Chuyên mục

Liên kết website
Thống kê truy cập
Đang trực tuyến : 70
Tổng truy cập : 57,998

Công Nghệ

Dùng vật lý lượng tử để hiểu về đột biến DNA (03/03/2021)

Sinh học lượng tử là lĩnh vực mới xuất hiện của khoa học, khi được bắt đầu biết đến vào những năm 1920. Nó xem xét liệu có phải thế giới hạ nguyên tử của cơ học lượng tử đóng vai trò trong các tế bào sống không? Cơ học lượng tử là một lĩnh vực liên ngành của khoa học tự nhiên, mang các nhà vật lý hạt nhân, hóa sinh và sinh học phân tử lại với nhau.

nhóm nghiên cứu từ Trung tâm đào tạo tiến sĩ sinh học lượng tử của Surrey đã sử dụng các mô phỏng máy tính tiên tiến và các phương pháp cơ học lượng tử để xác định vai trò của đường hầm proton, một hiện tượng thuần túy lượng tử, với những đột biến tự nhiên bên trong DNA.

Trong một bài báo mới xuất bản trên tạp chí Physical Chemistry Chemical Physics “Quantum and classical effects in DNA point mutations: Watson - Crick tautomerism in AT and GC base pairs” (Các hiệu ứng lượng tử và cổ điển trong các đột biến điểm DNA: hiện tượng tautome Watson - Crick trong các cặp đơn vị cơ bản AT và GC), một nhóm nghiên cứu từ Trung tâm đào tạo tiến sĩ sinh học lượng tử của Surrey đã sử dụng các mô phỏng máy tính tiên tiến và các phương pháp cơ học lượng tử để xác định vai trò của đường hầm proton, một hiện tượng thuần túy lượng tử, với những đột biến tự nhiên bên trong DNA.

Đường hầm proton có sự biến mất khỏi vị trí một cách tự nhiên của một proton và sự tái xuất hiện của một proton tương tự ở gần đó.

Nhóm nghiên cứu đã tìm thấy các nguyên tử hydrogen, vốn rất nhẹ, tạo ra các liên kết nắm giữ hai chuỗi đường xoắn kép DNA lại với nhau và có thể, dưới những điều kiện nhất định, hành xử như những sóng lan rộng có thể tồn tại trong nhiều vị trí cùng lúc nhờ đường hầm proton. Điều này dẫn đến việc những nguyên tử đó thi thoảng được hình thành trên sợi DNA lỗi, qua đó hình thành các đột biến.

Dẫu thời gian tồn tại của các đột biến này rất ngắn nhưng nhóm nghiên cứu thấy họ vẫn có thể tái tạo được cơ chế sao chép DNA bên trong các tế bào và có thể có tiềm năng dẫn đến những vấn đề về sức khỏe.

Tiến sĩ Marco Sacchi, người phụ trách dự án tại trường đại học Surrey, nói: “Nhiều người từng nghi ngờ về việc thế giới lượng tử - vốn bí ẩn, phản trực giác và cũng kỳ diệu - đóng một vai trò nào đó trong sự sống mà chúng ta đã biết. Dù với nhiều người, ý tưởng là cái gì đó có thể hiện diện ở cả hai vị trí trong cùng thời điểm có thể ngớ ngẩn, nó vẫn xảy ra trong mọi thời điểm của thế giới lượng tử, và nghiên cứu của chúng tôi xác nhận đường hầm lượng tử xảy ra trong DNA tại nhiệt độ phòng”.

Louie Slocombe, một nghiên cứu sinh tại Trung tâm và là đồng tác giả của nghiên cứu, nói: “Vẫn còn một con đường dài hấp dẫn đưa chúng ta đến việc hiểu các quá trình sinh học hoạt động ở cấp độ hạ nguyên tử như thế nào nhưng nghiên cứu của chúng tôi - và những nghiên cứu khác trong những năm gần đây - đã xác nhận cơ học lượng tử có đóng một vai trò nhất định. Trong tương lai, chúng tôi hi vọng sẽ tìm hiểu cách các chất hỗn biến do đường hầm lượng tử tạo ra có thể nhân rộng và sinh ra các đột biến di truyền”.

Nguồn: Anh Vũ/tiasang.com.vn

Ngày cập nhật: 26/02/2021

 https://tiasang.com.vn/-doi-moi-sang-tao/Dung-vat-ly-luong-tu-de-hieu-ve-dot-bien-DNA--26898