Cuando las moléculas que llevan el código genético en nuestras células están expuestas a daños, tienen defensas contra posibles roturas y mutaciones.
Por ejemplo, cuando el ADN es golpeado con luz ultravioleta, puede perder el exceso de energía de la radiación al expulsar el núcleo de un átomo de hidrógeno, un solo protón, para evitar que se rompan otros enlaces químicos en el sistema.
Para obtener información sobre este proceso, los investigadores utilizaron pulsos láser de rayos X de la Fuente de Luz Coherente Linac LCLS en el Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC del Departamento de Energía para investigar cómo la energía de la luz transforma una molécula relativamente simple, la 2-tiopiridona.Esta molécula sufre una transformación química que también ocurre en los componentes básicos del ADN. Los científicos observaron este proceso al sondear el átomo de nitrógeno en la molécula con pulsos de rayos X que duraron solo femtosegundos, o cuadrillonésimos de segundo.
Los resultados, publicados en Angewandte Chemie , son un paso hacia una mejor comprensión de lo que se denomina "transferencias de protones en estado excitado" en el ADN y otras moléculas.
"En este momento, queremos que sea simple", dice el autor principal Sebastian Eckert, estudiante de doctorado en la Universidad de Potsdam y Helmholtz-Zentrum Berlin. "Es más fácil observar los efectos de la fotoexcitación en la 2-tiopiridona porque estoLa molécula es lo suficientemente pequeña como para comprenderla y tiene un solo átomo de nitrógeno. Estamos entre los primeros en LCLS en observar el nitrógeno en esta energía, por lo que es algo así como un experimento piloto ".
Esta es también la primera vez que el método, conocido como dispersión de rayos X inelástica resonante o RIXS, se ha utilizado para observar los cambios moleculares que involucran nitrógeno que ocurren en femtosegundos. Este breve intervalo de tiempo es importante porque así de rápido se expulsan los protonesde moléculas expuestas a la luz, y se requieren rayos X brillantes para ver estos cambios ultrarrápidos.
"LCLS es la única fuente de luz de rayos X que puede proporcionar suficientes fotones - partículas de luz", dice la coautora Munira Khalil, profesora de la Universidad de Washington. "Nuestro mecanismo de detección es 'hambriento de fotones' yrequiere pulsos intensos de luz para capturar el efecto que queremos ver "
En el estudio, los investigadores utilizaron un láser óptico para iniciar cambios en la molécula, seguido de una sonda de rayos X LCLS que les permitió ver movimientos en los enlaces.
"Buscamos un efecto de resonancia: una firma que nos permita saber que hemos ajustado los rayos X a una energía que garantiza que solo estamos examinando los cambios relacionados con el átomo de nitrógeno o cerca de él", dice Mike Minitti, personalcientífico de LCLS y coautor del artículo.
Estos estudios "en resonancia" amplifican la señal de manera que los científicos puedan interpretar claramente cómo interactúan los rayos X con la muestra.
El equipo de investigación observó principalmente los enlaces entre los átomos de nitrógeno vecinos y confirmó que la luz óptica rompe los enlaces nitrógeno-hidrógeno.
"También pudimos confirmar que los rayos X utilizados para sondear la muestra no rompen el enlace nitrógeno-hidrógeno, por lo que la sonda en sí no crea un efecto artificial. La energía de rayos X se transfiere a unenlace entre nitrógeno y átomos de carbono, rompiéndolo ", dice Jesper Norell, estudiante de doctorado en la Universidad de Estocolmo y coautor del artículo.
A continuación, la colaboración utilizará el mismo enfoque para estudiar moléculas más complejas y obtener información sobre la amplia clase de reacciones fotoquímicas.
LCLS es una instalación de usuario de la Oficina de Ciencia del DOE. Además de LCLS, los investigadores de la Universidad de Potsdam, Helmhotz-Zentrum Berlin, la Universidad de Estocolmo y la Universidad de Washington contribuyeron con su experiencia en este estudio. Los cambios estructurales inducidos por los rayos Xen LCLS se compararon con las observaciones en la Fuente de radiación sincrotrón BESSY II.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :