Zonnebrand in levende organismen wordt veroorzaakt door ultraviolet (UV) licht van de zon dat het DNA in de cellen beschadigt. Veel organismen, echter, hebben een ingebouwd mechanisme voor het herstellen van schade door de zon. Dit is mogelijk dankzij een enzym genaamd DNA-fotolyase, dat zo gespecialiseerd is dat cryptochroom, een structureel vergelijkbaar molecuul, is niet in staat om hetzelfde werk te doen. Door beide soorten moleculen te vergelijken, natuurkundigen kunnen precies begrijpen hoe het vermogen van onze enzymen om DNA te repareren neerkomt op de kleinste structurele details. In een studie gepubliceerd in Het European Physical Journal D , Katrine Aalbæk Jepsen van de Universiteit van Zuid-Denemarken, in Odense, en haar collega Ilia Solov'yov bepalen het mechanisme waarmee reparatie-enzymen zich binden aan de beschadigde plaats.

In dit onderzoek, de auteurs voerden simulaties uit om de dynamiek op moleculair niveau van twee vergelijkbare moleculen te onderzoeken wanneer ze aan DNA binden. De eerste is een enzym gespecialiseerd in DNA-reparatie, genaamd (6-4) DNA-fotolyase, en de andere is cryptochroom, die qua structuur heel dicht bij fotolyase ligt, maar een heel andere biologische functie heeft en niet in staat is schade aan DNA te herkennen.

De auteurs ontdekten dat de bindingsenergie tussen (6-4) DNA-fotolyase en DNA veel lager is dan die tussen cryptochroom en DNA. Dit komt door elektrostatische interacties tussen de positieve ladingen op het eiwitoppervlak van fotolyase en de negatief geladen ruggengraat van het DNA. Het team besefte het belang van verschillende geladen aminozuurresiduen in het enzym, genaamd K246 en R421, die ontbreken in cryptochroom. Ze ontdekten dat R42 specifiek is ontworpen om de DNA-strengen op de beschadigde plaats in de reparatiepocket van het enzym gescheiden te houden.