Pesquisadores liderados por Regina de Vivie-Riedle, um professor de química teórica na LMU Munique, encontraram indicações para um mecanismo independente de base que pode diminuir a fotoestabilidade do uracila de base de RNA.

Os blocos de construção da vida, ou seja, as cinco nucleobases de adenina, guanina, citosina, timina e uracila que compõem o código genético, são suscetíveis a danos por radiação UV. Após fotoexcitação, eles podem sofrer reações químicas com seus vizinhos em uma fita de DNA ou RNA, causando mutações perigosas que eventualmente aumentam o risco de câncer de pele.

Felizmente, todas as cinco nucleobases têm maneiras de dissipar rapidamente a energia depositada no estado excitado crítico. Este processo de relaxamento acontece em uma escala de tempo de femtossegundos, mais rápido do que podem ocorrer reações químicas concorrentes, evitando assim fotodanos na maioria dos casos. A obstrução dessas vias ultra-rápidas aumenta a chance de que fotoprodutos prejudiciais sejam formados, uma vez que a nucleobase permanece no estado excitado por mais tempo.

Até agora, esse relaxamento retardado para o estado fundamental tem sido atribuído principalmente à deslocalização de estados excitados em várias nucleobases. A professora Regina de Vivie-Riedle com sua equipe de pesquisa na LMU agora encontraram indicações para outro mecanismo que pode ocorrer em uma única nucleobase, sem a necessidade de deslocalização do estado excitado. Usando métodos dinâmicos quânticos de última geração que levam em conta o complexo ambiente de RNA, eles descobriram que a influência estérica da fita de RNA pode obstruir o movimento molecular necessário para o relaxamento ultra-rápido do uracila e prender a nucleobase no estado excitado por vários picossegundos - tempo suficiente para que reações químicas prejudiciais ocorram. O trabalho aparece no Jornal da American Chemical Society .

Ao considerar diferentes sequências de base em suas simulações, eles também investigaram se combinações específicas de nucleobases vizinhas diferem em seus efeitos sobre a fotoestabilidade do uracila. Os resultados indicam que o mecanismo descrito é um efeito bastante geral do ambiente de RNA molecular, e ocorre independentemente de qualquer sequência de bases particular.

O uso de simulações de computador permite isolar os efeitos de diferentes fatores, alguns dos quais podem ser inacessíveis à investigação experimental. Os modelos teóricos, portanto, permitem uma compreensão mais completa da natureza e são parte integrante da química moderna. O esforço computacional para este estudo foi considerável, e os autores agradecem os recursos fornecidos pelo Leibniz Supercomputing Center em Garching.