暴露于紫外线辐射的某些肽转变为更具反应性的三重态量子态

时间：2021-05-29 18:52:04 来源：

这是导致光致碎裂的初始紫外线激发。

最新研究表明，某些肽在紫外线下会首先通过三重态量子态而降解，这种反应性排列比单独断裂会造成更大的破坏。

过多的阳光最明显的影响是化妆品，例如皱纹和粗糙的皮肤。但是，某些伤害会进一步加剧，紫外线会损坏DNA，并使体内的蛋白质分解成较小的，有时是有害的碎片，这些碎片也会损坏DNA，从而增加患皮肤癌和白内障的风险。了解这种降解发生的具体途径是开发针对它的保护机制的重要步骤。

瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的研究人员表明，某些肽（小蛋白质）在紫外光下会首先通过三重态量子态而降解，这种反应性排列比单独断裂会造成更大的破坏。

他们的结果在本周发表于AIP Publishing的《化学物理学杂志》上的一篇论文中进行了描述，探讨了蛋白质降解的这一途径，并可能促进更好的紫外线防护机制的发展。

研究人员提取了含有酪氨酸或苯丙氨酸的气相肽，这些肽在我们体内都可以吸收光，并受到紫外线的照射。然后，他们使用紫外-红外光谱检查随着时间的推移所产生的结构变化。他们发现，有些分子形成了中间的三重态，而不是一旦激发就立即降解。

通常，电子自旋是成对的-如果存在两个电子，则一个自旋指向一个方向，另一个自旋指向相反的方向。但是在某些情况下，其中一个电子的自旋会发生翻转，从而使它们都指向同一方向。这种布置被称为三重态。

因为电子构型会影响分子的反应方式，所以知道它通过三重态可以知道这些分子光损伤的潜在后果。

新论文的作者化学物理学家Aleksandra Zabuga说：“三重态是长期存在的，并且可能参与有害的化学反应。”“长寿”是相对的-它们仍然只能持续几微秒到毫秒，但是确实为他们提供了更大的伤害机会。

在此期间，三重态物质可能会将其能量转移到附近的氧气中，并产生高反应性的单重态氧气或其他自由基。这些自由基继而可以在细胞周围移动并引起DNA损伤，这比肽片段断裂要危险得多。她说。

许多其他研究小组已经研究了溶液中的UV碎裂，并且还报告了三重态的存在。但是，肽在这种环境下不太可能断裂，因为它们可以与周围的分子相互作用，并通过其他机制失活，从而介导损伤。此外，我们皮肤中的黑色素和眼睛中的犬尿氨酸等色素可减少到达细胞的紫外线辐射量。

“有趣的是，所有这些保护机制都在肽的外部。换句话说，肽似乎没有非常有效的自我保护手段。

将来，研究人员希望研究局部环境对光诱导碎片的影响。例如，同一肽链上附近的水分子或其他氨基酸可能与三重态相互作用并改变断裂机理，这是现实系统中的重要考虑因素。

刊物：（印刷中）Aleksandra V. Zabuga等，“气相中紫外线激发肽的裂解机理”，《化学物理学报》，2014年； DOI：10.1063/1.4897158

图像：迈克尔·卡姆拉斯

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