Pequenas moléculas orgânicas, incluindo os aminoácidos que formam os 'blocos de construção' das proteínas nas células vivas, fragmento para formar íons sob o impacto de radiação de alta energia, como feixes de elétrons. Um novo estudo publicado em EPJ D agora mostrou o que acontece quando os elétrons colidem com um aminoácido, glutamina. A extensão do dano e a natureza dos íons formados são afetadas pela energia dos elétrons em colisão. Este trabalho surge de uma colaboração entre físicos experimentais liderados por Alexander Snegursky no Instituto de Física Eletrônica, Uzhgorod, Ucrânia e teóricos liderados por Jelena Tamuliene na Universidade de Vilnius, Vilnius, Lituânia.

O efeito prejudicial da radiação de alta energia no tecido humano é bem conhecido por desastres como os acidentes nucleares em Chernobyl e Fukushima. Contudo, os efeitos de longo prazo experimentados pelos sobreviventes de tais desastres, incluindo um risco aumentado de câncer, são parcialmente causados ​​pelo impacto de radiação de energia bastante inferior. Os grupos optaram por estudar o efeito do impacto do elétron nos aminoácidos porque eles são menos estudados neste contexto do que o DNA.

Snegursky e seus colegas usaram espectrometria de massa para medir a razão massa-carga e, assim, determinar a natureza dos fragmentos químicos produzidos quando um aminoácido biologicamente importante, glutamina, foi bombardeado com feixes de elétrons uniformes com diferentes doses de radiação. Enquanto isso, a equipe teórica modelou as estruturas eletrônicas e geométricas da glutamina e seus fragmentos usando a mecânica quântica. Os padrões de fragmentação observados diferiram de acordo com a dose de radiação que as moléculas receberam, e os resultados experimentais foram amplamente confirmados pelas simulações. Os autores do estudo acreditam que esta pesquisa básica terá implicações para a compreensão do efeito da radiação ionizante nas células humanas, melhorando a seletividade dos feixes de radioterapia para células cancerosas, e até mesmo, possivelmente, compreender a origem da vida.