Исследование объясняет, как ионизирующее излучение повреждает ДНК
Высокие дозы рентгеновских лучей и других видов ионизирующего излучения могут повреждать ДНК в ядре клетки. Это явление может как приводить к развитию рака у человека, так и использоваться для уничтожения раковых клеток. Повреждение ДНК происходит по двум механизмам: один включает прямое физическое воздействие ионизирующих частиц; второй — косвенный, включающий атаку на нуклеиновые кислоты химическими видами, возникающими при радиолизе воды (разложении водородных связей между молекулами H2O).
В статье, опубликованной в International Journal of Molecular Sciences, бразильские исследователи сообщают о результатах изучения второго механизма. Целью было понять, как свободный радикал, называемый гидроксильным радикалом (·OH), воздействует на гуаниновые нуклеотиды и вызывает их диссоциацию.
Гуанин (G) — одно из азотистых оснований, входящих в состав нуклеотидов ДНК и РНК. Другие — это аденин (A), цитозин (C) и тимин (T).
Для изучения этого механизма группа использовала зависящую от времени теорию функционала плотности (TDDFT), которая является частью квантовой механики и описывает электронные свойства в физике твердого тела, квантовой химии, материаловедении, биохимии, биологии, наносистемах и системах атомного масштаба.
Исследователи пришли к выводу, что извлечение водорода было успешным при атаках на разные атомы кислорода, что приводило к диссоциации ДНК на три основных фрагмента: фосфатную группу, сахар дезоксирибозу и азотистое основание. По словам авторов, расчеты, описанные в статье, могут служить ориентиром для настройки реактивных силовых полей, чтобы более сложные структуры ДНК можно было изучать с помощью классической молекулярной динамики, включая как прямое, так и косвенное повреждение ДНК.
Исследование было проведено учеными из Центра разработки функциональных материалов (CDMF) и Института физики Глеба Ватагина Университета Кампинаса (IFGW-UNICAMP).