Petites molécules organiques, y compris les acides aminés qui forment les « blocs de construction » des protéines dans les cellules vivantes, fragmenter pour former des ions sous l'impact de rayonnements de haute énergie tels que des faisceaux d'électrons. Une nouvelle étude publiée dans EPJ D a maintenant montré ce qui se passe lorsque des électrons entrent en collision avec un acide aminé, glutamine. L'étendue des dommages et la nature des ions formés sont tous deux affectés par l'énergie des électrons en collision. Ce travail est né d'une collaboration entre des physiciens expérimentateurs dirigés par Alexander Snegursky à l'Institut de physique des électrons, Oujgorod, L'Ukraine et des théoriciens dirigés par Jelena Tamuliene à l'Université de Vilnius, Vilnius, Lituanie.

L'effet dommageable des rayonnements à très haute énergie sur les tissus humains est bien connu des catastrophes telles que les accidents nucléaires de Tchernobyl et de Fukushima. Cependant, les effets à long terme subis par les survivants de telles catastrophes, y compris un risque accru de cancer, sont en partie causées par l'impact d'un rayonnement d'énergie plutôt inférieure. Les groupes ont choisi d'étudier l'effet de l'impact des électrons sur les acides aminés car ils sont moins largement étudiés dans ce contexte que l'ADN.

Snegursky et ses collègues ont utilisé la spectrométrie de masse pour mesurer le rapport masse/charge et ainsi déterminer la nature des fragments chimiques produits lorsqu'un acide aminé biologiquement important, glutamine, a été bombardé de faisceaux d'électrons uniformes avec différentes doses de rayonnement. Pendant ce temps, l'équipe théorique a modélisé les structures électroniques et géométriques de la glutamine et de ses fragments à l'aide de la mécanique quantique. Les schémas de fragmentation observés différaient selon la dose de rayonnement reçue par les molécules, et les résultats expérimentaux ont été largement confirmés par les simulations. Les auteurs de l'étude pensent que cette recherche fondamentale aura des implications pour comprendre l'effet des rayonnements ionisants sur les cellules humaines, améliorer la sélectivité des faisceaux de radiothérapie pour les cellules cancéreuses, et même, peut-être, comprendre l'origine de la vie.