Riparazione diretta del danno al DNA

I dimeri di pirimidina (CPD), uno dei danni principali indotti sul DNA dai raggi UV, possono fotorevertire spontaneamente a lunghezze d'onda comprese tra i 200 e i 300 nm (fotoriattivazione non enzimatica) o essere monomerizzati ad opera della DNA fotoliasi (fotoriattivazione enzimatica), un enzima che si lega al dimero, e in presenza di energia luminosa con lunghezze d'onda comprese tra 300 e 500 nm, catalizza una reazione che rompe l'anello di ciclobutano che unisce le due pirimidine. La fotoriattivazione enzimatica è un sistema efficiente e accurato che è stato descritto sia nei procarioti che negli eucarioti ma è assente nei mammiferi placentati.  Per questo, è attualmente considerata un meccanismo di riparazione che non ha alcun significato biologico nelle cellule umane. Comunque tutte le fotoliasi sono associate a due cromofori: il flavina adenina dinucleotide ridotto (FADH2) e una pterina. La DNA fotoliasi è in grado di legare il DNA interagendo con una regione di 6-7 nucleotidi attorno al dimero. La formazione del complesso enzima-substrato avviene anche in assenza di luce, che è invece necessaria per innescare la reazione enzimatica: la luce viene infatti assorbita dalla pterina, che si eccita e trasferisce energia al cromoforo flavinico che, eccitandosi a sua volta, torna stabile cedendo un elettrone al dimero. Si forma così un anione del dimero che è instabile e monomerizza rompendo l'anello del ciclobutano che unisce le due pirimidine.

La transmetilazione, invece, è un processo che rimuove l'O6-metilG, una lesione altamente citotossica e mutagena indotta dall'esposizione a cancerogeni metilanti e a farmaci chemioterapici. L'O6-metilG permette alla guanina di appaiarsi sia con la citosina che con la timina. Nell'uomo l'attività che rimuove l'O6-metilG è codificata dal gene O6-metil-guanina-DNA metiltrasferasi (MGMT). MGMT ripara la O6-metilG attraverso un processo molto veloce e error-free che coinvolge una singola reazione (il trasferimento del gruppo metilico della O6-metilguanina a un residuo di cisteina della proteina stessa) durante la quale la MGMT si inattiva. La MGMT non è quindi un enzima catalitico nel senso usuale del termine e viene definito enzima suicida, dal momento che la proteina è consumata dal suo stesso substrato. Ciò implica che la riparazione si esaurisce quando la proteina MGMT disponibile viene consumata.