Førstehjælpskasse i nogle levende organismer hjælper med at fikse DNA efter længere tids soleksponering

Solskoldning i levende organismer er forårsaget af ultraviolet (UV) lys fra solen, der beskadiger DNA'et i cellerne. Mange organismer, imidlertid, har en indbygget mekanisme til at reparere solskaderne. Dette er muligt takket være et enzym kaldet DNA-fotolyase, som er så specialiseret, at kryptokrom, et strukturelt lignende molekyle, ikke er i stand til at udføre det samme arbejde. Ved at sammenligne begge typer molekyler, fysikere kan præcist forstå, hvordan vores enzymers evne til at reparere DNA koger ned til de mindste strukturelle detaljer. I en undersøgelse offentliggjort i European Physical Journal D , Katrine Aalbæk Jepsen fra Syddansk Universitet, i Odense, og hendes kollega Ilia Solov'yov udpeger den mekanisme, hvorved reparationsenzymer binder til det beskadigede sted.

I dette studie, forfatterne udførte simuleringer for at undersøge dynamikken på molekylært niveau af to ens molekyler, når de bindes til DNA. Det første er et enzym, der er specialiseret i DNA-reparation, kaldet (6-4) DNA-fotolyase, og den anden er kryptokrom, som er meget tæt på fotolyase strukturelt, men har en helt anden biologisk funktion og ikke er i stand til at genkende skader på DNA.

Forfatterne fandt, at bindingsenergien mellem (6-4) DNA-fotolyase og DNA er meget lavere end den mellem kryptokrom og DNA. Dette skyldes elektrostatiske interaktioner mellem de positive ladninger på proteinoverfladen af ​​fotolyase og DNA'ets negativt ladede rygrad. Holdet indså vigtigheden af ​​adskillige ladede aminosyrerester i enzymet, kaldet K246 og R421, som er fraværende i kryptokrom. De fandt ud af, at R42 er specifikt designet til at holde DNA-strengene på det beskadigede sted inde i reparationslommen på enzymet adskilt.