O DNA e o RNA são moléculas naturalmente polarizadas contendo momentos de dipolo elétrico devido à presença de um número significativo de átomos carregados em pH neutro. Os cientistas acreditam que essas moléculas têm uma polaridade embutida que pode ser reorientada ou revertida totalmente ou em parte sob um campo elétrico - uma propriedade conhecida como bioferroeletricidade. Contudo, o mecanismo dessas propriedades permanece obscuro.

Em um novo estudo publicado em EPJ E , See-Chuan Yam, da University of Malaya, Kuala Lumpur, Malásia, e colegas mostram que todos os blocos de construção de DNA e RNA, ou nucleobases, exibem uma polarização diferente de zero na presença de átomos polares ou moléculas como amidogênio e carbonila. Eles têm dois estados estáveis, indicando que o DNA e o RNA têm basicamente propriedades de memória, assim como um material ferroelétrico ou ferromagnético. Isso é relevante para encontrar melhores maneiras de armazenar dados em DNA e RNA, porque eles têm uma alta capacidade de armazenamento e oferecem um meio de armazenamento estável. Essas propriedades físicas podem desempenhar um papel importante nos processos e funções biológicas. Especificamente, essas propriedades também podem ser extremamente úteis para possíveis aplicações como um biossensor para detectar danos e mutações no DNA.

Nesse trabalho, os autores empregam modelagem molecular computacional para estudar a comutação de polarização de DNA e RNA usando uma abordagem semi-empírica da mecânica quântica. Para fazer isso, eles modelam as cinco nucleobases que são os blocos de construção do DNA e do RNA.

Os autores também fazem uma descoberta interessante:que o campo elétrico mínimo necessário para mudar a polarização de uma nucleobase é inversamente proporcional à razão entre a área de superfície polar topológica (TPSA) e a área de superfície total (TSA) de uma nucleobase. Este trabalho pode, Portanto, também fornecem informações valiosas para a compreensão da possível existência de ferroeletricidade em biomateriais; avançar, o mecanismo de comutação observado e as propriedades ferroelétricas das nucleobases de DNA e RNA podem informar o futuro desenvolvimento de nanomateriais e dispositivos eletrônicos baseados em DNA e RNA.