Dimitra Markovitsi, Akos Banyasz, Evangelos Balanikas, Lara Martínez-Fernández, Thierry Douki, Gérard Baldacchino, Roberto Improta, Dynamique et Interactions en phase Condensée (DICO), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire Interactions, Dynamiques et Lasers (ex SPAM) (LIDyl), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Interactions, Dynamiques et Lasers (ex SPAM) (LIDyl), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Chimie Interface Biologie pour l’Environnement, la Santé et la Toxicologie (CIBEST ), SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SYMMES), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Département Interfaces pour l'énergie, la Santé et l'Environnement (DIESE), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), CNR – Istituto di Biostrutture e Bioimmagini, the European Programme H2020 MSCA ITN [grant no. 765266—LightDyNAmics project], HPC resources from GENCI-IDRIS [grant 2017-A0030810262], ANR-12-BS08-0001,OPHID,Ionisation à un photon de l'ADN: de l'éjection d'électron à la formation des dommages oxydatifs(2012), ANR-11-IDEX-0003,IPS,Idex Paris-Saclay(2011), Biomolécules Excitées (DICO), Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Chimie Interface Biologie pour l’Environnement, la Santé et la Toxicologie [2017-2019] (CIBEST [2017-2019]), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), and ANR-11-IDEX-0003-02/10-LABX-0039,PALM,Physics: Atoms, Light, Matter(2011)
International audience; G-quadruplexes are four-stranded DNA structures playing a key role in many biological functions and are promising for G-quadruplexes are four-stranded DNA structures playing a key role in many biological functions and are promising for applications in the field of nanoelectronics. Characterizing the generation and fate of radical cations (electron holes) within these systems is important in relation to the DNA oxidative damage and/or conductivity issues. This study focuses on guanine radicals in G-quadruplexes formed by association of four TGGGGT strands in the presence of Na+ cations, (TG4T)4/Na+. Using nanosecondtransient spectroscopy with 266 nm excitation, we quantitatively characterize hydrated ejected electrons and three types of guanine radicals. We show that, at an energy lower by 2.7 eV than the guanine ionization potential, one-photon ionization occurs with quantum yield of (3.5 ± 0.5) × 10−3. Deprotonation of the radical cations is completed within 20 μs, leading to the formation of (G-H2)• radicals, following a strongly nonexponential decay pattern. Within 10 ms, the latter undergoes tautomerization to deprotonated (G-H1)• radicals. The dynamics of the various radicals determined for (TG4T)4/Na+, in connection to those reported previously for telomeric G-quadruplexes TEL21/Na+, is correlated with energetic factors computed by quantum chemical methods. The faster deprotonation of radical cations in (TG4T)4/Na+ compared to TEL21/Na+ explainsthat irradiation of the former does not generate 8-oxodGuo, which is readily detected by high-performance liquid chromatography/mass spectrometry in the case of TEL21/Na+..