Un estudio teórico de la reacción inducida por la luz ultravioleta del uracilo ARN-nucleobase, llevado a cabo por investigadores de LMU, sugiere que se pueden utilizar pulsos de láser cuidadosamente formados para atrapar el estado intermedio crucial para una caracterización detallada.

Investigadores de LMU dirigidos por Regina de Vivie-Riedle, Profesor de Química Teórica en LMU Munich, han desarrollado un concepto que sugiere cómo se pueden optimizar los estudios de la interacción fotoquímica de la radiación UV con el ácido ribonucleico (ARN). Los fotones energéticos de los que se compone la radiación UV desencadenan transformaciones químicas en las bases de nucleótidos que forman las subunidades tanto del ADN como del ARN. que puede resultar en mutaciones genéticas deletéreas. Para obtener una mejor comprensión del mecanismo molecular que conduce a dicho fotodaño, La dinámica de las muestras purificadas de bases de ARN y ADN se investiga extensamente con pulsos de láser ultracortos con el fin de caracterizar los intermedios transitorios que surgen en el curso de la reacción fotoquímica. El problema con este enfoque es que las moléculas excitadas liberan muy rápidamente la energía inyectada por el pulso láser corto. "Este fenómeno de fotorrelajación se considera una respuesta protectora incorporada que minimiza el riesgo de fotodaño, pero también hace que sea muy difícil aprender mucho sobre el estado excitado en sí, "como Daniel Keefer, explica un miembro del grupo de De Vivie-Riedle.

Junto con Spiridoula Matsika, ex becario Humboldt en LMU de Temple University en Filadelfia, Regina de Vivie-Riedle y sus compañeros de trabajo demuestran cómo el proceso de relajación ultrarrápida en el compuesto uracilo, una de las bases de ARN, se puede controlar con campos de luz personalizados. Este estudio también muestra cómo el estado excitado puede ser efectivamente 'atrapado' para facilitar su caracterización. La idea básica es dar forma al pulso láser de tal manera que la molécula permanezca en el estado excitado durante más tiempo (más de 50 picosegundos en lugar de 190 femtosegundos), como si el proceso de relajación en el estado fundamental se interrumpiera temporalmente presionando el botón Botón de pausa. Los resultados y sus implicaciones se describen en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense .

Experimentos anteriores que empleaban pulsos de láser de femtosegundos para excitar el uracilo sirvieron como punto de partida para el nuevo estudio. Los investigadores de LMU optimizaron los excitantes pulsos láser con respecto a varios objetivos de control, logrando tanto una aceleración como una extensión significativa de la vida útil del estado excitado en casi 30 veces. Especialmente este atrapamiento en el estado crucial abre el camino para estudios espectroscópicos de seguimiento de la reacción que conduce al fotodaño. Es más, estos resultados deberían ser aplicables a las otras bases que se encuentran en los ácidos nucleicos. "Confiamos en que nuestro modelo facilitará futuros estudios de los mecanismos de reacción que conducen al fotodaño de los nucleótidos, "dice de Vivie-Riedle.