Slå DNA og RNA til og fra

DNA og RNA er naturligt polariserede molekyler, der indeholder elektriske dipolmomenter på grund af tilstedeværelsen af ​​et betydeligt antal ladede atomer ved neutral pH. Forskere mener, at disse molekyler har en indbygget polaritet, der kan omorienteres eller vendes helt eller delvist under et elektrisk felt-en egenskab, der kaldes bioferroelektricitet. Imidlertid, mekanismen for disse egenskaber er stadig uklar.

I en ny undersøgelse offentliggjort i EPJ E , See-Chuan Yam fra University of Malaya, Kuala Lumpur, Malaysia, og kolleger viser, at alle DNA- og RNA -byggestenene, eller nukleobaser, udviser en ikke-nul polarisering i nærvær af polare atomer eller molekyler, såsom amidogen og carbonyl. De har to stabile tilstande, angiver, at DNA og RNA dybest set har hukommelsesegenskaber, ligesom et ferroelektrisk eller ferromagnetisk materiale. Dette er relevant for at finde bedre måder at lagre data i DNA og RNA, fordi de har en høj lagerkapacitet og tilbyder et stabilt lagringsmedium. Sådanne fysiske egenskaber kan spille en vigtig rolle i biologiske processer og funktioner. Specifikt, disse egenskaber kan også være yderst nyttige til mulige anvendelser som biosensor til at detektere DNA -skader og mutationer.

I dette arbejde, forfatterne anvender beregningsmolekylær modellering til at studere polarisationsomskiftningen af ​​DNA og RNA ved hjælp af en semi-empirisk kvantemekanisk tilgang. For at gøre det, de modellerer de fem nukleobaser, som er byggestenene i DNA og RNA.

Forfatterne gør også en interessant opdagelse:at det minimale elektriske felt, der kræves til at skifte polariseringen af ​​en nukleobase, er omvendt proportional med forholdet mellem det topologiske polære overfladeareal (TPSA) og det totale overfladeareal (TSA) af en nukleobase. Dette arbejde kan evt. derfor, også give værdifuld indsigt for at forstå den mulige eksistens af ferroelektricitet i biomaterialer; yderligere, den observerede koblingsmekanisme og ferroelektriske egenskaber af DNA- og RNA-nukleobaser kunne informere den fremtidige udvikling af DNA- og RNA-baserede nanomaterialer og elektroniske enheder.