Små organiska molekyler, inklusive aminosyrorna som bildar "byggstenarna" av proteiner i levande celler, fragment för att bilda joner under påverkan av högenergistrålning såsom elektronstrålar. En ny studie publicerad i EPJ D har nu visat vad som händer när elektroner kolliderar med en aminosyra, glutamin. Omfattningen av skadan och arten av jonerna som bildas påverkas båda av energin hos de kolliderande elektronerna. Detta arbete uppstår från ett samarbete mellan experimentella fysiker under ledning av Alexander Snegursky vid Institute of Electron Physics, Uzhgorod, Ukraina och teoretiker under ledning av Jelena Tamuliene vid Vilnius universitet, Vilnius, Litauen.

Den skadliga effekten av mycket högenergistrålning på mänsklig vävnad är välkänd från katastrofer som kärnkraftsolyckorna i Tjernobyl och Fukushima. Dock, de långsiktiga effekterna av överlevande av sådana katastrofer, inklusive en ökad risk för cancer, är delvis orsakade av påverkan av ganska lågenergistrålning. Grupperna valde att studera effekten av elektronpåverkan på aminosyror eftersom de är mindre studerade i detta sammanhang än DNA.

Snegursky och hans kollegor använde masspektrometri för att mäta förhållandet mellan massa och laddning och på så sätt bestämma naturen hos kemiska fragment som produceras när en biologiskt viktig aminosyra, glutamin, bombarderades med enhetliga elektronstrålar med olika stråldoser. Under tiden, det teoretiska teamet modellerade de elektroniska och geometriska strukturerna av glutamin och dess fragment med hjälp av kvantmekanik. De observerade fragmenteringsmönstren skilde sig beroende på stråldosen som molekylerna fick, och de experimentella resultaten bekräftades till stor del av simuleringarna. Studieförfattarna tror att denna grundforskning kommer att få konsekvenser för att förstå effekten av joniserande strålning på mänskliga celler, förbättra selektiviteten hos strålbehandlingsstrålar för cancerceller, och även, kanske, förstå livets ursprung.