Dos vías de desintegración primarias compiten en las nucleobases fotoexcitadas:la conversión interna ultrarrápida (IC) y el cruce entre sistemas (ISC) a un estado triplete. IC implica la rápida disipación del exceso de energía dentro del mismo estado electrónico, que generalmente ocurre entre femtosegundos y picosegundos. Por otro lado, ISC es un proceso más lento en el que la molécula excitada sufre un cambio de espín, pasando de un estado singlete a un estado triplete. Los estados tripletes son generalmente más duraderos en comparación con los estados singletes y pueden participar en diversas reacciones fotoquímicas, incluida la formación de especies reactivas de oxígeno (ROS) y daños en el ADN.
La cuestión de si la desintegración de las nucleobases fotoexcitadas es rápida o suprimida ha sido objeto de extensas investigaciones y debates. Los primeros estudios sugirieron que la CI es la vía de desintegración dominante, lo que garantiza que las nucleobases vuelvan rápidamente a su estado fundamental, minimizando las posibilidades de reacciones químicas dañinas. Sin embargo, investigaciones más recientes han revelado que las ISC también pueden ocurrir de manera eficiente en algunas nucleobases, particularmente en la guanina, en condiciones específicas.
Varios factores influyen en la dinámica de desintegración de las nucleobases fotoexcitadas:
Apilamiento de bases: La presencia de nucleobases vecinas en el ADN y el ARN puede afectar las propiedades del estado excitado y las vías de desintegración. Las interacciones de apilamiento pueden mejorar o suprimir las tasas de IC e ISC.
Efectos del disolvente: El disolvente circundante, como el agua en los sistemas biológicos, puede influir en la dinámica del estado excitado. La solvatación puede estabilizar o desestabilizar los estados excitados, alterando las tasas de desintegración.
Modificaciones básicas: Las modificaciones químicas o mutaciones en las nucleobases pueden alterar sus estructuras electrónicas y mecanismos de desintegración. Las bases modificadas pueden exhibir diferentes eficiencias de IC e ISC.
Temperatura y Viscosidad: Las condiciones ambientales como la temperatura y la viscosidad pueden afectar los movimientos moleculares y las interacciones que influyen en las tasas de desintegración del estado excitado.
El debate sobre si la desintegración de las nucleobases es rápida o suprimida resalta la complejidad de los procesos fotoquímicos en los sistemas biológicos. Si bien la CI sigue siendo la vía principal de desintegración de muchas nucleobases, la posibilidad de una ISC eficiente en ciertos contextos subraya la necesidad de realizar más investigaciones para comprender toda la gama de efectos fotoinducidos sobre el ADN y el ARN. Obtener una comprensión integral de estos mecanismos de descomposición es crucial para descifrar la base molecular del daño biológico inducido por los rayos UV y diseñar estrategias para mitigar sus consecuencias nocivas.
