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Ectoine protects biomolecules from ionizing radiation: Molecular mechanisms

  • The compatible solute and osmolyte ectoine is an effective protectant of biomolecules and whole cells against heating, freezing and high salinity. The protection of cells (human Keratinocytes) by ectoine against ultraviolet radiation was also reported by various authors, although the underlying mechanism is not yet understood. We present results on the irradiation of biomolecules (DNA) with ionizing radiation (high energy electrons) in fully aqueous environment in the presence of ectoine and high salt concentrations. The results demonstrate an effective radiation protection of DNA by ectoine against the induction of single strand breaks by ionizing radiation. The effect is explained by an increased in low-energy electron scattering at the enhanced free-vibrational density of states of water due to ectoine, as well as the action of ectoine as an OH-radical scavenger. This was demonstrated by Raman spectroscopy, electron paramagnetic resonance (EPR) and Monte-Carlo simulations (Geant4).

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Autor*innen:Marc Benjamin HahnORCiD
Koautor*innen:S. Meyer, M.-A. Schröter, Hans-Jörg Kunte, Tihomir Solomun, Heinz Sturm
Dokumenttyp:Posterpräsentation
Veröffentlichungsform:Präsentation
Sprache:Englisch
Jahr der Erstveröffentlichung:2023
Organisationseinheit der BAM:6 Materialchemie
6 Materialchemie / 6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere
DDC-Klassifikation:Naturwissenschaften und Mathematik / Chemie / Analytische Chemie
Freie Schlagwörter:Compatible solute; DNA; Dosimetry; Ectoin; Ectoine; Ectoine radiation protection; Ectoine radical scavenger; Geant4; Geant4-DNA; Hydroxyectoine; Hydroxyl radical; Ionizing radiation; LEE; Low energy electrons; OH-radical; Osmolyte; Radiation damage; Radiation protection; Radiation therapy; Radical scavenger
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Chemie und Prozesstechnik
Veranstaltung:#RSCposter 2023
Veranstaltungsort:Online meeting
Beginndatum der Veranstaltung:28.02.2023
Enddatum der Veranstaltung:01.03.2023
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:02.03.2023
Referierte Publikation:Nein
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