Il forte assorbimento di luce ultravioletta da parte del DNA può innescare una catena di processi fotochimici con potenziali effetti mutagenici. Canali di decadimento molto efficaci convertono in maniera ultraveloce (nella scala dei tempi dei picosecondi) l'energia elettronica in vibrazioni e quindi calore, permettendo una forte limitazione dei danni senza richiedere dispendiose operazioni di riparazione del DNA danneggiato. La comprensione a livello molecolare di questi processi è ancora largamente incompleta e richiede una chiara identificazione degli stati molecolari coinvolti nei processi di interazione con la radiazione solare.
In questo ambito l'IPCF, in collaborazione con l'Università di Napoli e l'IBB-CNR ha condotto uno studio teorico computazionale delle proprietà degli stati eccitati di dimeri e trimeri di adenina nella conformazione B-DNA, che ha permesso di comprendere l'effetto dello stacking delle basi azotate sullo spettro di assorbimento ed emissione di oligomeri di adenina (poli-A).
Si è evidenziato che, se l'assorbimento di luce UV conduce a stati di poli-A delocalizzati su molteplici basi azotate, tali stati evolvono rapidamente localizzandosi su una singola base azotata. Lo studio suggerisce che nel DNA siano all'opera sia canali di decadimento non radiativo di tipo monomerico che, in seguito alla localizzazione dell'eccitazione, coinvogono una sola base azotata, sia di tipo collettivo. Infatti è stato possibile identificare un efficace canale di dissipazione dell'eccitazione elettronica che coinvolge la formazione di stati a trasferimento di carica (CT) fra le basi azotate appartenenti allo stack. Lo studio suggerisce che questi stati CT siano in effetti gli stati elettronici eccitati del DNA con un tempo di vita più lungo (centinaia di picosecondi)
I risultati di questo studio sono stati pubblicati nel corso del 2007 sulla rivista PNAS (Proceedings of the National Accademy of Science of USA)
F. Santoro, V. Barone, R. Improta,
"Influence of base stacking on excited-state behaviour of polyadenine in water, based on time-dependent density functional calculations."
Proc. Natl. Acad. Sci. of USA, 104 9931-9966 (2007).
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