Due percorsi di decadimento primari competono nelle basi azotate fotoeccitate:conversione interna ultraveloce (IC) e incrocio intersistema (ISC) verso uno stato di tripletto. L'IC comporta la rapida dissipazione dell'energia in eccesso all'interno dello stesso stato elettronico, che in genere avviene entro femtosecondi o picosecondi. D'altra parte, l'ISC è un processo più lento in cui la molecola eccitata subisce un capovolgimento dello spin, passando dallo stato di singoletto a quello di tripletto. Gli stati di tripletto hanno generalmente una vita più lunga rispetto agli stati di singoletto e possono partecipare a varie reazioni fotochimiche, inclusa la formazione di specie reattive dell'ossigeno (ROS) e danni al DNA.
La questione se il decadimento delle basi azotate fotoeccitate sia veloce o soppresso è stata oggetto di ampie ricerche e dibattiti. I primi studi suggerivano che l'IC fosse la via di decadimento dominante, garantendo che le basi azotate ritornassero rapidamente al loro stato fondamentale, riducendo al minimo le possibilità di reazioni chimiche dannose. Tuttavia, indagini più recenti hanno rivelato che l'ISC può anche verificarsi in modo efficiente in alcune basi azotate, in particolare nella guanina, in condizioni specifiche.
Diversi fattori influenzano la dinamica di decadimento delle basi azotate fotoeccitate:
Impilamento base: La presenza di basi azotate vicine nel DNA e nell'RNA può influenzare le proprietà dello stato eccitato e i percorsi di decadimento. Le interazioni di impilamento possono aumentare o sopprimere i tassi di IC e ISC.
Effetti del solvente: Il solvente circostante, come l'acqua nei sistemi biologici, può influenzare la dinamica dello stato eccitato. La solvatazione può stabilizzare o destabilizzare gli stati eccitati, alterando i tassi di decadimento.
Modifiche di base: Modifiche chimiche o mutazioni nelle basi azotate possono alterare le loro strutture elettroniche e i meccanismi di decadimento. Le basi modificate possono mostrare diverse efficienze IC e ISC.
Temperatura e viscosità: Condizioni ambientali come la temperatura e la viscosità possono influenzare i movimenti molecolari e le interazioni che influenzano i tassi di decadimento dello stato eccitato.
Il dibattito sul fatto se il decadimento delle basi azotate sia rapido o soppresso evidenzia la complessità dei processi fotochimici nei sistemi biologici. Sebbene l’IC rimanga la via di decadimento primaria per molte basi azotate, la possibilità di un ISC efficiente in determinati contesti sottolinea la necessità di ulteriori ricerche per comprendere l’intera gamma di effetti fotoindotti su DNA e RNA. Acquisire una comprensione completa di questi meccanismi di decadimento è fondamentale per decifrare le basi molecolari del danno biologico indotto dai raggi UV e per ideare strategie per mitigare le loro conseguenze dannose.
