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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.43.2021.tde-05042021-113659
Documento
Autor
Nome completo
Leonardo Bitencourt Vetritti
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2021
Orientador
Banca examinadora
Varella, Marcio Teixeira do Nascimento (Presidente)
Bettega, Marcio Henrique Franco
Limão-vieira, Paulo Manuel Assis Loureiro
Título em português
Estados eletrônicos do ânion de 8-oxo-guanina
Palavras-chave em português
8-oxo-guanina
captura eletrônica dissociativa
espalhamento elástico
estados aniônicos
Guanina
método multicanal de Schwinger
radiossensibilizadores
Resumo em português
Neste trabalho, os estados do ânion de 8-oxo-guanina e Guanina foram caracterizados por meio das ressonâncias na seção de choque integral de espalhamento, e foi realizada uma discussão comparativa com resultados calculados e publicados para a Guanina, com o objetivo de encontrar aspectos que possam indicar processos dissociativos induzidos por captura eletrônica dissociativa (DEA), visando a entender se a presença da 8-oxo-guanina na cadeia de DNA pode gerar mais radicais reativos ao sofrer reações induzidas por elétrons e consequentemente, produzir efeito protetor às células sadias quando expostas à radiação ionizante. O método multicanal de Schwinger foi utilizado nos cálculos de espalhamento, na aproximação de núcleos fixos, com a descrição da função de onda de espalhamento nas aproximações estático-troca e estático-troca mais polarização. Foram encontradas quatro ressonâncias com caráter pi* para 8-oxo-guanina e Guanina sendo que as ressonâncias, pi1* e pi4*, apresentaram estabilização e indicaram aumento do tempo de vida em relação aos respectivos estados aniônicos da Guanina, podendo favorecer processos dissociativos na 8-oxo-guanina. Também foi caracterizado o estado ligado por dipolo para as duas moléculas, através do método CCSD(T), e concluiu-se que a forma oxidativa estabiliza o estado ligado por dipolo em 80 meV. Aspectos relacionados com a captura eletrônica dissociativa foram discutidos, para eliminação de H e NH2 , na Guanina em comparação com resultados experimentais publicados de intensidade de DEA e com auxilio de cálculos de estrutura eletrônica semi-empiricos (G4MP2) e multiconfiguracionais (CASSCF) para obtenção de limiares de dissociação e acoplamentos não adiabáticos. Conclui-se que as eliminações de H e NH2 podem ser iniciadas por meio das ressonâncias pi1* e pi2* com a participação de acoplamentos entre estados pi*/DBS permitindo que ressonâncias vibracionais de Feshbach participem do processo dissociativo através de acoplamentos DBS/sigma* . Para a eliminação de NH2 também conclui-se que uma reação recombinativa deve ocorrer visto que a eliminação simples do grupo NH2 não é energeticamente possível. Por fim, foi realizado um estudo semelhante na 8-oxo-guanina, em comparação com os resultados obtidos para G, em razão de não existirem resultados de intensidade de DEA publicados para a 8-oxo-guanina, visando compreender se esses processos dissociativos também podem ocorrer. Os limiares de dissociação de H e NH2 e os acoplamentos não adiabáticos possuem menores energias na 8-oxo-guanina. A dissociação desses fragmentos, em energias abaixo de 1.6 eV, devem ser iniciadas através de ressonâncias vibracionais de Feshbach, caso ocorram. Contudo, não é possível concluir se a 8-oxo-guanina pode apresentar a formação de um maior número de radicais ao interagir com elétrons sem os resultados experimentais de medidas de intensidade de DEA.
Título em inglês
Electronic states of the 8-oxo-guanine anion
Palavras-chave em inglês
8-oxo-guanine
Anionic States
dissociative electron attachment
elastic scattering
Guanine
radiosensitizers
Schwinger Multi- channel Method
Resumo em inglês
In this work, the anion states of 8-oxo-guanine and Guanine were described through the resonances in the elastic scattering integral cross section. A comparative analysis between the published and obtained data for Guanine with the 8-oxo-guanine data was done afterwards to find evidences that suggest dissociation processes which undergo dissociative electron attachment (DEA), aiming to better understand whether 8-oxo-guanine gives rise more reactive free radicals on DNA than Guanine by electron-induced reactions and hence protect the healthy cells from ionising radiation. Scattering calculations were performed by the Schwinger Multichannel Method, in the fixed nuclei approximation, using the static-exchange and static-exchange plus polarisation approximations to describe the scattering wavefunction. Four pi* shape resonances were identified in the integral cross section for both molecules. The resonances pi1* and pi4* in 8-oxo-guanine are more stable and exhibited higher lifetime than Guanine which suggests dissociation processes may be preferred in 8-oxo-guanine. The dipole bound states were described for both molecules using the CCSD(T) method which resulted that the oxidazed form stabilizes the dipole bound state in 80 meV. Some evidences related to DEA were investigated for H and NH2 elimination in Guanine, comparing the experimental ion yield data to the semi- empirical (G4MP2) and multiconfigurational (CASSCF) electronic structure calculations applied to obtain dissociation thresholds and non-adiabatic couplings, respectively. The H and NH2 elimination may be triggered by the resonances pi1* and pi2* with involvement of pi*/DBS couplings which allows vibrational Feshbach resonances to mediate the dissociation processes through DBS/sigma* couplings. In the case of NH2 elimination is also concluded that a recombination reaction is preferred than the simple elimination of the NH2 group since the dissociation takes place in lower energies than the dissociation threshold for the simple elimination. Finally, the same study was done for 8-oxo-guanine comparing to the previous results obtained for Guanine due to the lack of experimental ion yield measurements for 8-oxo-guanine to comprehend whether the dissociation processes may take place in oxidized form. The thresholds for elimination of H and NH2 , and the non-adiabatic couplings exhibit lower energies in 8-oxo-guanine. The dissociation of these fragments, in energies below 1.6 eV, may be driven by the formation of vibrational Feshbach resonances which undergo dissociation through DBS/sigma* couplings. Nonetheless, the analysis of the efficiency for 8-oxo-guanine fragmentation by interaction with low energy electrons depends on the measurements of the DEA ion yield and for this reason, is not possible to conclude that 8-oxo-guanine may provide protection to the healthy cells from ionising radiation.
 
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dissertacao_final.pdf (30.69 Mbytes)
Data de Publicação
2021-04-06
 
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