Výzkum toho, jak záření a okolní prostředí ovlivňuje jednotlivé molekuly, se v posledních dvou dekádách ukázal jako značně komplikovaná záležitost. Nyní však přišli čeští vědci s novou experimentální technikou. Ke zkoumání stačí jen několik molekul vody.

Nová metoda, s níž přišli vědci z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského Akademie věd ČR v Praze, umožní například porozumět tomu, jaké má účinky radiace na samotné zkoumané molekuly. Zároveň je možné pozorovat efekty vyvolané okolními molekulami vody.

Jak se připravují vzorky?

Biomolekuly obklopí experti molekulami vody, jejichž počet lze poměrně snadno regulovat. Proces přípravy tzv.

mikro-hydratovaných molekul, s nimiž poté provádějí vědci příslušné experimenty, probíhá v zařízení zvaném aparatura CLUB, jímž je Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského vybaven.

Biomolekuly jsou chemické sloučeniny nezbytné pro existenci všech forem života. Zkoumání vlivu radiace je důležité, neboť působením záření vznikají zhoubné nádory. Právě rakovina spolu s nemocemi oběhové soustavy patří mezi nejčastější příčiny smrti v EU.

Úskalí dosavadních metod

Dosud jsou studovány účinky radiace na molekuly DNA na vzorcích v biologických roztocích. Tato metoda má však řadu nedostatků. Ten nejvážnější spočívá v tom, že mnoho studovaných procesů probíhá zároveň.

Jelikož od sebe není možné odlišit jednotlivé vlivy, zůstává vědcům utajena spousta detailů.

Biomolekuly je též možno izolovat a podrobit zkoumání ve vakuu. Při této metodě však nebylo možné odhalit, jaký vliv má na ničivé radiační procesy okolní prostředí.

Nová technika v podstatě využívá potenciálu obou dvou zmíněných metod. Bere si z každé to nejlepší.

Vzorek obsahuje jedinou biomolekulu obklopenou několika molekulami vody, což umožňuje studovat škodlivé efekty záření na molekulové úrovni, i efekty, jež způsobuje okolí, tedy zmíněné přidané molekuly vody.

Ochranná moc vody

Vědcům se podařilo demonstrovat ochranný vliv molekul vody při vzájemném působení nukleových kyselin s elektrony (zářením).

V prvních experimentech s využitím nové metody se vědci zaměřili na destrukci nukleových kyselin pomalými elektrony. Energetické záření dopadající na živou tkáň vytváří obrovské množství pomalých elektronů.

Tyto elektrony způsobují poškozování nukleových kyselin – základních stavebních kamenů DNA, které jsou nositeli genetické informace.

Ukázalo se, že izolované nukleové kyseliny jsou ničeny velmi efektivně.

Vědci však přišli se zjištěním, že přítomnost několika málo molekul vody vede ke stabilizaci nukleových kyselin. Ty jsou tak díky nim chráněny vůči rozpadu způsobenému dopadem záření (elektronu).

„Výsledek je důležitý pro porozumění poškození DNA způsobeného ionizujícím zářením,“ uvedl jeden z autorů nové metody molekulární fyzik Jaroslav Kočišek.