Doorbraak in moleculair onderzoek: nieuwe inzichten in 2-thiouracil!

Doorbraak in moleculair onderzoek: nieuwe inzichten in 2-thiouracil!

Een internationaal onderzoeksteam onder leiding van de Goethe Universiteit en het Duitse Electron Synchrotron (DESY) heeft een belangrijke doorbraak bereikt in moleculair onderzoek. Hoe puk.uni-frankfurt.de Naar verluidt werd het chemisch verwante actieve ingrediënt 2-thiouracil onderzocht, waarvan het belang ligt in de ontwikkeling van immunosuppressiva en cytostatica, hoewel het momenteel niet therapeutisch wordt gebruikt.

Uit het onderzoek blijkt dat UV-straling 2-thiouracil vervormt en de reactiviteit ervan vergroot. Deze bevinding is van groot belang omdat veel biologisch belangrijke moleculen van vorm veranderen bij UV-excitatie, wat tot nu toe slecht is begrepen.

Innovatieve technieken voor moleculaire analyse

De innovatieve techniek van Coulomb-explosiebeeldvorming werd gebruikt om de moleculaire veranderingen te analyseren. Deze methode maakt het mogelijk om moleculen te onderzoeken met intense röntgenpulsen. Het molecuul wordt extreem positief geladen en valt binnen fracties van een seconde uiteen. Informatie over de structuur van het molecuul kan worden afgelezen uit de richting van de fragmenten.

Het experiment vond plaats op het SQS-experimentstation van de Europese XFEL. De combinatie van Coulomb-explosiebeeldvorming met een nieuwe experimentele opstelling maakte het mogelijk om complexere moleculen te analyseren. Met röntgenpulsen van het Europese XFEL kunnen grotere moleculen worden onderzocht door ze met een fijn gasmondstuk in de röntgenbundel te brengen.

Een cruciale stap in het onderzoek was de injectie van een UV-puls, die kort voor de röntgenpuls verschijnt en de moleculen exciteert. Op deze manier werd een slow-motionfilm van de gebeurtenissen gemaakt door het tijdsinterval tussen de pulssequenties te variëren. Uit de experimenten blijkt dat 2-thiouracil buigt onder UV-excitatie, wat te wijten is aan de specifieke eigenschappen van het zwavelatoom. Dit atoom remt de omzetting van UV-straling in onschadelijke warmte.

Relevantie voor onderzoek

Reconstructie van het molecuul kan tot op zekere hoogte worden gedaan zonder dat alle atomen nodig zijn, waarbij alleen zwavel-, zuurstof- en waterstofkernen hoeven te worden gedetecteerd. Deze resultaten zijn gepubliceerd in het gerenommeerde vaktijdschriftNatuurcommunicatiegepubliceerd. Daarnaast wordt in een verscheidenheid aan andere onderzoeken, zoals die van Kneuttinger et al., het belang van UV-geïnduceerde DNA-pyrimidine-laesies en hun reparatiemechanismen besproken.

Samenvattend toont onderzoek aan dat de veranderingen en dynamiek van moleculen onder UV-licht meer invloed hebben op biologische processen dan eerder werd aangenomen, en biedt daarmee belangrijke aanwijzingen voor de verdere ontwikkeling van therapeutische benaderingen op het gebied van chemie en biologie.