在人体的所有细胞中，DNA损伤和DNA链断裂每天都在发生。这是由于内部的影响，如在炎症过程和细胞呼吸过程中产生的自由基，以及外部的影响，如在医学诊断措施过程中的宇宙背景辐射或x射线。DNA链断裂可能导致细胞死亡或突变，从而长期促进癌症的发展或衰老过程。
细胞拥有分子工具来非常有效地修复这种DNA链断裂。其中之一是酶多聚(adp -核糖)聚合酶1 (PARP1)，它检测DNA链断裂，从而启动下游修复过程。通过与DNA链断裂结合，PARP1被(催化)激活，并利用底物烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)产生聚(adp -核糖)，一种链状的生物聚合物。它作为细胞中的信号传递器，协调进一步的DNA损伤反应。在这一过程的进一步过程中，PARP1再次从受损部位脱离，从而为DNA修复的后续步骤扫清了道路。这一过程在医学上很重要，尤其是PARP1的药物抑制剂最近被引入癌症治疗中。
康斯坦茨大学(University of Konstanz)的科学家们(阿斯温·曼格里奇(Aswin Mangerich)教授和亚历山大·伯克尔(Alexander Burkle)教授的生物系工作组，以及卡琳·豪泽(Karin Hauser)教授的化学系工作组)现在已经能够详细地可视化PARP1在DNA链断裂时完成的生化过程。为此，他们使用了一种特殊的红外光谱分析方法(ATR-FTIR)，这种方法在之前发表的关于肿瘤抑制蛋白p53与DNA和PAR相互作用的研究中也得到了成功应用。
“这项新研究的特别之处在于，我们现在可以实时研究PARP1在DNA链断裂时的分子过程。这使我们能够揭示蛋白质结构的动态变化，从而进一步深入了解其潜在机制，”安妮卡·克鲁格博士说。她目前已成功完成博士论文，并参与了该项目的研究。在她的博士论文期间，克鲁格得到了化学生物学研究学院、康斯坦茨大学的Zukunftskolleg和康斯坦茨合作研究中心969“细胞蛋白质稳态的化学和生物学原理”的支持。她现在在瑞典斯德哥尔摩著名的卡罗林斯卡学院进行研究。
作为一个原则问题，这种光谱方法也可以用来研究发生在DNA的其他酶过程，细节和分子分辨率。从长远来看，这可能有助于更好地理解癌症发展和衰老的机制，以及抗癌药物的作用模式。这项研究发表在最新一期的科学杂志《自然通讯》上。