Photolyasen

Die Cryptochrom/Photolyasen, eine spezielle Gruppe von Enzymen (Flavoproteine), nutzen den blauen Spektralbreich des sichtbaren Lichts um 2 Typen von 
UV-iduzierten DNA-Lichtschäden zu reparieren: ein Cyclobutan-Pyrimidin-Dimer (CPD) und ein Pyrimidin-Pyrimidon(6-4) Photoprodukt (6-4PP). Dabei agiert Crypotchom als Photorezeptor. 

Photolyasen sind Enzyme (Lyasen), die z.B. in Bakterien, UV-induzierte DNA-Schäden reparieren (bei höheren Säugetieren, v.a beim Menschen, fehlen funktionsfähige Photolyasen). Photolyasen nutzen Lichtenergie (UV und kurzwelliges sichtbares Licht), um die durch UV induzierten pathologischen Verknüpfungen von Pyrimidinbasen wieder rückgängig zu machen.

 

Bei den Photolyasen absobiert ein sog. Antennen-Chromophor die Lichtenergie, die für den Reparaturvorgang benötigt wird. Diese absorbierte Energie wird auf einen reduziert vorliegenden Redox-Kofaktor - Adenin-Dinukleotid (FAD) - übertragen, der für die eigentliche chemische Reaktion zuständig ist. Von dem Redoxsystem springt ein Elektron auf den DNA-Schaden im aktiven Zentrum, der sich dadurch auflöst. Das Flavin wird anschließend durch einen Elektronentransfer von einem Tryptophan an der Enzymoberfläche in seinen reduzierten, Ausgangszustand zurückversetzt. Im Gegensatz zu anderen Reparatur-Mechanismen findet die Korrektur ohne Schneiden der DNA statt.

 

Eryfotona®

Bemerkung: Photolyase-haltige Präparate sind neuerdings im Handel erhalten und werden zusammen mit einem Lichtschutzpräparat bei milden aktinischen Keratosen eingesetzt (Eryfotona®).  

1. Fortunato AE et al. (2015) Dealing with light: the widespread and multitasking cryptochrome/photolyase family in photosynthetic organisms. J Plant Physiol 172:42-54.
2. Liu Z et al. (2015) Dynamics and mechanisms of DNA repair by photolyase. Phys Chem Chem Phys 17:11933-11949.
3. Yokoyama H et al. (2014) Structural biology of DNA (6-4) photoproducts formed by ultraviolet radiation and interactions with their binding proteins. Int J Mol Sci 15: 20321-20328.
4. Zhong D (2015) Electron transfer mechanisms of DNA repair by photolyase. Annu Rev Phys Chem 66:691-715.