Onverwacht
"Dit project begon met een stage van een BSc student van Farmaceutische Wetenschappen," herinnert Nieuwland zich. "We wilden onderzoeken hoe het veranderen van de positie van heteroatomen aan de achterzijde van DNA-basenparen de intermoleculaire waterstofbrugsterkte beïnvloedt." Volgens een populair model in de wetenschappelijke gemeenschap zou deze aanpassing de stabiliteit van het basenpaar nauwelijks beïnvloeden omdat de waterstofbrugsterkte voornamelijk bepaald zou worden door de frontatomen, d.w.z. de atomen die direct betrokken zijn in de waterstofbrug. Het team uit Amsterdam en hun collega’s van de Universiteit van Barcelona ontdekten echter dat dit niet het geval was.
"Onze kwantumchemische analyses toonden aan dat de bindingssterkte van waterstofbrug-gebonden dimeren systematisch kan worden veranderd door de positie van heteroatomen aan de achterzijde van de monomeren te variëren, terwijl de positie en lading van de frontatomen onveranderd blijven," legt Nieuwland uit. In plaats daarvan ontdekten ze dat de relatieve waterstofbrugsterktes in deze systemen voortkomen uit de ladingsophoping in de interacterende moleculen, wat zich uitstrekt buiten de frontatomen.
Een succesvolle samenwerking
"We ontdekten dat de sterkte van de waterstofbruginteractie ook wordt beïnvloed als men een verandering induceert in de ladingsverdeling aan de achterzijde van de interacterende moleculen." Dit is een manifestatie van twee effecten: elektrostatische interacties treden niet alleen op tussen de frontatomen maar ook tussen ver van elkaar gelegen atomen; daarnaast wordt de sterkte van intermoleculaire orbitaalinteracties—en daarmee de waterstofbrugsterkte —beïnvloed door ladingsveranderingen in niet-frontatoomregio's. Nieuwland concludeert: "Het is super leuk om te zien dat een bachelorproject en een internationale samenwerking kunnen uitgroeien tot een zeer succesvol project en een bijdragende publicatie."
Je kunt hun werk, uitgelicht op de cover van Physical Chemistry Chemical Physics en het tijdschrift C2W, hier lezen: Phys. Chem. Chem. Phys. 2024, 26, 11306. Neem voor meer informatie contact op met Prof. Dr. Célia Fonseca Guerra (c.fonsecaguerra@vu.nl).