ПРОЕКТ КП-06-Н59/7

Фотохимия на (изо)гуанин - (изо)цитозин базовите двойки

финансиран от Фонд "Научни изследвания" - МОН

 

 

 

 

 

Срок на първи етап на проекта: 19.11.2021 - 19.05.2024 (с удължение на етапа с 1 година)

Състав:

Проф. дхн Васил Делчев - ръководител

доц. д-р Румяна Иванова Бакалска (ПУ)
ст. изследовател д-р Ернст Хоркел (ТУ – Виена)
доц. д-р Иван Георгиев Щерев (УХТ)
гл. ас. д-р Атанас Танов Терзийски (ПУ)
гл. ас. д-р Мина Михайлова Тодорова (ПУ)
маг. Цветина Димитрова Чернева (ПУ)
Стоян Иванов Тенев (ПУ)

Бюджет: 166 914 лв

Експериментални изследвания
            Експерименталните изследвания включват препаративна работа, проследяване на реакционната кинетика на евентуални фотохимични реакции и спектрален анализ на образците. Всичко това може да се обобщи в следните основни стъпки:

  1. Приготвяне на водни разтвори от еквимоларни количества на базовите двойки G-C и iG-iC. Регистрация на УВ спектрите на системите.
  2. Облъчване на водните разтвори с УВ светлина във фотореактор (фиг. 2). Експериментът включва регистрация на УВ спектрите при облъчването в определени времеви интервали и проследяване на реакционната кинетика (ако се регистрират промени).
  3. Приготвяне на твърди проби от G-C  и iG-iC, нанесени на инертни подложки. Поради ниската разтворимост този експеримент може да се проведе с разтворител DMSO (с или без вода) или биха могли да се използват разтвори на нуклеозиди на базите. По този начин е възможно изолиране на достатъчни количества твърди смеси за последващо облъчване и анализ.
  4. Вибрационен анализ на необлъчени и облъчени с УВ светлина твърди проби.
  5. X-ray анализ на праховите образци. Акцентът е установяване на разлики в кристалните опаковки при облъчване на твърдите проби G-C и iG-iC с УВ светлина.     

 

Теоретичното изследване обхваща следните основни моменти:

    1. Изследване на процесите на протонен пренос в единични бази G, C, iG, и iC (с тавтомери, които могат да се получат в комплементарните базови двойки). Проучването включва изясняване на реакционни пътища на възбудените състояния и оценка на вертикалните енергии на възбуждане.
    1. Изследване на реакционните пътища на възбудените състояния на базовите двойки G-C и iG- iC по отношение деформация на ароматните пръстени. Тези реакционни пътища свързват минимумите на основните състояния с коничните сечения S0/S1 с деформирани пръстени.
    2. Теоретично изучаване на реакционните пътища на възбудените състояния на процесите на Н-пренос между комплементарните бази в Уотсън-Крик моделите.  

    Публикации по проекта:

    Първи етап:

    1

    T. D. Cherneva, V. B. Delchev, “Thermal versus photochemical tautomerization of cytosine and guanine: a BLYP computational study along the IRC curves” (2022) Turkish Journal of Chemistry, 46:6, 1909-1917. DOI:10.55730/kim-2205-5

    2

    T. D. Cherneva, M. M. Todorova, R. I. Bakalska, E. Horkel, V. B. Delchev, “Non-radiative deactivation of excited cytosine: probing of different DFT functionals and basis sets in solvents with different polarity” (2022) Journal of Molecular Modeling, 28:10, Article number: 306. DOI: 10.1007/s00894-022-05313-6

    3

    M. M. Todorova, R. I. Bakalska, E. Horkel, V. B. Delchev, “The mechanism of photodissociation of guanine through the repulsive 1πσ* state: a CC2 study” (2023) Proceedings of Researchfora International conference, March’2023, 9-13. ISBN: 978-93-90150-28-1

    4

    T. D. Cherneva, M. M. Todorova, R. I. Bakalska, I. G. Shterev, E. Horkel, V. B. Delchev, “Experimental and theoretical study of the cytosine tautomerism through excited states” (2023) Journal of Molecular Modeling, 29, Article number: 303(12). DOI: 10.1007/s00894-023-05707-0

    5

    T. D. Cherneva, M. M. Todorova, R. I. Bakalska, I. G. Shterev, E. Horkel, V. B. Delchev, “Excited state tautomerization of cytidine in water solution when exposed to UVC light” (2024) J. Phys. Org. Chem., 37, e4576. DOI: 10.1002/POC.4576

    6

    T. D. Cherneva, M. M. Todorova, R. I. Bakalska, V. B. Delchev, “Photo-induced tautomerism of isocytosine in aqueous solution when irradiated with UVC light” (2024) J. Turkish Chem. Soc.: Chemistry, 11:1, 321-330. DOI: 10.18596/jotcsa.1325480

    Закупен софтуер по проекта: GAUSSIAN 16 Rev. C.01, TURBOMOLE Rev. V7-6

    Закупен УВ спектрофотометър: UV/Vis spectrophotometer Cary 60