ソラレン
PUVA療法は、DNA鎖間架橋と一付加物の両方を形成する。ソラレンにより導入されたDNA鎖間架橋は、複製中の細胞に強い遺伝毒性を持つ。共有結合は、複製フォークの進行を妨げるため、複製が再開される前にDNA鎖間架橋の除去が必要である。通常、DNA修復の最初の段階は、架橋の両端の1つの親鎖の切断であり、続いて、正確な方法または不正確な方法によって、損傷部の修復が行われる。
相同組換え修復は架橋修復の正確な方法であり、同じ細胞のもう一方の相同染色体からの情報で損傷した情報が置き換えられる。相同組換えに欠陥のある大腸菌細胞は、野生型と比較してPUVA療法に対して非常に感受性が高い。相同組換え修復は効率的であり、大腸菌においては1つか2つの非修復架橋があれば細胞が不活化するが、53から71個のソラレン架橋があっても修復が可能であった。出芽酵母では、相同組換え修復はソラレン架橋を正確に除去する主要な方法である。
ウンベリフェロンはソラレンを生成するために置換が必要な6位よりも8位が置換される傾向が強いため、ソラレンの合成は困難である。ベンゾフランは、ベンゼン環よりもフラン環が反応しやすい。しかし、クマラン(2,3-ジヒドロベンゾフラン)の7-ヒドロキシ誘導体は6位で置換でき、その後のガッターマン反応、無水酢酸を用いたパーキン反応を可能とする。最後に五員環が脱水素し、フラン環ができ、合成が完了する。
ソラレンはDNA二重らせんに挿入され、紫外線照射によってピリミジン塩基(特にチミン)と付加物を形成するのに最適な位置に配位する。
ソラレン-DNA相互作用の結合定数を導出するためのいくつかの物理化学的方法が採用されている。古典的には、半透膜で区切られたソラレンと緩衝DNA溶液の2つの画分を用いる。DNAに対するソラレンの親和性は、平衡後のDNA画分のソラレン濃度と直接関係している。水溶性は、薬物の血液溶解に関連する薬物動態と、ジメチルスルホキシド等の有機溶媒の利用の必要性の2つの面で重要である。また、ソラレンは長波長紫外線の放射により活性化する。UVA領域の光が臨床的標準であるが、UVBでより効率的に光付加物が形成されるという研究結果から、UVBを用いることでより効率が上がり、処理時間が短くなることが示唆されている。
ソラレンの光化学反応部位は、フラン環とピロン環の炭素-炭素二重結合の各々にある。ピリミジン塩基に隣接して適切に挿入されると、四中心光環化付加反応により2つのシクロブチル型一付加物のいずれかが形成される。通常、フラン側の一付加物の方が多く形成される。