Visualizing the DNA repair process by a photolyase at atomic resolution
2 Department of Chemistry, National Taiwan University, 1, Roosevelt Rd. Sec. 4, Taipei 106, Taiwan.
3 RIKEN RSC - RIKEN SPring-8 Center [Hyogo]
4 IMRAM - Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials [Tohoku University]
5 Department of Chemistry - Graduate School of Engineering Science, Osaka University
6 Department of Chemistry, Philipps University Marburg, Hans-Meerwein Strasse 4, Marburg 35032, Germany.
7 PSI - Paul Scherrer Institute
8 ESRF - European Synchrotron Radiation Facility [Grenoble]
9 Hamburg Centre for Ultrafast Imaging [Universität Hamburg]
10 OSU - Department of Physics [Ohio State University]
11 IBS - UMR 5075 - Institut de biologie structurale
12 JASRI - Japan Synchrotron Radiation Research Institute [Hyogo]
13 I2BC - Institut de Biologie Intégrative de la Cellule
14 B3S - Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale
15 Dipartimento di Scienze e Tecnologie, Università degli Studi del Sannio, Benevento
16 OSU - Department of Chemistry and Biochemistry [Ohio State University]
17 Shangaï Jiao Tong University [Shangaï]
18 Institute of Biochemical Sciences
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Résumé
Photolyases, a ubiquitous class of flavoproteins, use blue light to repair DNA photolesions. In this work, we determined the structural mechanism of the photolyase-catalyzed repair of a cyclobutane pyrimidine dimer (CPD) lesion using time-resolved serial femtosecond crystallography (TR-SFX). We obtained 18 snapshots that show time-dependent changes in four reaction loci. We used these results to create a movie that depicts the repair of CPD lesions in the picosecond-to-nanosecond range, followed by the recovery of the enzymatic moieties involved in catalysis, completing the formation of the fully reduced enzyme-product complex at 500 nanoseconds. Finally, back-flip intermediates of the thymine bases to reanneal the DNA were captured at 25 to 200 microseconds. Our data cover the complete molecular mechanism of a photolyase and, importantly, its chemistry and enzymatic catalysis at work across a wide timescale and at atomic resolution.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
|---|---|
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