En teoretisk studie av UV-ljusinducerad reaktion av RNA-nukleobas uracil, utförs av LMU -forskare, föreslår att noggrant formade laserpulser kan användas för att fånga det avgörande mellanläget för detaljerad karakterisering.

LMU-forskare under ledning av Regina de Vivie-Riedle, Professor i teoretisk kemi vid LMU München, har utvecklat ett koncept som föreslår hur studier av den fotokemiska interaktionen mellan UV -strålning och ribonukleinsyra (RNA) kan optimeras. De energiska fotoner som UV -strålning består av utlöser kemiska transformationer i nukleotidbaserna som bildar subenheterna till både DNA och RNA, vilket kan leda till skadliga genetiska mutationer. För att få en bättre förståelse av den molekylära mekanismen som leder till sådan fotoskada, dynamiken hos renade prover av RNA- och DNA -baser undersöks ingående med ultrakorte laserpulser i syfte att karakterisera övergående mellanprodukter som uppstår under den fotokemiska reaktionen. Problemet med detta tillvägagångssätt är att de upphetsade molekylerna mycket snabbt frigör energin som injiceras av den korta laserpulsen. "Detta fenomen av fotorelaxering anses vara ett inbyggt skyddande svar som minimerar risken för fotoskador, men det gör det också mycket svårt att lära sig mycket om själva det upphetsade tillståndet, "som Daniel Keefer, förklarar en medlem i de Vivie-Riedles grupp.

Tillsammans med Spiridoula Matsika, en tidigare Humboldt -stipendiat vid LMU från Temple University i Philadelphia, Regina de Vivie-Riedle och hennes medarbetare visar hur den ultrasnabba avslappningsprocessen i föreningen uracil, en av RNA -baserna, kan styras med skräddarsydda ljusfält. Denna studie visar också hur det upphetsade tillståndet effektivt kan "fångas" för att underlätta dess karakterisering. Grundidén är att forma laserpulsen på ett sådant sätt att molekylen förblir i exciterat tillstånd längre (över 50 pikosekunder istället för 190 femtosekunder) - snarare som om processen för avslappning till marktillståndet tillfälligt avbröts genom att trycka på Pausknapp. Resultaten och deras konsekvenser beskrivs i Journal of the American Chemical Society .

Tidigare experiment som använde femtosekundlaserpulser för att excitera uracil fungerade som utgångspunkt för den nya studien. LMU -forskarna optimerade de spännande laserpulserna med avseende på olika kontrollmål, uppnå både en acceleration och en betydande förlängning av livslängden för exciterat tillstånd med nästan 30 gånger. Speciellt denna fångst i det avgörande tillståndet öppnar vägen för uppföljande spektroskopiska studier av reaktionen som leder till fotoskador. Dessutom, dessa resultat bör vara tillämpliga på andra baser som finns i nukleinsyror. "Vi är övertygade om att vår modell kommer att underlätta framtida studier av reaktionsmekanismerna som leder till fotoskador av nukleotider, "säger de Vivie-Riedle.