientována nebo částečně obrácena pod elektrickým polem - což je vlastnost nazývaná bioferoelectricita. Nicméně mechanismus těchto vlastností zůstává nejasný.

V nové studii publikované v EPJ E, viz. Chuan Yam z University of Malaya, Kuala Lumpur, Malajsie a kolegové ukazují, že všechny konstrukční bloky DNA nebo RNA nebo nukleobázy vykazují nenulovou polarizaci za přítomnosti polárních atomy nebo molekuly, jako je amidogen a karbonyl. Mají dvě stabilní stavy, což naznačuje, že DNA a RNA mají v podstatě paměťové vlastnosti, stejně jako feroelektrický nebo feromagnetický materiál. To je důležité pro nalezení lepších způsobů ukládání dat do DNA a RNA, protože mají vysokou kapacitu pro ukládání a nabízejí stabilní paměťové médium. Takové fyzikální vlastnosti mohou hrát důležitou roli v biologických procesech a funkcích. Konkrétně by tyto vlastnosti mohly být mimořádně užitečné pro možné aplikace jako biosenzor pro detekci poškození DNA a mutace.

V této práci autoři využívají výpočetní molekulární modelování ke studiu polarizačního přepínání DNA a RNA pomocí semi-empirického kvantového mechanického přístupu. Za tímto účelem modelují pět nukleobáz, které jsou základními prvky DNA a RNA.

Autoři také dělají zajímavý objev: že minimální elektrické pole potřebné pro přepnutí polarizace nukleobázy je nepřímo úměrné poměru topologického polárního povrchu (TPSA) k celkové ploše povrchu (TSA) nukleobázy. Tato práce proto může také poskytnout cenné poznatky pro pochopení případné existence ferroelectricity v biomateriálech; dále pozorovaný spínací mechanismus a feroelektrické vlastnosti DNA a RNA nukleobáz by mohly informovat o budoucím vývoji nanomateriálů a elektronických zařízení založených na DNA a RNA.

menu
menu