DNA ท้าทายแสง UV อย่างไร

เป็นครั้งแรกที่มีการนำเสนอกระบวนการที่รวดเร็วต่อการสลายตัวเร็ว

ภาพแสดงโครงสร้างพิเศษของนิวคลีโอเบส DNA ซึ่งหลังจากรับรังสีแสงอาทิตย์แล้วจะต้องรับผิดชอบต่อการเสื่อมสภาพของรังสีที่เร็วและกลับสู่สถานะกราวด์อิเล็กทรอนิกส์ © Hans Lischka / มหาวิทยาลัยเวียนนา
อ่านออกเสียง

สารพันธุกรรมของ DNA มีกลไกการป้องกันเพื่อป้องกันแสง UV จากรังสีของดวงอาทิตย์ สิ่งนี้มีความสำคัญเพราะมิฉะนั้นจะมีการสลายตัวของ DNA และ RNA อย่างรวดเร็ว นับเป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์ชาวเวียนนาได้แสดงให้เห็นถึงกระบวนการที่รวดเร็วที่สุดในการละลายได้ของแสง - การป้องกันแบบ "ตั้งโปรแกรม" เพื่อป้องกันรังสี UV ตอนนี้พวกเขารายงานในวารสาร "การดำเนินการของ National Academy of Sciences แห่งสหรัฐอเมริกา" (PNAS)

ผลกระทบของแสงแดดที่มีต่อผิวของเราไม่เพียง แต่นำไปสู่การฟอกหนังที่ต้องการซึ่งจะบรรเทาความรู้สึกของความเป็นอยู่ที่ดี แต่ยังมีกระบวนการในการเคลื่อนไหวซึ่งสามารถนำไปสู่ความเสียหายร้ายแรงต่อสุขภาพ

กลยุทธ์ง่ายๆ

ทีมวิจัยนำโดยศาสตราจารย์ฮันส์ลิสบอนจากสถาบันเคมีเชิงทฤษฎีของมหาวิทยาลัยเวียนนากำลังตรวจสอบว่ากลไกการป้องกันตามธรรมชาติได้วางแผนไว้ว่าจะป้องกันผลกระทบที่เป็นอันตรายดังกล่าว

กลยุทธ์ที่นี่เรียบง่าย แต่มีความซับซ้อนสูง: เมื่อแสง UV นำอิเล็กตรอนมาสู่ระดับพลังงานที่สูงขึ้นพวกเขาจะกลับสู่สถานะเริ่มต้นอย่างรวดเร็วมาก พลังงานอิเล็กทรอนิกส์นี้ถูกแปลงเป็นความร้อน กระบวนการนี้เกิดขึ้นในมิติเวลาสั้น ๆ อย่างไม่น่าเชื่อมากถึงหนึ่งในพันล้านของวินาที

การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์เผยให้เห็นคุณสมบัติของส่วนประกอบดีเอ็นเอที่มีฤทธิ์อ่อน

เมื่อรวมกับ Mario Barbatti สถาบัน Max Planck เพื่อการวิจัยถ่านหินในปัจจุบันและด้วยความร่วมมือกับเพื่อนร่วมงานจาก Czech Academy of Sciences ในปรากทีม Lischka ได้ใช้การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ที่เป็นนวัตกรรมเพื่อวาดภาพที่มีชีวิตชีวาของนิวเคลียสของนิวเคลียส แสดงผล

สิ่งนี้ช่วยให้นักวิจัยชี้แจงเครือข่ายที่ซับซ้อนของกระบวนการที่เร็วมาก พวกเขาสามารถแสดงให้เห็นว่าส่วนประกอบของดีเอ็นเอ - นิวคลีโอไทด์ที่รับผิดชอบในการก่อตัวของคู่เบสใน DNA และ RNA - ป้องกันการเสื่อมสภาพภายใต้การฉายรังสี UV

วิธีการใหม่ของเคมีควอนตัมสำหรับการตรวจสอบทางฟิสิกส์

ผลลัพธ์ที่สำคัญที่สุดของการศึกษาใหม่นี้อยู่ในการคำนวณรายละเอียดของการมีเพศสัมพันธ์ของการเคลื่อนไหวของอิเล็กตรอนกับนิวเคลียสของอะตอม สิ่งนี้สำเร็จได้ด้วยวิธีการพิเศษของเคมีควอนตัมที่พัฒนาขึ้นที่สถาบันเคมีเชิงทฤษฎีของมหาวิทยาลัยเวียนนา การคำนวณสถานะการเคลื่อนที่ของนิวคลีโอเบสแสดงให้เห็นตามพฤติกรรมของนักวิทยาศาสตร์ที่มีช่วงเวลาแบบไดนามิกที่น่าทึ่งมากซึ่งขยายออกไปตามคำสั่งหลายขนาด - จากปิโก / ล้านล้านถึงล้าน / วินาทีในช่วงที่สอง

วิธีการที่พัฒนาขึ้นใหม่นี้ไม่เพียง แต่เหมาะสมสำหรับการอธิบายพลวัตที่อธิบายไว้ใน DNA nucleobases เท่านั้น แต่ยังใช้เพื่อศึกษากระบวนการทางแสงใน DNA ของตัวเองและในพื้นที่สำคัญของเทคโนโลยีไฟฟ้าโซลาร์เซลล์, ด้วยวิธีการใหม่กระบวนการขั้นพื้นฐานของการขนส่งพลังงานกระตุ้นอิเล็กทรอนิกส์และการแยกประจุสำหรับการผลิตพลังงานสามารถเข้าใจได้ดีขึ้น

(idw - มหาวิทยาลัยเวียนนา, 30.11.2010 - DLO)