L'ADN et l'ARN sont des molécules naturellement polarisées contenant des moments dipolaires électriques dus à la présence d'un nombre important d'atomes chargés à pH neutre. Les scientifiques pensent que ces molécules ont une polarité intrinsèque qui peut être réorientée ou inversée entièrement ou en partie sous un champ électrique, une propriété appelée bioferroélectricité. Cependant, le mécanisme de ces propriétés reste incertain.

Dans une nouvelle étude publiée dans EPJ E , See-Chuan Yam de l'Université de Malaisie, Kuala Lumpur, Malaisie, et ses collègues montrent que tous les éléments constitutifs de l'ADN et de l'ARN, ou des bases nucléiques, présentent une polarisation non nulle en présence d'atomes ou de molécules polaires tels que l'amidogène et le carbonyle. Ils ont deux états stables, indiquant que l'ADN et l'ARN ont essentiellement des propriétés de mémoire, tout comme un matériau ferroélectrique ou ferromagnétique. Ceci est pertinent pour trouver de meilleurs moyens de stocker les données dans l'ADN et l'ARN car ils ont une grande capacité de stockage et offrent un support de stockage stable. Ces propriétés physiques peuvent jouer un rôle important dans les processus et fonctions biologiques. Spécifiquement, ces propriétés pourraient également être extrêmement utiles pour d'éventuelles applications en tant que biocapteur pour détecter les dommages et les mutations de l'ADN.

Dans ce travail, les auteurs utilisent la modélisation moléculaire computationnelle pour étudier la commutation de polarisation de l'ADN et de l'ARN à l'aide d'une approche de mécanique quantique semi-empirique. Faire cela, ils modélisent les cinq bases nucléiques qui sont les éléments constitutifs de l'ADN et de l'ARN.

Les auteurs font également une découverte intéressante :que le champ électrique minimum requis pour commuter la polarisation d'une nucléobase est inversement proportionnel au rapport de la surface polaire topologique (TPSA) à la surface totale (TSA) d'une nucléobase. Ce travail peut, donc, fournissent également des informations précieuses pour comprendre l'existence possible de la ferroélectricité dans les biomatériaux ; plus loin, le mécanisme de commutation observé et les propriétés ferroélectriques des bases nucléiques d'ADN et d'ARN pourraient éclairer le développement futur de nanomatériaux et de dispositifs électroniques à base d'ADN et d'ARN.