羟基自由基导致DNA链断裂的动力学机制研究

电离辐射辐照生物组织时产生的大量自由基会导致严重的DNA间接损伤，因此对自由基引起DNA损伤过程的认识是理解许多辐射生物效应的基础。由于自由基平均寿命很短，且与DNA相互作用过程中存在复杂的电子激发和转移行为，现有的实验手段很难观察相关微观过程。正在发展的含时密度泛函理论(TD-DFT)，是处理电子激发和转移的有效工具。本项目计划将基于TD-DFT的量子从头计算方法和经典分子动力学(CMD)方法相结合，模拟生物体受辐照产生的最活跃的自由基-羟基(oOH)与DNA链相互作用的微观动力学过程。首先找出oOH攻击DNA链的最可几位点，然后通过对热电子激发态的演变、由电子转移引起的化学键重排、以及受损DNA链的结构驰豫的研究，给出oOH导致DNA链断裂反应的微观图像和动力学规律，以期为相关辐射生物效应的实验和应用提供理论基础。