Une étude théorique de la réaction induite par la lumière UV de l'uracile ARN-nucléobase, réalisée par les chercheurs du LMU, suggère que des impulsions laser soigneusement formées peuvent être utilisées pour piéger l'état intermédiaire crucial pour une caractérisation détaillée.

Les chercheurs de LMU dirigés par Regina de Vivie-Riedle, Professeur de chimie théorique au LMU Munich, ont développé un concept qui suggère comment les études de l'interaction photochimique du rayonnement UV avec l'acide ribonucléique (ARN) peuvent être optimisées. Les photons énergétiques qui composent le rayonnement UV déclenchent des transformations chimiques dans les bases nucléotidiques qui forment les sous-unités de l'ADN et de l'ARN, pouvant entraîner des mutations génétiques délétères. Afin d'obtenir une meilleure compréhension du mécanisme moléculaire qui conduit à de tels photodommages, la dynamique d'échantillons purifiés de bases d'ARN et d'ADN est largement étudiée avec des impulsions laser ultracourtes en vue de caractériser les intermédiaires transitoires qui surviennent au cours de la réaction photochimique. Le problème de cette approche est que les molécules excitées libèrent très rapidement l'énergie injectée par la courte impulsion laser. "Ce phénomène de photorelaxation est considéré comme une réponse protectrice intégrée qui minimise le risque de photodommage, mais il est également très difficile d'en apprendre beaucoup sur l'état excité lui-même, " comme Daniel Keefer, explique un membre du groupe de de Vivie-Riedle.

Avec Spiridoula Matsika, un ancien boursier Humboldt à LMU de Temple University à Philadelphie, Regina de Vivie-Riedle et ses collègues démontrent comment le processus de relaxation ultrarapide dans l'uracile composé, l'une des bases de l'ARN, peut être contrôlé avec des champs lumineux sur mesure. Cette étude montre également comment l'état excité peut être efficacement « piégé » pour faciliter sa caractérisation. L'idée de base est de façonner l'impulsion laser de manière à ce que la molécule reste dans l'état excité plus longtemps (plus de 50 picosecondes au lieu de 190 femtosecondes) - un peu comme si le processus de relaxation dans l'état fondamental était temporairement interrompu en appuyant sur le bouton Bouton pause. Les résultats et leurs implications sont décrits dans le Journal de l'American Chemical Society .

Des expériences antérieures qui utilisaient des impulsions laser femtosecondes pour exciter l'uracile ont servi de point de départ à la nouvelle étude. Les chercheurs du LMU ont optimisé les impulsions laser excitantes par rapport à divers objectifs de contrôle, obtenir à la fois une accélération et une extension significative de la durée de vie de l'état excité de près de 30 fois. En particulier, ce piégeage à l'état crucial ouvre la voie à des études spectroscopiques de suivi de la réaction qui conduit à des dommages photo. De plus, ces résultats devraient être applicables aux autres bases trouvées dans les acides nucléiques. « Nous sommes convaincus que notre modèle facilitera les études futures des mécanismes de réaction qui conduisent au photoendommagement des nucléotides, " dit de Vivie-Riedle.