Onderzoekers van de universiteiten van Warwick en Cardiff hebben een gecombineerd poeder XRD gebruikt, solid-state NMR en computationele benadering om de structuur van 3' te bepalen, 5'-bis-O-decanoyl-2'-deoxyguanosine.

Een combinatie van experimentele en computationele methoden heeft onderzoekers in staat gesteld de structuur van een van de meest uitdagende organische materialen vast te stellen dan tot nu toe is bepaald op basis van de analyse van poederröntgendiffractiegegevens (XRD).

Echter, alleen poeder XRD-gegevens gebruiken, de kristalstructuur van het 90-atoommolecuul 3', 5'-bis-O-decanoyl-2'-deoxyguanosine [aangeduid met dG(C ₁₀ ) ₂ ] is een uitdaging om te bepalen vanwege de omvang en complexiteit, wat het structuurbepalingsproces bijzonder ingewikkeld maakt.

Rapporteren in het journaal Chemische Wetenschappen , onderzoekers - waaronder professor Steven Brown van de afdeling Natuurkunde van de Universiteit van Warwick, Professor Stefano Masiero aan de Universiteit van Bologna en geleid door professor Kenneth Harris van de Universiteit van Cardiff - verbeterde de poeder-XRD-analyse van dG(C) ₁₀ ) ₂ met informatie afgeleid van solid-state nucleaire magnetische resonantie (NMR) gegevens en dispersie-gecorrigeerde periodieke dichtheidsfunctionaaltheorie (DFT) berekeningen voor structuuroptimalisatie.

Deze gecombineerde aanpak met behulp van experimentele en computationele methodologieën stelde het team in staat om met succes vast te stellen dat dG(C ₁₀ ) ₂ vormt een waterstofgebonden guanine-lintmotief dat niet eerder is waargenomen voor 2'-deoxyguanosinederivaten.

De dG(C ₁₀ ) ₂ molecuul wordt momenteel gebruikt in foto-elektrische apparaten, inclusief fotogeleidende materialen, biphotonic quantum dots en fotodetectoren met rectificerende eigenschappen. In al deze toepassingen de structurele rangschikking van de guaninegroepen is een sleutelfactor. Het was daarom bijzonder belangrijk om de structurele voorkeurseigenschappen van dG(C .) te begrijpen ₁₀ ) ₂ in vaste toestand.

Verwacht wordt dat de synergie van experimentele en computationele methodologieën die in dit onderzoek worden gebruikt, een essentieel kenmerk zal worden van strategieën om de toepassing van poeder-XRD verder uit te breiden als een techniek voor structuurbepaling van organische moleculaire materialen van nog grotere complexiteit in de toekomst.

"Het begrijpen van structuur met atomaire resolutie is de sleutel tot het vaststellen van structuur-functie-eigenschappen. Dit werk beschouwt een nucleïnezuurderivaat dat veelbelovend is voor toepassing in elektronische materialen, " legt professor Steven Brown uit.

"Solid-state NMR-experimenten die meer dan 10 jaar geleden in Warwick werden uitgevoerd, hadden de vorming van specifieke waterstofbruggen tussen de moleculen geïdentificeerd. Deze aanvullende informatie was essentieel voor het succes van het Cardiff-team bij het bepalen van de kristalstructuur van experimentele poederröntgendiffractiegegevens die werd geverifieerd door de uitstekende reproductie van experimenteel gemeten NMR-parameters voor de afgeleide berekening van de structuurdichtheid-functionele theorie.

"Deze tour de force NMR-kristallografie-inspanning voor dit zeer uitdagende systeem onthulde een onverwachte zelfassemblage die nog niet eerder was gezien voor de klasse van verbindingen (2'-deoxyguanosinederivaten)."