Cryptochrom–DASH: Einzelstrang–DNA–Photolyase oder Protein unbekannter Funktion?

Von Hitomi et al. wurde im Cyanobakterium Synechocystis sp. ein Genprodukt beschrieben, das von seiner Sequenz klar den Photolyasen und nicht den Cryptochromen zuzuordnen war, aber keine DNA-Reparatur„-aktivität zeigte. Kurz darauf wurde es weiter charakterisiert, die Kristallstruktur gelöst und das Protein zusammen mit einem homologen Genprodukt aus A. thaliana einer fünften Gruppe innerhalb der Familie der Photolyasen und Cryptochrome zugeordnet: den DASH-Cryptochromen. Die Bezeichnung rührt dabei von der großen Ähnlichkeit zu tierischen Cryptochromen und (6--4)-Photolyasen her und steht für die beiden „neuen“ Cryptochome aus Arabidopsis und Synechocystis, die den Proteinen aus Drosophila und Homo ähnlich sind. Cryptochrome dieses neuen Clusters (Cry-DASH) wurden mittlerweile in allen Reichen des Lebens gefunden .

Ergebnisse von In-vivo-Experimenten mit Cry-DASH Knockout-Mutanten von Synechocystis deuten auf eine Funktion der Proteine in der Transkriptionskontrolle hin . Aktuelle in-vitro-Studien an Vibrio cholerae Cryptochrom und jüngst A. thaliana Cryptochrom zeigten lichtaktivierte Reparaturaktivität für Einzelstrang-DNA, die CPDs enthält . Andere experimentelle Ergebnisse lassen auf eine Beteiligung der Cry-DASH-Proteine als Eingangssignale der zirkadianen Uhr schließen .

Während die biologische Funktion der Cry-DASH-Proteine nach wie vor nicht annähernd geklärt ist, bietet die Verfügbarkeit stabiler, rekombinant exprimierer Cry-DASH-Proteine unterschiedlicher Organismen in Kombination mit der vorhandenen Kristallstruktur die Möglichkeit, die Proteinchemie der Cryptochrome zu entschlüsseln. Das gilt in besonderer Weise für die Untersuchung der Elektronentransferpfade diverser Mutanten, bei denen gezielt einzelne Elemente des vermuteten Elektronentransferweges ausgeschaltet werden, sowie für die Charakterisierung des lichtinduzierten Radikalpaares hinsichtlich seiner elektronischen Parameter im Hinblick auf die vorgeschlagene Funktion der Cryptochrome als Magnetkompaß auf Radikalpaarbasis.