Dokument: Methyliertes 2(1H)-Pyrimidinon als Modell der Sekundären Photochemie von DNA
| Titel: | Methyliertes 2(1H)-Pyrimidinon als Modell der Sekundären Photochemie von DNA | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=30032 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20140716-083441-8 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Ryseck, Gerald [Autor] | |||||||
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| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie | |||||||
| Beschreibungen: | Desoxyribonukleinsäure (DNA) absorbiert im ultravioletten Spektralbereich (UV), in dem die spektrale Intensität der Sonneneinstrahlung nicht vernachlässigbar ist. Sonnenlicht kann somit photochemische Prozesse in der DNA induzieren. Die häufigsten UV-induzierten Schäden sind Dimerbildungen zwischen benachbarten Pyrimidinen (P). Diese Schäden können Ausgangspunkt für Mutationen, Zelltod und Krebs sein. Der Pyrimidin(6-4)Pyrimidinon-Schaden kennzeichnet sich durch ein 2(1H)-Pyrimidinon-Motiv, das gegenüber P längerwelliges Licht absorbiert. Da die Intensität der Sonneneinstrahlung mit steigender Wellenlänge zunimmt, kann ein einmal gebildeter P(6-4)P-Schaden mit hoher Wahrscheinlichkeit sekundären photoinduzierten Prozessen unterliegen. Für P(6-4)P-Schäden ist in natürlicher DNA und in Dinukleotid-Modellsystemen eine Dewar Valenz-Isomerisierung (DVI) beobachtet worden.
In dieser Arbeit wird die Photokinetik von 1-Methyl-2(1H)-Pyrimi- dinon (1MP) als minimales Modell des Chromophors von P(6-4)P- Schäden untersucht. Die Lebensdauer des strahlenden Zustands von 1MP ist um zwei bis drei Größenordnungen länger als die von P. Dies wird auf Aktivierungsbarrieren für innere Konversion (IC) und Interkombination (ISC) im angeregten Zustand zurückgeführt. Die Reaktionsquantenausbeute von 1MP ist ca. eine Größenordnung niedriger als für T(6-4)P-Schäden und nicht alleine einer DVI zuzuordnen. Für den Mechanismus der DVI wurde in einer Kooperation der Einfluss des DNA-”Rückgrats” untersucht. Für ein Formacetal-verbrücktes T(6-4)T-Dinukleotid wird gezeigt, dass die DVI durch ein “intaktes” Rückgrat bedingt ist. Die Photokinetik von 1MP ist stark von der Lösungsmittelumgebung und chemischer Substitution beeinflusst. Die Aktivierungsbarrieren für IC und ISC steigen beide in vergleichbarer Weise mit der dielektrischen Konstante der Umgebung an. Zusätzliche Methylierung von 1MP und 1,4,6-Trimethyl-2(1H)-Pyrimidinon (146TMP) zeigt ebenfalls einen, wenn auch für IC und ISC unterschiedlich starken, Einfluss auf diese Aktivierungsbarrieren. Der ISC Prozess bedingt die Bevölkerung des Triplettzustands von 1MP mit einer Quantenausbeute von mehreren zehn Prozent. Triplett-angeregtes 1MP kann in bimolekularen Reaktionen Wasserstoffatome von geeigneten Donoren abstrahieren. Lösungsmittel wie Alkohole oder in Wasser gelöster Zucker können als solch ein Donor dienen. Letzterer ist von photobiologischer Relevanz. Besonders, da beobachtet wurde, dass 2-Desoxy-D-Ribose als Donor fungieren kann. Zusätzlich zu der bekannten DVI wird somit gezeigt, dass Wasserstoffabstraktion als ein weiterer Deaktivierungskanal, zu der sekundären Photochemie von P(6-4)P beitragen könnte. Bislang sind die Konsequenzen für natürliche DNA nicht abgeklärt, was einen neuen Forschungsschwerpunkt im Bereich photoinduzierter DNA Schäden eröffnet.Deoxyribonucleic acid (DNA) absorbs in the ultraviolet spectral region (UV), in which sunlight has non-vanishing spectral ntensity. Sunlight may, thus, induce photochemical processes in DNA. The most common UV-induced DNA lesions are dimerizations between adjacent pyrimidines (P) on DNA strands. These damages can be the origin of mutations, cell death, and cancer. The pyrimidine(6-4)pyrimidinone lesion is characterized by a 2(1H)-pyrimidinone moiety that, in contrast to P, absorbs light with longer wavelengths. Since the intensity of solar radiation rises with increasing wavelength, once a P(6-4)P lesion is formed it can be subject to secondary photo-processes. Indeed, for P(6-4)P lesions in natural DNA as well as in dinucleotide model systems, a Dewar valence isomerisation (DVI) has been observed. In this thesis the photokinetics of 1-methyl-2(1H)-pyrimidinone (1MP), regarded as a minimal model for the chromophore P(6-4)P lesions, is examined. The radiative state of 1MP decays with a lifetime two to three orders of magnitude longer compared to P. This is attributed to activation barriers for internal conversion (IC) and intersystem crossing (ISC) in the excited state. The reaction quantum yield of 1MP is about an order of magnitude lower than for T(6-4)P lesions and cannot be solely assigned to a DVI. In a collaborative study, the influence of the DNA “backbone” on the mechanism of the DVI was examined. It is shown that for a formacetal linked T(6-4)T dinucleotide the DVI is only formed if the backbone "intact". The photokinetics of 1MP is strongly influenced by the solvent environment and chemical substitution. The activation barriers for IC and ISC both increase in a similar way with the dielectric constant of the environment. Additionally, methylation of 1MP, i.e. 1,4,6-trimethyl-2(1H)-pyrimidinone (146TMP), shows an influence on these activation barriers, but in a different manner for IC or ISC. The ISC process populates the triplet state of 1MP with a quantum yield of several ten percent. Triplet excited 1MP can abstract hydrogen atoms from suitable donors in bimolecular reactions. Solvents like alcohols as well as sugar dissolved in water can act as a donor. The latter is of photobiological relevance. In particular as it has been seen that 2-deoxy-D-ribose acts as a donor. In addition to the well known DVI it is, thus, shown that hydrogen abstraction may contribute, as another deactivation pathway, to the secondary photochemistry of P(6-4)P lesions. Up to date, the consequences for natural DNA are not clarified, which opens a new topic in the field of photo-induced DNA damages. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Chemie » Physikalische Chemie und Elektrochemie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 16.07.2014 | |||||||
| Dateien geändert am: | 16.07.2014 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 15.10.2013 | |||||||
| Datum der Promotion: | 19.12.2013 |
