Molecular orbital analysis of chemical carcinogens

Abstract

Simple molecular orbital calculations are employed in searching electronic parameters which may characterize the chemical carcinogens. Using frontier orbitals, the carcinogen᎐DNA bond formation is described as an electron transfer from the highest Ž . occupied molecular orbital HOMO of DNA to the lowest unoccupied molecular orbital Ž . LUMO of the carcinogen. Analysis of the DNA bases units shows that the electron donation occurs preferentially at the guanine site. The calculated low LUMO energy of several carcinogens indicate correctly the electrophilic character of these compounds. The difference between the carcinogen and the ultimate carcinogen is analyzed. Epoxides, free radicals, alkylating agents, and other metabolite forms are studied. A reasonable correlation is found between the LUMO energy and the carcinogenic function.

Tautomeric forms of adenine: Vertical ionization energies and Dyson orbitals

“…Tautomers of nucleic acid bases are believed to be involved in many different biochemical processes, including point mutations 1, 2. Their presence in biomolecules can alter cell functions and contribute to carcinogenic behavior 3–7. In biological systems, nucleic acid bases are dominantly present in the stable canonical form; however, the situation is different with gas‐phase experiments where various tautomers coexist 8–17 and are believed to contribute to the anomalies in photoelectron 18–33, infrared 34, and nuclear magnetic reasonance 35 spectral line shapes of nucleic acid bases.…”

Antonio Carlos Pavão: A Remarkable Scientific Trajectory

“…Ao saber contar com a versatilidade da Química Teórica o professor Pavão desenvolveu pesquisas em assuntos bastantes diversificados, incluindo supercondutividade, 14,15 catálise e reações químicas, 7 química de quarks, 16,17 carcinogênese química, 18,19 métodos e aplicações da química quântica, 7,20,21 Observe que, enquanto a ressonância sincronizada descreve o estado isolante, pois não leva à separação de cargas, a ressonância não-sincronizada descreve o estado condutor, daí sua importância para a estabilidade dos metais. 4 Antonio C. Pavão havia verificado, por cálculos ab initio, que a ocorrência de ressonâncias não-sincronizadas poderia descrever corretamente o magnetismo no ferro metálico 28 e o processo de adsorção e dissociação de moléculas diatômicas em superfícies de metais 3d 6 , mas era preciso confirmar os resultados de Dando continuidade ao trabalho do professor Linus Pauling, em 1989, Antonio C. Pavão publica um artigo onde já verificava a importância da ressonância não-sincronizada para explicar o magnetismo no ferro.…”

“…31 Vale destacar ainda a utilização dessa teoria para a carcinogênese química. 18,19 Neste caso, Pavão em parceria com o professor Marcelo Leão (Atual vice-reitor da Universidade Federal Rural de Pernambuco) desenvolveram um modelo teórico 18,32 18,32 É preciso destacar outro trabalho sobre a RVB na qual o professor Pavão realiza um estudo VB ab initio que comprova por primeiros princípios a ocorrência de ressonâncias não-sincronizadas nos metais, e que são responsáveis pela sua estabilidade, tal como previu Pauling através de argumentos baseados em dados experimentais, 8 este trabalho traz um dos co-autores Roy McWeeny, um dos artífices da teoria VB. Seus trabalhos com a molécula de O4 também merecem destaque.…”

“…Na figura 9 os átomos de carbono pentavalente (é isso mesmo) aparentemente na segunda e terceira estruturas das ligações de valência surgem somente se dois Orbitais Moleculares localizados não-ortogonais são usados para acomodar os quatro elétrons π. Contudo, os tipos de ressonância não-sincronizada usadas para os dois casos são diferentes. Antonio C. Pavão obteve inúmeros progressos em diversas aplicações que realizou utilizando a teoria da RVB: condutividade elétrica, 7 supercondutividade, 14,15 formação e estabilidade da molécula de O4, 31,33 carcinogênese química, 18,19,32 adsorção e dissociação de moléculas simples em superfícies de metais 3d, 6,9,10 ressonância nãosincronizada no Li e magnetismo 3d. 34 Foi convidado para escrever um Feature article, na qual descreve sobre aplicações Interdisciplinares da RVB 7 .…”

Molecular Perspective Review of Biochemical Role of Nucleobases Modified by Oxidative Stress

“…The process of carcinogenesis is known as a multistage phenomena [88][89][90]. In the first phase conversion of the pre-carcinogens into electrophilic reagents takes place [91,92].…”