El ADN y el ARN son moléculas polarizadas naturalmente que contienen momentos dipolares eléctricos debido a la presencia de un número significativo de átomos cargados a pH neutro. Los científicos creen que estas moléculas tienen una polaridad incorporada que puede reorientarse o revertirse total o parcialmente bajoun campo eléctrico, una propiedad conocida como bioferroelectricidad. Sin embargo, el mecanismo de estas propiedades sigue sin estar claro. En un nuevo estudio publicado en EPJ E, See-Chuan Yam de la Universidad de Malaya, Kuala Lumpur, Malasia, y sus colegas demuestran queTodos los bloques de construcción de ADN y ARN, o nucleobases, exhiben una polarización distinta de cero en presencia de átomos polares o moléculas como amidogen y carbonilo. Tienen dos estados estables, lo que indica que el ADN y el ARN tienen básicamente propiedades de memoria, como unMaterial ferroeléctrico o ferromagnético. Esto es relevante para encontrar mejores formas de almacenar datos en ADN y ARN porque tienen una alta capacidad de almacenamiento y ofrecen un medio de almacenamiento estable.h Las propiedades físicas pueden desempeñar un papel importante en los procesos y funciones biológicos.Específicamente, estas propiedades también podrían ser extremadamente útiles para posibles aplicaciones como biosensor para detectar daño y mutación del ADN.
En este trabajo, los autores emplean modelos moleculares computacionales para estudiar el cambio de polarización de ADN y ARN utilizando un enfoque mecánico cuántico semiempírico. Para ello, modelan las cinco nucleobases que son los bloques de construcción de ADN y ARN.
Los autores también hacen un descubrimiento interesante: que el campo eléctrico mínimo requerido para cambiar la polarización de una nucleobase es inversamente proporcional a la relación del área de superficie polar topológica TPSA al área de superficie total TSA de una nucleobase.Por lo tanto, este trabajo también puede proporcionar información valiosa para comprender la posible existencia de ferroelectricidad en biomateriales; además, el mecanismo de conmutación observado y las propiedades ferroeléctricas de las nucleobases de ADN y ARN podrían informar el desarrollo futuro de nanomateriales y dispositivos electrónicos basados en ADN y ARN.
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