O oxigênio molecular eletronicamente excitado ao estado singlete ¹Δ_g (¹O₂) é bastante reativo frente a moléculas orgânicas com alta densidade eletrônica. As reações do ¹O₂ com o ácido desoxirribonucleico (DNA) têm sido estudadas extensivamente, uma vez que, provocam lesões que têm sido relacionadas com diversos processos citotóxicos e patológicos. Esse trabalho visou estudar os mecanismos pelos quais ocorrem os processos de oxidação de bases do DNA por ¹O₂. Para isso, um parâmetro essencial foi a identificação dos produtos de oxidação gerados na reação dessa biomolécula com ¹O₂. Foi desenvolvida uma fonte de ¹O₂, com caráter não-iônico, preparada com oxigênio-18 molecular e a N,N'-di(2,3-dihidroxipropil)-3,3'-(1 ,4-naftilideno) dipropanamida (DHPN¹⁸O₂ ). A fonte é capaz de gerar ¹O₂ isotopicamente marcado (¹⁸[¹O₂]). A incubação de DNA de timo de bezerro e células de fibroblastos com os endoperóxidos hidrofílicos do 3,3'-(1 ,4-naftilideno)dipropanoato de sódio (NDPO₂) e da N, N'-di(2,3-dihidroxipropil)-3,3' -( 1,4-naftilideno )dipropanamida (DHPNO₂), como fontes puras de ¹O₂, mostrou que a 8-oxo-7,8-dihidro-2'-desoxiguanosina (8-oxodGuo) é a lesão majoritária. Quando o DHPNO₂ foi usado, níveis mais altos de 8-oxodGuo foram detectados devido ao seu maior rendimento de formação de ¹O₂ e por ser capaz de penetrar em células. O uso do DHPN ¹⁸O₂ na incubação de células demonstrou que o ¹O₂ lesa diretamente o DNA nuclear e forma 8-oxodGuo com oxigênio-18 incorporado. A identificação dos principais produtos de oxidação da 8-oxodGuo por ¹O₂ ou ¹⁸[¹O₂] foi feita usando análises de HPLC e espectrometria de massas em tandem com ionização por electrospray. Dessa forma, a imidazolona, oxazolona e os diastereoisômeros da espiroiminodihidantoína marcados com oxigênio-18 foram detectados. Além disso, foi caracterizado um nucleosídeo modificado que exibe as características da guanidinohidantoína oxidada. O uso do EAS para captação de ¹O₂ em sistemas aquosos e detecção do produto EASO₂ por HPLC e espectrometria de massas possibilitou mostrar que a decomposição espontânea de ONOO- não gerava ¹O₂. O trabalho desenvolvido contribuiu na elucidação de algumas propostas fundamentais para esclarecer os mecanismos que envolvem a geração do ¹O₂ e sua interação com o DNA. A compreensão desses processos é importante para desvendar fenômenos biológicos importantes como envelhecimento e câncer.

Singlet oxygen (¹O₂) exhibits a substantial reactivity towards electron-rich organic molecules. Since DNA damage has been related to aging, cancer and other cytotoxic effects, its reaction with ¹O₂ have been extensively studied. Although, the mechanism and products of these reactions are not yet completely elucidated. The aim of the present work was to study the mechanism of DNA oxidation by ¹O₂. Emphasis was placed on the identification of the main products generated by the reaction of ¹O₂ with DNA. For this purpose, we developed a water-soluble naphthalene endoperoxide, the DHPN¹⁸O₂, whose thermodecomposition leads to the formation of isotopically labeled singlet oxygen (¹⁸[¹O₂]). Calf thymus DNA and fibroblast cells were incubated with the hydrophilic endoperoxides NDPO₂ and DHPNO₂, as chemical generators of pure ¹O₂. It was found that 8-oxodGuo is the major ¹O₂-mediated DNA damage product. In order to demonstrate that ¹O₂ is directly involved in the formation of 8-oxodGuo, the DHPN¹⁸O₂ was used. Incubation of the cells with such a generator of ¹⁸[¹O₂] resulted in the formation of ¹⁸O-labeled 8-oxodGuo in the nuclear DNA, clearly demonstrating that ¹O₂, when released within cells, is able to directly oxidize cellular DNA. The qualitative identification of the ¹O₂-oxidation products of 8-oxodGuo was achieved using HPLC coupled to electrospray ionization tandem mass spectrometry. Thus, the [¹⁸O]-labeled and unlabeled imidazolone, oxazolone, together with the diastereoisomeric spiroiminodihydantoin nucleosides, were detected as the main degradation products. In addition, a modified nucleoside that exhibits similar features than those of the oxidized guanidinohydantoin molecule was also produced. In this way, we contributed in the elucidation of some proposals of great importance to clarify the mechanisms that are involved in the interaction of ¹O₂ with DNA.