马克斯·普朗克学会
直接损伤:电离射线如电子可以通过分子间库仑衰变破坏分子间的键，如DNA中存在的键(右图)
在这个过程中，两个分子被电离，因此它们相互排斥(中心)
学分:亚历山大·多恩/ MPI核物理 当细胞暴露在电离辐射下时，可能会发生比以前想象的更具破坏性的连锁反应
由海德堡马克斯·普朗克核物理研究所的研究人员领导的一个国际团队首次观察到有机分子中的分子间库仑衰变
这是由电离辐射引发的，例如来自放射性或来自太空的辐射
这种效应会破坏两个相邻的分子，最终导致键的断裂——就像DNA和蛋白质中的键一样
这一发现不仅提高了对辐射损伤的认识，而且有助于寻找更有效的物质来支持放射治疗
有时候放射性损伤还不够大——尤其是当涉及到用电离辐射破坏肿瘤组织时
在放射治疗中，使用专门增强肿瘤组织中放射损伤的物质
“我们发现的分子间库仑衰变可能有助于使这种敏化剂更有效，”亚历山大·多恩说，他是马克斯·普朗克核物理研究所研究小组的负责人，在目前的研究中发挥了重要作用
他的团队的观察还可以提高我们对人工或天然电离辐射如何损害健康组织遗传物质的理解
过剩的能量导致库仑爆炸 基因组的脱氧核糖核酸双螺旋就像一个绳梯，有几级核酸碱基对
多恩解释说:“因为使用游离核酸碱基的实验很困难，我们最初将苯分子对作为模型系统进行研究。”
这些碳氢化合物环以类似的方式连接到一条DNA链中相互堆叠的核酸碱基上
研究人员用电子轰击苯对，从而在一定程度上模仿了放射性辐射
当电子撞击苯分子时，它被电离并带着大量能量
研究小组现在已经观察到该分子将部分能量转移给了它的伙伴分子
这种能量提升也足以电离第二个分子
因此两个分子都带正电
当然，这并没有持续多久
这两个分子离子相互排斥，在库仑爆炸中分离开来
迄今为止，科学家们一直认为电离辐射主要间接损害生物分子
高能辐射还使水电离，水是细胞的主要组成部分，它包围着生物分子，如DNA
离子化的水分子——尤其是氢氧离子——然后攻击DNA
如果β辐射或γ量子的一个电子确实直接击中了DNA分子，多余的能量通常会被分子本身的过程消耗掉
因此，它保持完整
或者至少这是到目前为止的假设
无论如何，不同分子或分子不同部分之间的弱键——因为它们存在于DNA和蛋白质中——也不应该受到这种影响
然而，在他们的反应显微镜中，研究人员观察到放射性辐射确实可以破坏这种结合
这种仪器不仅允许他们检测两个分离的苯分子并测量它们的能量，还可以表征发射的电子
多次DNA断裂的致命后果 多恩说:“目前还不清楚分子间库仑衰变如何影响DNA链。”
如果DNA阶梯中的单链断裂，后果应该不会太严重
然而，观察到的机制也释放了几个电子，可以“炸毁”更多的分子对
如果两条DNA链在附近断裂，这可能会造成致命的后果
为了更好地评估辐射对遗传物质的影响，多恩的团队现在还将在反应显微镜下用电子轰击核酸对
多恩解释说:“这在实验上具有挑战性，因为我们必须加热核酸碱基才能将其蒸发。”
“但它们也不能太热——以免被破坏
“核医生还可以追踪海德堡团队通过观察分子间库仑衰变而发现的更有效的敏化剂
因此，该机制可能与两种辐射损害情况相关:需要尽可能避免的情况和应该尽可能严重的情况
这项研究发表在《自然化学》上
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