Nedbrydning af aminosyrer med stråling

Små organiske molekyler, herunder de aminosyrer, der danner 'byggestenene' af proteiner i levende celler, fragment for at danne ioner under påvirkning af højenergistråling såsom elektronstråler. En ny undersøgelse offentliggjort i EPJ D har nu vist, hvad der sker, når elektroner kolliderer med en aminosyre, glutamin. Omfanget af skaden og arten af ​​de dannede ioner er begge påvirket af energien fra de kolliderende elektroner. Dette arbejde udspringer af et samarbejde mellem eksperimentelle fysikere ledet af Alexander Snegursky ved Institut for Elektronfysik, Uzhgorod, Ukraine og teoretikere ledet af Jelena Tamuliene ved Vilnius Universitet, Vilnius, Litauen.

Den skadelige virkning af meget højenergistråling på menneskeligt væv er velkendt fra katastrofer som atomulykkerne i Tjernobyl og Fukushima. Imidlertid, de langsigtede virkninger af overlevende fra sådanne katastrofer, herunder øget risiko for kræft, er til dels forårsaget af påvirkningen af ​​temmelig lavere energibestråling. Grupperne valgte at undersøge effekten af ​​elektronpåvirkning på aminosyrer, fordi de er mindre udbredt i denne sammenhæng end DNA.

Snegursky og hans kolleger brugte massespektrometri til at måle masse-til-ladning-forholdet og dermed bestemme arten af ​​kemiske fragmenter, der produceres, når en biologisk vigtig aminosyre, glutamin, blev bombarderet med ensartede elektronstråler med forskellige strålingsdoser. I mellemtiden det teoretiske hold modellerede de elektroniske og geometriske strukturer af glutamin og dets fragmenter ved hjælp af kvantemekanik. De observerede fragmenteringsmønstre var forskellige afhængigt af den strålingsdosis, som molekylerne modtog, og de eksperimentelle resultater blev stort set bekræftet af simuleringerne. Undersøgelsens forfattere mener, at denne grundforskning vil have betydning for forståelsen af ​​effekten af ​​ioniserende stråling på menneskelige celler, forbedring af selektiviteten af ​​strålebehandlingsstråler for cancerceller, og endda, måske, forstå livets oprindelse.