Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Für Erbgut gefährliches Teilchen entdeckt

10.03.2010
Leipziger Forscher messen erstmals die Bindungsenergie eines Elektrons in wässriger Lösung und entdecken neuen Mechanismus für Strahlenschäden der Erbsubstanz durch Hochenergiestrahlung.

Diese Entdeckung hat möglicherweise Auswirkungen auf die Dosierung der Strahlentherapie von Krebs. Die Forschungsergebnisse wurden jetzt in der Zeitschrift Nature Chemistry veröffentlicht.

"Lange Zeit hat man angenommen, dass Strahlungsschäden der DNA durch Hochenergiestrahlung wie etwa Röntgen- oder Partikelstrahlung besonders durch das Auftreten von sogenannten OH-Radikalen (O steht für Sauerstoff und H für Wasserstoff) hervorgerufen werden. Nun sieht es so aus, als ob ein weiteres Teilchen aus der Spaltung des Wassers durch Hochenergiestrahlen - das teilweise von Wassermolekülen umgebene Elektron an Grenzflächen - ein noch viel gefährlicheres Teilchen für das Erbgut von Lebewesen ist.", sagt Prof. Dr. Bernd Abel vom Wilhelm-Ostwald-Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Leipzig und Seniorautor des Papers.

"Wenn Hochenergiestrahlung auf die DNA einer Zelle trifft, dann kann sie damit gespalten und zerstört werden, ein Mechanismus der bei der Radiotherapie von Krebs ausgenutzt wird.", erklärt Prof. Abel. "Aber auch gesunde Zellen können durch Hochenergiestrahlung geschädigt werden."

Zunächst schädigt die Primärstrahlung das Erbgut durch Ionisation und Spaltung. Die Primärstrahlung erzeugt außerdem eine Reihe von weiteren Teilchen - so zum Beispiel das teilweise in Wasser gelöste Elektron, das komplett abgebremste hydratisierte Elektron in Wasser und freie Radikale wie das OH-Radikal, die ebenfalls erbgutschädigend sind. "Und das OH-Radikal galt eben bisher als das gefährlichste Teilchen in diesem Teilchenzoo" so Prof. Abel weiter.

Neu entdeckt: Teilweise gelöstes Elektron an Grenzflächen

Durch die neuen Ergebnisse der Leipziger Arbeitsgruppe in Kooperation mit Wissenschaftlern aus Göttingen und Berlin konnte gezeigt werden, dass die Elektronen in Wasser an Grenzflächen - wie z. B. an Membranen oder Grenzflächen von Biomolekülen eine besonders schädigende Wirkung haben können. Dies liegt an der Bindungsenergie, die energetisch sehr günstig für eine Spaltung von DNA-Strängen ist. Wie die Forscher zeigen konnten, leben diese Teilchen auch besonders lange, so dass sich ihre schädigende Wirkung besonders gut entfalten kann.

So wurde nun 45 Jahre nach der Entdeckung des freien gelösten Elektrons in Wasser seine bisher unbekannte Bindungsenergie gemessen. Prof. Abel: "Dass es dabei auch noch eine bisher unbekannte Spezies gibt - das teilweise gelöste Elektron an einer Grenzfläche - ist neu. Seine Existenz und seine Lebensdauer wurden mit einer neuen Ultrakurzzeitapparatur (einer schnellen Kamera auf der Basis von Lasern für kurzlebige reaktive Teilchen) erstmalig aufgenommen."

Strahlungsdosen müssen in Zukunft neu bewertet werden

"Die nun erstmalig bestimmten Bindungsenergien und Lebensdauern von vollständig und teilweise hydratisierten Elektronen in Wasser und an Wassergrenzflächen werden dazu führen, dass Strahlungsdosen in der Zukunft möglicherweise neu bewertet werden müssen und der neue DNA-Spaltungsmechanismus mit niederenergetischen Elektronen in Wasser könnte möglicherweise Auswirkungen für die Strahlentherapie von Krebs haben.", schlussfolgert Prof. Abel.

Die neuesten Forschungsergebnisse der Leipziger wurden in der neuesten Ausgabe der Zeitschrift Nature Chemisty (7. März 2010) veröffentlicht: K. R. Siefermann, Y. Liu, E. Lugovoy, O. Link, M. Faubel, U. Buck, B. Winter and B. Abel. Binding energies, lifetimes and implications of bulk and interface solvated electrons in water. Nature Chemistry. DOI: 10.1038/NCHEM.580.

Diskutiert und viel gelobt wurde der Beitrag im gleichen Heft von Daniel M. Neumark von der University of California in Berkeley,USA.

Zur Person:

Prof. Dr. Bernd Abel aus dem Ostwald-Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Leipzig ist Mitglied der Graduiertenschule BuildMoNa, die im Rahmen der Exzellenzinitiative des Bundes und der Länder gefördert wird sowie im Profilbildenden Forschungsbereich 1 der Universität. Seit 2008 ist er Professor für Physikalische Chemie und Reaktionsdynamik an der Universität Leipzig.

Dr. Oliver Link, Katrin Siefermann und Yaxing Liu sind Mitarbeiter der AG Abel am Institut für Physikalische Chemie in Göttingen. Katrin Siefermann ist außerdem Mitglied des Graduiertenkollegs 782 am Institut für Physikalische Chemie der Universität Göttingen.

Weitere Informationen:
Prof. Dr. Bernd Abel
Telefon: +49 341 235-2715
E-Mail: bernd.abel@uni-leipzig.de

Dr. Bärbel Adams | idw
Weitere Informationen:
http://www.pc-uni-leipzig.de
http://www.zv.uni-leipzig.de/?id=674&ifab_modus=pmanzeige&ifab_id=3669

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Software mit Grips
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Hirnforschung, Frankfurt am Main

nachricht Einen Schritt näher an die Wirklichkeit
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Grösster Elektrolaster der Welt nimmt Arbeit auf

20.04.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Bilder magnetischer Strukturen auf der Nano-Skala

20.04.2018 | Physik Astronomie

Kieler Forschende entschlüsseln neuen Baustein in der Entwicklung des globalen Klimas

20.04.2018 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics