El ADN y el ARN son moléculas naturalmente polarizadas 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 invertirse total o parcialmente bajo un 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 muestran que todos los componentes básicos del ADN y ARN, o nucleobases, exhiben una polarización distinta de cero en presencia de átomos polares o moléculas tales como amidógeno y carbonilo. Tienen dos estados estables, lo que indica que el ADN y el ARN básicamente tienen propiedades de memoria, como un material 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. Estas 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 del ADN y el ARN utilizando un enfoque mecánico cuántico semi-empírico. Para hacerlo modelan las cinco nucleobases que son los componentes básicos del ADN y el 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 entre el área de superficie polar topológica (TPSA) y el área de superficie total (TSA) de una nucleobase. Este trabajo puede, por lo tanto, también proporcionan información valiosa para comprender la posible existencia de ferroelectricidad en biomateriales; más lejos, 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.