Τα ένζυμα θα μπορούσαν να είναι το κλειδί για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο μεταλλάσσεται το DNA, βρίσκουν κβαντικοί βιολόγοι
Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Communications, διαπίστωσε ότι τα ένζυμα μπορούν να δημιουργήσουν κβαντικές διακυμάνσεις στο DNA που μπορούν να οδηγήσουν σε μεταλλάξεις. Αυτό το εύρημα θα μπορούσε να βοηθήσει να εξηγήσει πώς αναπτύσσονται ο καρκίνος και άλλες γενετικές ασθένειες.
Το DNA είναι το μόριο που αποθηκεύει γενετικές πληροφορίες σε κύτταρα. Αποτελείται από διπλή έλικα νουκλεοτιδίων, τα οποία είναι τα δομικά στοιχεία του DNA. Κάθε νουκλεοτίδιο περιέχει μια αζώτου βάσης, ένα μόριο ζάχαρης και ένα φωσφορικό μόριο.
Όταν αναπαράγονται το DNA, οι δύο κλώνοι της έλικας ξεχωριστά και κάθε σκέλος χρησιμεύει ως πρότυπο για τη σύνθεση ενός νέου κλώνου. Αυτή η διαδικασία πραγματοποιείται από ένζυμα που ονομάζονται πολυμεράσες DNA.
Οι πολυμεράσες DNA είναι απίστευτα ακριβείς, αλλά μπορούν περιστασιακά να κάνουν λάθη. Αυτά τα λάθη μπορούν να οδηγήσουν σε μεταλλάξεις, οι οποίες είναι αλλαγές στην ακολουθία DNA. Οι μεταλλάξεις μπορούν να έχουν μια ποικιλία επιδράσεων, από την πρόκληση γενετικών παθήσεων στην παροχή της πρώτης ύλης για την εξέλιξη.
Η νέα μελέτη διαπίστωσε ότι οι πολυμεράσες DNA μπορούν να δημιουργήσουν κβαντικές διακυμάνσεις στο DNA που μπορούν να οδηγήσουν σε μεταλλάξεις. Οι κβαντικές διακυμάνσεις είναι μικροσκοπικές διακυμάνσεις στην ενέργεια ενός συστήματος. Προκαλούνται από την αρχή της αβεβαιότητας, η οποία δηλώνει ότι είναι αδύνατο να γνωρίζουμε τόσο τη θέση όσο και την ορμή ενός σωματιδίου ταυτόχρονα.
Στην περίπτωση του DNA, οι κβαντικές διακυμάνσεις μπορούν να προκαλέσουν τις αζωτούχνες βάσεις σε ένα νουκλεοτίδιο να στρέψουν από τη μία θέση στην άλλη. Αυτό μπορεί να αλλάξει την έννοια της αλληλουχίας DNA και να οδηγήσει σε μετάλλαξη.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ο ρυθμός των κβαντικών διακυμάνσεων στο DNA επηρεάζεται από τη θερμοκρασία και την παρουσία ενζύμων. Τα ένζυμα μπορούν να αυξήσουν τον ρυθμό των κβαντικών διακυμάνσεων με τη δημιουργία ενός περιβάλλοντος που ευνοεί τον σχηματισμό κβαντικών καταστάσεων.
Αυτό το εύρημα θα μπορούσε να βοηθήσει να εξηγήσει πώς αναπτύσσονται ο καρκίνος και άλλες γενετικές ασθένειες. Τα καρκινικά κύτταρα συχνά έχουν μεταλλάξεις σε γονίδια που ελέγχουν την ανάπτυξη και τη διαίρεση των κυττάρων. Αυτές οι μεταλλάξεις μπορούν να προκληθούν από κβαντικές διακυμάνσεις στο DNA που διευκολύνονται από ένζυμα.
Η νέα μελέτη παρέχει έναν νέο τρόπο κατανόησης του τρόπου με τον οποίο μεταλλάσσεται το DNA. Αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει στην ανάπτυξη νέων φαρμάκων και θεραπειών για γενετικές ασθένειες.
