El efecto de la luz solar en la piel provoca una sensación de bienestar y salud, pero aunque el bronceado puede ser un efecto deseable también puede iniciar un proceso de degeneración capaz de provocar enfermedades graves como cáncer de piel. Investigadores de Austria han logrado desentrañar el mecanismo de protección que permite al ADN (ácido desoxirribonucleico) protegerse de la exposición a la luz UV (ultravioleta) emitida por el Sol. La investigación se ha presentado mediante un artículo publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Un equipo de científicos dirigidos por Hans Lischka, profesor del Instituto de Química Teórica de la Universidad de Viena (Austria), se planteó descifrar los procesos ultrarrápidos de la fotoestabilidad de las bases nitrogenadas sin los cuales el ADN y el ARN (ácido ribonucleico) se degradarían con rapidez ante la exposición a rayos UV.
Los investigadores indicaron que el proceso estudiado es “simple y al mismo tiempo posee una complejidad enorme”, y añadieron que «en el momento en el que la luz UV excita los electrones hasta un nivel de energía superior la descomposición ultrarrápida los devuelve a su estado original». Según sus declaraciones, “de esta forma se convierte la energía electrónica en calor”. El equipo del profesor Lischka explicó que a pesar de la complejidad del proceso éste “se produce en un lapso de tiempo increíblemente corto de hasta una milbillonésima parte de un segundo”.
El profesor Lischka en colaboración con su colega Mario Barbatti, en la actualidad miembro del Instituto Max Planck para la Investigación del Carbón (Alemania), y expertos de la Academia Checa de las Ciencias en Praga crearon una imagen intensa y dinámica de la fotoestabilidad de las bases nitrogenadas mediante técnicas de simulación informática avanzadas.
Mostraron la forma en la que los componentes del ADN, los nucleótidos responsables de la formación de pares de bases en el ADN y el ARN, se protegen ante la descomposición que provoca la radiación UV. Los científicos indicaron que la innovación más importante de su estudio residió “en el cálculo preciso del acoplamiento de la dinámica electrónica con la del núcleo atómico”.
Este logro se alcanzó gracias al desarrollo de métodos de química cuántica únicos en el mundo desarrollados en el Instituto de Química Teórica. “El cálculo de los estados de movimiento de las bases nitrogenadas muestra un comportamiento dinámico temporal bastante interesante que abarca varios órdenes de magnitud”, informa el equipo. Los científicos explicaron que estos órdenes de magnitud fueron desde “el pico/billonésima parte de un segundo al femto/milbillonésima parte de un segundo”.
“El trabajo computacional de estos estudio fue enorme”, y los resultados fueron posibles gracias al empleo generalizado de recursos de computación combinados de varias instituciones académicas de Viena.
Los investigadores indicaron que los métodos nuevos podrían utilizarse para averiguar la dinámica de las bases nitrogenadas del ADN y en estudios sobre procesos fotofísicos del propio ADN y sobre el campo de la fotovoltaica, el cual posee un interés tecnológico elevado. «El nuevo método permite entender mejor los procesos fundamentales de transporte de la energía de excitación electrónica y de la separación de cargas para la producción de electricidad», concluyeron los científicos.
Fuente: ID