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Raggi UV: il meccanismo di difesa del DNA

L’effetto della luce del Sole sulla nostra pelle spesso aiuta le persone a sentirsi sane e felici ma, mentre l’abbronzatura può essere un effetto desiderato, esso può anche avviare dei processi di danneggiamento che portano a gravi malattie come il cancro della pelle. Ricercatori in Austria sono riusciti a svelare i meccanismi di protezione che permettono al DNA (acido deossiribonucleico) di proteggersi dall’esposizione ai raggi UV (ultravioletti) emessi dal Sole. I risultati sono stati pubblicati nella rivista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Scienziati guidati da Hans Lischka, professore dell’Istituto di fisica teorica dell’Università di Vienna in Austria, si sono proposti di decifrare i processi ultra-rapidi di fotostabilità delle basi azotate, senza la quale DNA e RNA (acido ribonucleico) subirebbero una rapida degradazione da parte dei raggi UV.

I ricercatori affermano che il processo sotto analisi era “semplice, ma altamente complesso”, aggiungendo che “non appena i raggi UV eccitano gli elettroni portandoli a un livello energetico più alto, un decadimento ultra-veloce li riporta al loro stato originario”. Secondo loro, “In questo modo l’energia elettronica viene convertita in calore.” Nonostante la complessità di questo processo, il team del professor Lischka ha spiegato che esso “avviene in uno spazio temporale incredibilmente breve, fino a un milionesimo di miliardesimo di secondo”.

Il professor Lischka, assieme al suo collega Mario Barbatti, che è ora membro dell’Istituto Max Planck di ricerca sul carbone in Germania, e a esperti dell’Accademia delle scienza ceca a Praga, ha creato una nitida immagine dinamica della fotostabilità delle basi azotate usando innovative tecniche di simulazione al computer.

Essi hanno mostrato come le componenti del DNA, ovvero le basi azotate che sono responsabili nel DNA e nell’RNA della formazione delle coppie di basi, si proteggono dalla decomposizione da irradiazione UV. Gli scienziati affermano che la principale innovazione del loro studio è stata “nel calcolo dettagliato dell’accoppiamento delle dinamiche elettroniche con quelle dei nuclei atomici”.

Essi sono riusciti a ottenere questo risultato con l’aiuto di metodi chimici quantici unici al mondo sviluppati presso l’Istituto per la chimica teorica. “Gli stati di moto calcolati relativi alle basi azotate mostrano un comportamento dinamico nel tempo assolutamente degno di nota che si estende su vari ordini di grandezza,” ha affermato il team. Gli scienziati hanno spiegato che questi ordini di grandezza vanno dal “pico/bilionesimo al femto/biliardesimo di secondo”.

“L’impegno computazionale di questi studi è stato enorme” e per questo motivo i risultati sono stati raggiunti anche soltanto grazie all’ampio uso delle risorse informatiche combinate delle istituzioni accademiche di Vienna.

I ricercatori hanno detto che i nuovi metodi sviluppati potrebbero essere usati per la spiegazione delle dinamiche nelle basi azotate nel DNA, e per studi sui processi foto-fisici nello stesso DNA e anche nell’area del fotovoltaico, che è di grande interesse tecnologico. “I nuovi metodi permettono una migliore comprensione dei processi fondamentali di trasporto dell’energia elettronica di eccitamento e della separazione di carica per la produzione di elettricità,” hanno concluso gli scienziati.

Per maggiori informazioni, visitare:

Università di Vienna:
http://www.univie.ac.at/?L=2

PNAS:
http://www.pnas.org/

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