Dos físicos de la Universidad de Luxemburgo han demostrado ahora sin ambigüedades que las interacciones en forma de ondas de la mecánica cuántica son de hecho cruciales incluso a la escala de los procesos biológicos naturales.

El comportamiento de onda cuántica juega un papel clave en la ciencia y la tecnología modernas, con aplicaciones de mecánica cuántica que van desde láseres y comunicaciones de fibra de alta velocidad, a las computadoras cuánticas y la fotosíntesis en las plantas. Una pregunta natural es si los fenómenos de ondas cuánticas también podrían ser relevantes para la formación de estructuras y los procesos dinámicos en los sistemas biológicos de las células vivas. Esta cuestión no se ha abordado de manera convincente hasta ahora debido a la falta de métodos cuánticos eficientes que sean aplicables a sistemas tan grandes como proteínas completas en condiciones fisiológicas (es decir, solvatadas en agua y a temperatura ambiente).

Ahora escribiendo en Avances de la ciencia , El profesor Alexandre Tkatchenko y el investigador de doctorado Martin Stöhr del Departamento de Física y Ciencia de los Materiales de la Universidad de Luxemburgo han investigado el proceso de plegado de proteínas en agua utilizando un tratamiento totalmente mecánico cuántico por primera vez. El plegamiento de proteínas es el proceso físico mediante el cual una cadena de aminoácidos adquiere su estructura funcional biológica nativa debido a las interacciones entre los aminoácidos y la influencia del agua circundante. Un hallazgo novedoso clave del presente estudio es que la interacción entre la proteína y el agua circundante debe describirse mediante un comportamiento ondulatorio de la mecánica cuántica, que también resulta ser crítico en la dinámica del proceso de plegamiento de proteínas.

"La persistencia del comportamiento de ondas cuánticas en sistemas biomoleculares abre un nuevo paradigma para explicar algunos de los procesos fundamentales en biología, "dice Martin Stöhr, el primer autor del estudio. Una comprensión microscópica correcta de los procesos biológicos es clave para apuntar específicamente a la función y disfunción de las células como se desea en la medicina moderna. por ejemplo.

"Adelante, prevemos un papel importante de las interacciones cuánticas para la maquinaria biomolecular que va desde el ensamblaje de proteínas hasta la función de las enzimas, "explica el profesor Alexandre Tkatchenko, el autor correspondiente del estudio.

Como parte de diversas colaboraciones nacionales e internacionales, Los resultados de este estudio ya han motivado más investigaciones exhaustivas sobre cómo los efectos cuánticos pueden dar forma a una variedad de fenómenos biológicos.