La fotoestabilidad es una propiedad que tienen algunas moléculas para transformar la luz ultravioleta en calor sin sufrir ningún daño. Es lo que le sucede al ADN, la molécula que contiene toda la información genética de un ser vivo, y en especial a las cuatro bases nitrogenadas que lo componen: adenina, guanina, citosina y timina (o uracilo si hablamos de ARN).

La fotoestabilidad es lo permitió que la vida pudiera surgir hace miles de millones de años, cuando todavía no existía una capa de ozono que protegiera a los seres vivos de la radiación ultravioleta del sol. Pero lo que no conocemos muy bien aún, son los motivos de esta fotoestabilidad.

Ahora, científicos de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y la Case Western Reserve University (Ohio, Estados Unidos), se han propuesto indagar la razón por la que las bases nitrogenadas del ADN son fotoestables.

En un trabajo reciente, publicado en la revista Journal of Physical Chemistry Letters, los investigadores explican que las cinco bases contienen en su interior una misma estructura llamada pirimidina, la cual hace las veces de esqueleto, por lo que podría suponerse que la clave de la fotoestabilidad del ADN se encuentra en esta estructura.

En una primera fase experimental de su trabajo, utilizaron láseres de alta potencia para conseguir que la pirimidina absorbiese una gran cantidad de luz ultravioleta (se excitase). Así registraron los cambios que se producían en escalas de tiempo extremadamente cortas, del orden de picosegundos (1 picosegundo equivale a 0.000000000001 segundos, es decir: 1 picosegundo es a 1 segundo lo que 1 segundo a 32.000 años).

Posteriormente, simularon por ordenador lo que le sucede a la pirimidina después de esa excitación, es decir, cómo se deforma la molécula y cómo podría transformar ese exceso de energía en forma de calor, si es capaz de ello o no.

Así confirmaron que la pirimidina por sí sola no es fotoestable: “al absorber la luz ultravioleta, no es capaz de deshacerse de toda esa energía, deformando notablemente su estructura y dando lugar a su posible degradación”.

Para los investigadores, por tanto, está claro que la pirimidina no es la responsable de la fotoestabilidad de las bases nitrogenadas, y que la clave debe encontrarse en las pequeñas modificaciones en la estructura molecular de cada base.

“La resistencia a la luz permitió que las cinco bases fueran capaces de imponerse frente a otras moléculas similares en las primeras etapas del origen de la vida en la Tierra. En un futuro queremos ser capaces de determinar cuáles son las modificaciones clave que otorgan la fotoestabilidad, y poder asignar con precisión qué hizo a las bases nitrogenadas tan especiales”, concluyen los investigadores.


Luz ultravioleta

Cuando las moléculas se exponen a luz ultravioleta pueden ocurrir varias cosas. Algunas moléculas reemiten parte de esta luz como si brillasen; es lo que conocemos como fluorescencia (el caso de los rotuladores subrayadores), y como fosforescencia (carteles de salida de emergencia).

Otras moléculas se rompen (degradan) y pierden sus propiedades, como le sucede al aceite de oliva (es por esto lo que los mejores aceites vienen en botellas de color verde oscuro; para protegerlos de la luz).

Por último, hay un selecto grupo de moléculas que son capaces de transformar la luz en calor sin sufrir ningún daño, por lo que se dice que son moléculas fotoestables, como es el caso del ADN y de las bases nitrogenadas que lo componen.

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Referencia bibliográfica:

Arpa, E.M., Brister, M.M., Hoehn, S.J., Crespo-Hernández, C.E., Corral, I. 2020. On the Origin of the Photostability of DNA and RNA Monomers: Excited State Relaxation Mechanism of the Pyrimidine Chromophore. Journal of Physical Chemistry Letters 11, 13, 5156–5161

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