Mikrovalovna kataliza in kemijska karcinogeneza

Predlagani raziskovalni projekt je osredotočen na varno prehrano v kontekstu kemijskih karcinogenov, ki so pogosto prisotni v surovi ali termično obdelani hrani. Za razjasnitev fizikalne osnove visoke reaktivnosti in z njo povezane kancerogenosti kemijskih karcinogenov bomo uporabili vrsto simulacijskih tehnik. Kataliza skozi preorganizirano elektrostatiko polielektrolitskega okolja DNA pa predstavlja verjetno razlago. Hkrati nameravamo s prvih principov simulirati reakcije med kemijskimi karcinogeni ter polifenoli, ki so kot naravni lovilci kemijskih karcinogenov v znatnih količinah prisotni v sadju. Če želimo preprečiti poškodbo DNA, mora namreč kemijski karcinogen z lovilcem reagirati hitreje kot z DNA. Ker aktivacijska prosta energija predstavlja direktno merilo reaktivnosti, mora reakcija kemijskega karcinogena z lovilcem imeti nižjo aktivacijsko pregrado od konkurenčne reakcije z DNA. Dolgoročni cilj je najti dober naravni lovilec kemijskih karcinogenov, ki bi po nadaljnji optimizaciji služil kot prehranski dodatek. Prepričani smo, da bodo tovrstne raziskave znatno pripomogle k preprečevanju raka – zelo pomembnemu področju, ki pa je dandanašnji žal vse prepogosto spregledano. Ker uporabo mikrovalovnega segrevanja v znanstveni literaturi spremljajo številna poročila o pospešitvi kemijskih reakcij (mikrovalovni katalizi), nas nadalje skrbi možnost povečane reaktivnosti kemijskih karcinogenov. Na to pereče vprašanje je potreben čimprejšnji odgovor, saj mikrovalovno sevanje, ki ga med drugim oddajajo mobilni telefoni, bazne postaje, radarji, sateliti in mikrovalovne pečice, predstavlja znaten del elektromagnetnega smoga. Zatorej bomo reakcije med kemijskimi karcinogeni ter DNA obravnavali v kontekstu našega nedavno-predlaganega fizikalnega mehanizma mikrovalovne katalize osnovanega na rotacijsko vzbujenih polarnih reakcijskih zvrsteh. V kolikor se bo izkazalo, da mikrovalovi katalizirajo alkilacijo DNA s kemijskimi karcinogeni, si ni težko predstavljati patoloških posledic, ki bi vodile do razvoja raka. Posledično bi morali ponovno pretehtati veljavne varnostne standarde za mikrovalovno opremo, saj so le ti osnovani zgolj na ravnotežnem segrevanju tkiv. Nenazadnje, mikrovalovno valovanje dokazano pospešuje zvijanje proteinov in njihovo agregacijo – procesa, ki ju v splošnem povezujemo z Alzheimerjevo, Parkinsonovo, Huntingtonovo in Creutzfeld-Jakobovo boleznijo ter z nekaterimi vrstami raka. Rotacijsko vzbujene polarne molekule vode ponovno ponujajo verjetno razlago, saj bi znatno ošibile omrežje vodikovih vezi okoli obravnavanega proteina in posledično oslabile njegovo hidratacijo. Tak protein bi bil nato prisiljen izgubljene interakcije nadomestiti z močnejšim interagiranjem s samim seboj in s sosednjimi proteini, kar bi ojačilo škodljive procese zvijanja proteinov in njihove agregacije. Postavljeno hipotezo bomo preverili z uporabo simulacij molekulske dinamike v kombinaciji z domačim simplektičnim integratorjem SISM, ki je zmožen učinkovitega razklopa rotacijskih, translacijskih in vibracijskih prostostnih stopenj molekul vode.