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Localisation ultrarapide de la charge dans les biosystèmes

Sergey Denisov (Chercheur), Mehran Mostafavi (Prof)
Alumni : Jean-Louis Marignier (Chercheur)

Fixation ultrarapide d'électrons et transfert de trous suite à un rayonnement ionisant de monophosphate d'uridine aqueux.

Le processus de localisation primaire des charges radio-induites (trous [sites radicaux cationiques] et électrons excédentaires) reste mal compris, même au niveau des modèles monomériques d'ADN/ARN, en particulier, dans un environnement aqueux. Nous rapportons la première observation directe du transfert de charge se produisant lors de la radiolyse de solutions aqueuses d'uridine 5′-monophosphate (UMP) et de ses composants (Figure): uridine, uracile, ribose et phosphate. Nos résultats montrent que les électrons non solvatés s'attachent efficacement au site de base de l'UMP ; les trous dans l'UMP, formés, soit par ionisation directe, soit par réaction de l'UMP avec le radical cation eau (H2O°+) sous l'effet des radiations, se localisent facilement sur le site ribose, malgré le fait qu'une partie d'entre eux ait été initialement créée sur le phosphate ou l'uracile. La nature du transfert de trous du phosphate vers le sucre est caractérisée comme un transfert d'électrons intramoléculaire sans barrière avec une constante de temps de 2,5 ns, tandis que le transfert de trous de la base vers le sucre se produit beaucoup plus rapidement, en moins de 5 ps. Ces transferts de charge ultrarapides contrôlent la suite de la chimie dans le milieu biologique [Ma2018c, Delalande2021].

Collaborations

Aurélien de la Lande (ThéoSim, ICP), Shu Seki (Department of Molecular Engineering, Graduate School of Engineering, Kyoto University, Kyoto, Japon), Amitava Adhikary (Department of Chemistry, Oakland University, Rochester, Michigan, USA), Jun Ma (Department of Nuclear Science and Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing, Chine).