23. Februar 2009 11:17

Adenin 

DNA-Molekül schüttelt sich gegen UV-Schäden

An der Uni Wien haben Chemiker herausgefunden, wie sich die Erbmasse gegen Sonnenstrahlen schützt: Die Elektronen zittern.

DNA-Molekül schüttelt sich gegen UV-Schäden
© sxc

Ultraviolettes Licht kann die Erbsubstanz schädigen und so letztendlich auch zu Krebs führen. Die Moleküle haben aber durchaus Strategien auf Lager, um die Gefahr abzuwenden. Am Institut für Theoretische Chemie der Universität Wien haben Wissenschafter um Hans Lischka erstmals im Detail simuliert, wie der DNA-Bestandteil Adenin auf die Strahlung reagiert. Dabei wird die UV-Energie in Vibrationsenergie des Molekülgerüsts umgewandelt, das Molekül schüttelt sich gleichermaßen.

Elektronen "zittern"
Die Forscher haben mittels Computersimulationen vor allem "9H-Adenin" unter die Lupe genommen. Um den schädlichen Wirkungen der UV-Strahlung zu entgehen, setzt das Molekül auf einen ultraschnellen Prozess, der in weniger als einer billionstel Sekunde abläuft. Durch UV-Licht kommt es vorerst einmal zu einer Anregung von Elektronen des Adenins, die dadurch auf ein höheres Energieniveau gehoben werden.

Harmlose Vibration
Wie im Falle des Adenins nun gezeigt werden konnte, kehren die Elektronen blitzschnell wieder auf das ursprüngliche Niveau zurück. So wird potenziell schädliche Anregungsenergie in harmlose Vibrationsenergie des Molekülgerüstes umgewandelt. Die DNA wird dadurch vor Schäden geschützt.

Wie im Prater
Das Team berechnete, wie der Übergang zwischen den einzelnen Energieniveaus der Elektronen in Kopplung an die Bewegung der Atomkerne im Detail abläuft. Zunächst zeigen die Daten, dass dieser Übergang kein kontinuierlicher, sondern ein aus zwei Schritten bestehender Prozess ist. Ersterer ist ultrakurz und nimmt lediglich 22 Femto-Sekunden (22 billiardstel Sekunden) in Anspruch. Dabei fallen die Elektronen von einem höheren Energieniveau in ein niedrigeres. Der zweite Schritt dauert etwa 20 Mal so lange wie der erste, nämlich eine halbe billionstel Sekunde. Danach sind die Elektronen des Adenins wieder in den energiearmen Ausgangszustand zurückgefallen.

Die Arbeiten wurden vom Wissenschaftsfonds FWF unterstützt und im Journal of the American Chemical Society (JACS) veröffentlicht.




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