آفتابسوختگی در موجودات زنده بر اثر اشعهی فرابنفش (UV) خورشید، موجب آسیب DNA در سلولها میشود، اگرچه مکانیسمی برای ترمیم این آسیبها وجود دارد. این ویژگی مدیون وجودی آنزیمی به نام DNA پلیمراز است که بسیار تخصصیافته میباشد؛ به حدی که مولکولی مثل کریپتوکروم که از لحاظ ساختاری بسیار شبیه DNA پلیمراز میباشد، نمیتواند این کار را انجام دهد.
با مقایسه هر دو نوع مولکول، دانشمندان میتوانند دقیقاً درک کنند که چرا عملکرد این آنزیم به جزئیترین ویژگیهای ساختاریش بستگی دارد. در مطالعهای منتشر شده در EPJ محققان دانشگاه دانمارک جنوبی توضیح میدهند که آنزیم ترمیمکننده چگونه به محل آسیبدیده روی DNA متصل میشود.
در این تحقیق، پژوهشگران شبیهسازیهای لازم را در سطح دینامیک مولکولی برای دو مولکول مشابه از لحاظ ساختاری هنگام اتصال به DNA انجام دادند. اولی آنزیمی است که تخصص آن در ترمیم DNA میباشد، DNA فتولیاز ((۶-۴) DNA photolyase) و دیگری کریپتوکروم میباشد؛ این آنزیم از لحاظ ساختاری بسیار شبیه به فتولیاز است ولی از لحاظ زیستی عملکردی کاملاً متفاوت دارد و نمیتواند محل آسیبدیدگی را روی DNA شناسایی کند.
یافتههای محققان حاکی از این است که انرژی اتصال بین DNA فتولیاز و DNA بسیار پائینتر از انرژی بین کریپتوکروم و DNA میباشد. این واقعیت به خاطر برهمکنشهای الکترواستاتیک بین بارهای مثبت روی سطح پروتئین فتولیاز و بارهای منفی در ساختار ستون اصلی DNA پا بر جاست.
این تیم همچنین به اهمیت برخی از مانده آمینواسیدهای باردار، مثل K246 و R421 در این آنزیم پی بردند که در کریپتوکروم وجود ندارد. آنها به این نتیجه رسیدند که R42 به صورتی ویژه برای نگه داشتن رشتههای DNA در محل آسیبدیده درون آنزیم به وجود آمدهاند.