Skip to main content

First principles study of photoinduced non-adiabatic dynamics in DNA repair by photolyases

Article Category

Article available in the folowing languages:

Les modèles moléculaires de réparation d'ADN par photolyase

Les photolyases sont des enzymes qui réparent les dommages de l'ADN causés par l'exposition aux rayons ultraviolets. L'utilisation potentielle des photolyases dans les futurs écrans solaires requiert une plus grande compréhension de leur mécanisme d'action.

Santé

Les photolyases utilisent la lumière visible, de préférence de l'extrémité bleue/violette du spectre pour la réparation de l'ADN. Ce phénomène est appelé la réactivation photo. Le mécanisme de la photolyase ne fonctionne plus chez les humains et autres mammifères placentaires et repose plutôt sur le mécanisme de réparation de l'excision du nucléotide moins efficace pour la réparation de l'ADN. Pendant les trois ans du projet PINADBIO (First principles study of photoinduced non-adiabatic dynamics in DNA repair by photolyases), financé par l'UE, les chercheurs ont exploré de nouvelles méthodologies, plus précises, pour l'analyse des champs de force et de la dynamique du processus de réparation. Plus précisément, l'équipe a exploré la dynamique quantique viable et les méthodes de structure électronique multi-configuration pour donner une description physique précise des étapes de réparation critiques. La première étape du projet a été la conception d'un modèle moléculaire du site actif capable de décrire le processus de réparation tout en étant assez petit pour être étudié. À l'aide de la méthodologie développée, les chercheurs ont étudié le lent transfert d'électrons initial dans la photolyase dimère pyrimidine de cyclobutane qui est une étape clé dans la compréhension de l'efficacité du processus de réparation. En parallèle, de nouvelles méthodes ont été développées pour explorer le paysage énergétique électronique dans l'espace des coordonnées nucléaires pour cartographier les surfaces d'énergie potentielle correspondantes. La simulation de la dynamique quantique d'un système moléculaire nécessite la construction d'un modèle hamiltonien. En effet, des modèles hamiltoniens simples paramétrés ont été construits en plaçant le modèle sur un nombre important de géométries nucléaires. Ces modèles ont été utilisés en combinaison avec la méthode de règle d'or de Fermi de non-équilibre pour estimer l'échelle de transfert d'électrons et ont ensuite été comparés aux données expérimentales. En conclusion, cette nouvelle approche est prometteuse pour les statistiques quantiques en général car elle offre de nouvelles perspectives pour le traitement des effets environnementaux. Elle résout le comportement non-physique du sous-système quantique pour n'importe quel type de paramétrisation des fonctions d'onde.

Mots‑clés

Modèles moléculaires, réparation d'ADN, photolyase, PINADBIO, statistique quantique

Découvrir d’autres articles du même domaine d’application