​​Les dommages à l'ADN induits par le rayonnement ultra-violet peuvent être réparés dans certains organismes par une enzyme activée par la lumière, la photolyase. Des chercheurs de l’Irig ont participé à l’étude du mécanisme d’une photolyase d’archée méthanogène qui répare spécifiquement les lésions de type dimère cyclobutylique de pyrimidine (lésions CPD). En captant la lumière visible, la photolyase catalyse la rupture de deux liaisons covalentes reliant des cycles pyrimidines adjacents d’un brin d’ADN.

L’étude du mécanisme moléculaire de réparation d’un brin d’ADN a été réalisée aux lasers de rayons X à électrons libres (XFEL) SwissFEL en Suisse et SACLA au Japon par cristallographie résolue en temps, pour laquelle l’IBS a contribué par l’analyse de données spectroscopiques et cristallographiques. Il a été visualisé entre 100 picosecondes et 200 microsecondes, une échelle de temps couvrant plus de 6 ordres de grandeur, un niveau de détail jusque-là inégalé. Le mécanisme est ainsi constitué du transfert d'électrons du FAD vers l'ADN lésé, la rupture séquentielle de deux liaisons covalentes, le réarrangement des différents groupes chimiques impliqués dans la réaction puis le basculement des deux bases de l'ADN réparées, ce qui mène alors à la dissociation du complexe enzyme/ADN (voir Figure).

L'ensemble des données recueillies dans cette étude constitue un véritable film moléculaire des événements depuis l'absorption d'un photon bleu par le cofacteur jusqu'à la réparation complète du double-brin d'ADN.