Los medicamentos dirigidos contra el cáncer funcionan al establecer un vínculo estrecho entre las células cancerosas y los objetivos moleculares específicos que participan en el crecimiento y la propagación del cáncer. Las imágenes detalladas de dichos sitios o vías de enlace químico pueden proporcionar información clave necesaria para maximizar la eficacia de los tratamientos con oncogenesSin embargo, los movimientos atómicos en una molécula nunca se han capturado en el medio de la acción, ni siquiera para una molécula extremadamente simple, como una molécula triatómica, compuesta de solo tres átomos.
Un equipo de investigación dirigido por IHEE Hyotcherl del Instituto de Ciencias Básicas IBS, Corea del Sur Profesor, Departamento de Química, KAIST, en colaboración con científicos del Instituto de Ciencia de Estructura de Materiales de KEK KEK IMSS, Japón, RIKEN Japón y Pohang Accelerator Laboratory PAL, Corea del Sur, informaron la observación directa del momento de nacimiento de los enlaces químicos mediante el seguimiento de las posiciones atómicas en tiempo real en la molécula. "Finalmente logramos capturar el proceso de reacción en curso de laformación de enlaces químicos en el trímero de oro. Las imágenes de resolución de femtosegundos revelaron que tales eventos moleculares tuvieron lugar en dos etapas separadas, no simultáneamente como se suponía anteriormente ", dice el Director Asociado IHEE Hyotcherl, el autor correspondiente del estudio." Los átomos en elLos átomos complejos del trímero de oro permanecen en movimiento incluso después de que se completa la unión química. La distancia entre los átomos aumenta y disminuye periódicamente, exhibiendo la vibración molecular.Las vibraciones moleculares visualizadas nos permitieron nombrar el movimiento característico de cada modo vibratorio observado ", agrega Ihee.
Los átomos se mueven extremadamente rápido a una escala de femtosegundos fs - cuadrillonésimos o millonésimas de una billonésima de segundo. Su movimiento es minuto en el nivel de angstrom igual a una diezmilésima de metro. Son especialmenteevasivo durante el estado de transición donde los intermedios de reacción están pasando de reactivos a productos en un instante. El equipo de investigación hizo posible esta tarea experimentalmente desafiante mediante el uso de liquidografía de rayos X de femtosegundos dispersión de la solución. Esta técnica experimental combina la fotólisis láser y la dispersión de rayos Xtécnicas. Cuando un pulso láser incide en la muestra, los rayos X se dispersan e inician la reacción de formación de enlaces químicos en el complejo trímero de oro. Pulsos de rayos X de femtosegundos obtenidos de una fuente de luz especial llamada láser de rayos libres de rayos X XFELse utilizaron para interrogar el proceso de formación de enlaces. Los experimentos se realizaron en dos instalaciones XFEL acelerador lineal de cuarta generación, PAL-XFEL en Corea del Sur y SACLA en Japón, y thEste estudio se realizó en colaboración con investigadores de KEK IMSS, Pohang Accelerator Laboratory PAL, RIKEN y el Japan Synchrotron Radiation Research Institute JASRI.
Las ondas dispersas de cada átomo interfieren entre sí y, por lo tanto, sus imágenes de dispersión de rayos X se caracterizan por direcciones de viaje específicas. El equipo de investigación del IBS rastreó posiciones en tiempo real de los tres átomos de oro a lo largo del tiempo mediante el análisis de imágenes de dispersión de rayos X,que están determinados por una estructura tridimensional de una molécula. Los cambios estructurales en el complejo de la molécula dieron como resultado múltiples imágenes de dispersión características a lo largo del tiempo. Cuando una molécula es excitada por un pulso láser, múltiples estados cuánticos vibracionales se excitan simultáneamente. La superposición de variosLos estados cuánticos vibracionales excitados se denominan paquetes de ondas. Los investigadores rastrearon el paquete de ondas en coordenadas nucleares tridimensionales y descubrieron que la primera mitad de la unión química se formó dentro de las 35 fs después de la fotoexcitación. La segunda mitad de la reacción siguió dentro de las 360 fspara completar toda la dinámica de reacción.
También ilustraron con precisión los movimientos de vibración molecular tanto en el tiempo como en el espacio. Esta es una hazaña notable teniendo en cuenta que una velocidad tan rápida y una longitud de movimiento de un minuto son condiciones bastante desafiantes para adquirir datos experimentales precisos.
En este estudio, el equipo de investigación del SII mejoró su estudio de 2015 publicado por Naturaleza . En el estudio anterior en 2015, la velocidad de la cámara de rayos X resolución de tiempo se limitó a 500 fs, y la estructura molecular ya había cambiado para ser lineal con dos enlaces químicos dentro de 500 fs. En este estudio,El progreso de la formación de enlaces y la transformación estructural doblada a lineal se pudo observar en tiempo real, gracias a la resolución del tiempo de mejora hasta 100 fs. De este modo, el mecanismo de formación de enlaces asíncronos en el que se forman dos enlaces químicos en 35 fs ySe visualizaron 360 fs, respectivamente, y se visualizó la transformación doblada a lineal completada en 335 fs. En resumen, además de observar el comienzo y el final de las reacciones químicas, informaron cada momento del reordenamiento intermedio y continuo de configuraciones nucleares con dramáticamentemétodos experimentales y analíticos mejorados.
Impulsarán este método de 'seguimiento en tiempo real de posiciones atómicas en una molécula y vibración molecular usando dispersión de rayos X de femtosegundos' para revelar los mecanismos de las reacciones catalíticas orgánicas e inorgánicas y las reacciones que involucran proteínas en el cuerpo humano ".Al rastrear directamente las vibraciones moleculares y las posiciones en tiempo real de todos los átomos en una molécula en el medio de la reacción, podremos descubrir mecanismos de varias reacciones catalíticas y bioquímicas orgánicas e inorgánicas desconocidas ", señala el Dr. KIM Jong Goo, elprimer autor del estudio.
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Materiales proporcionado por Instituto de Ciencias Básicas . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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