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暴露于紫外辐射过渡到更多反应性三重态量子态的某些肽

发布时间:2018-05-16

新的研究表明,某些肽首先通过三重态量子态在紫外光下降解,这种反应排列比单独的碎片造成更大的破坏。 / em

太阳照射最明显的影响是化妆品,如皱纹和粗糙的皮肤。然而,一些损害会变得更深 - 紫外线会损伤DNA并导致人体内的蛋白质分解成较小的,有时甚至有害的碎片,这些碎片也可能损害DNA,增加皮肤癌和白内障的风险。了解这种退化发生的具体途径是发展防御机制的重要步骤。

来自瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的研究人员已经表明,某些多肽(小蛋白质)在紫外光下首先通过三重态量子态降解,这种三态量子态可以造成比单独片段化更大的破坏。

他们的结果在本周在AIP Publishing出版的“化学物理杂志”上发表的一篇论文中进行了描述,该研究探索了这种蛋白质降解途径,并可能有助于开发更好的紫外线保护机制。

研究人员使用含有酪氨酸或苯丙氨酸的气相肽,在我们身体中发现的吸收光的氨基酸,并对它们进行紫外激光辐射。然后,他们使用紫外 - 红外光谱检查随时间推移而产生的结构变化。他们发现,一旦激发后立即降解,一些分子形成中间三重态。

通常,电子自旋是成对的 - 如果存在两个电子,则一个自旋指向一个方向,另一个指向相反的方向。但在某些条件下,其中一个电子的自旋可以翻转,因此它们都指向相同的方向。这种安排被称为三重态。

因为电子构型可以影响分子如何反应,所以知道它通过三重态可以提供对这些分子的光损伤的潜在后果的其他见解。

化学物理学家Aleksandra Zabuga说:“三联态很长寿并且可能参与有害的化学反应。 “长寿命”是相对的 - 它们仍然只能持续几微秒到几毫秒,但它确实给了它们更大的机会来造成伤害。

“在此期间,三重态物质可能会将其能量转移至附近的氧气,并产生高度反应性的单线态氧或其他自由基。这些自由基可以反过来在细胞周围移动,导致比肽碎裂更加危险的DNA损伤,“她说。

其他一些研究小组已经研究了溶液中的紫外线碎片,并报告了三重态的存在。然而,肽在这种环境中不太可能碎裂,因为它们可以与周围的分子相互作用并通过替代机制去活化,介导损伤。此外,我们皮肤中的黑色素和我们眼睛中的犬尿氨酸等色素会减少到达细胞的紫外线辐射量。

“有趣的是考虑到所有这些保护机制都在肽外部的事实。换句话说,多肽似乎没有非常有效的保护手段,“Zabuga说。

未来,研究人员希望研究当地环境对光致碎裂的影响。例如,可能附近的水分子或同一肽链上的其他氨基酸可能与三重态相互作用并改变碎裂机制 - 这是现实系统中的重要考虑因素。

出版物:(出版中)Aleksandra V. Zabuga等人,“气相中紫外激发肽的碎裂机理”,Journal of Chemical Physics,2014; DOI:10.1063 / 1.4897158

资料来源:美国物理研究所

图片:Michael Kamrath