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As enzimas, que são cruciais para controlar como as células se replicam no corpo humano, podem ser o próprio ingrediente que estimula o DNA a sofrer mutações espontâneas – causando erros genéticos potencialmente permanentes, de acordo com uma nova pesquisa da Universidade de Surrey.
Usando cálculos químicos quânticos de última geração, pesquisadores do Centro de Treinamento Doutoral em Biologia Quântica de Surrey descobriram que a parte do processo pelo qual o DNA se replica ocorre em velocidades 100 vezes mais rápidas do que o previsto anteriormente. Essa descoberta lança uma nova luz sobre a teoria assumida que sugere que os efeitos quânticos não sobreviveriam por tempo suficiente para serem afetados pelo processo de replicação.
Max Winokan, coautor do estudo da Universidade de Surrey, disse:
“Sempre pensamos que a mecânica quântica sofreria em um ambiente biológico. No entanto, foi fascinante descobrir que as mutações causadas pelo tunelamento quântico são mais estáveis devido à ação da enzima helicase.
“Enquanto outros pintaram a helicase como um guardião da mutação quântica, nossa pesquisa sugere que a enzima está profundamente entrelaçada com a formação dessas mutações”.
Essa famosa estrutura de dupla hélice dá ao DNA sua notável estabilidade, juntamente com suas regras de pareamento entre as letras genéticas em filamentos opostos. Normalmente, A sempre se liga a T e G sempre se liga a C devido às diferentes estruturas dessas biomoléculas e ao diferente número de pontes de hidrogênio formadas entre esses pares de bases. Os prótons (núcleos de átomos de hidrogênio) que formam tais ligações ocasionalmente se transferem através deles para formar estados raros conhecidos como tautômeros.
Quando uma célula começa a se copiar, ela deve passar pela replicação do DNA, na qual a primeira etapa é a separação das duas fitas de DNA para que cada uma possa ser usada como modelo para um novo DNA. A separação das fitas é possibilitada por um tipo de enzima chamada ‘helicase’, que se liga a uma das fitas de DNA e a puxa através de si mesma, forçando assim a separação do DNA. As bases de DNA mutantes em potencial devem sobreviver a esse processo para ter a chance de causar erros genéticos permanentes.
No entanto, pensava-se anteriormente que a ação da helicase era muito lenta. Como resultado, qualquer mutação pontual espontânea teria encontrado seu caminho de volta à sua posição natural e mais estável quando as fitas fossem separadas. A nova pesquisa começa a explicar como os efeitos da mecânica quântica podem ser a chave para os segredos das mutações genéticas e suas muitas consequências para a vida na Terra. Além disso, este novo relatório conclui que tal separação mecânica de fato estabiliza as formas mutantes de DNA.
Dr Marco Sacchi da Universidade de Surrey, que lidera o trabalho computacional para este estudo, diz:
“Há pouca compreensão do papel dos efeitos quânticos nos danos ao DNA e nas mutações genéticas. Acreditamos que podemos lançar luz sobre o mecanismo indescritível na origem dos erros do DNA apenas integrando a física quântica e a química computacional.”
O professor Jim Al-Khalili, co-diretor do Centro de Treinamento de Doutorado em Biologia Quântica da Universidade de Surrey, disse:
“O que acho mais empolgante é que este trabalho reúne pesquisas de ponta em várias disciplinas: física, química e biologia, para responder a uma das questões mais intrigantes da ciência hoje, e a Universidade de Surrey está rapidamente se tornando líder mundial nesse assunto. campo onde resultados empolgantes estão surgindo.”
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Universidade de Surrey. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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