我们的基因组DNA不断受到活性氧等内源性因素以及紫外线、辐射和化学品等环境因素的破坏。无法修复受损的DNA可能会导致突变和细胞死亡，最终导致癌症和其他疾病的发作。为了防止这种情况，我们的细胞配备了各种防御系统，旨在发现和修复受损的DNA。

核苷酸切除修复(NER)是修复由紫外线和化学致癌物引起的多种DNA损伤的重要机制。许多被诊断患有着色性干皮病(XP)的患者在编码参与NER机制的蛋白质的基因之一中存在突变。众所周知，它们对紫外线诱发的皮肤癌的高度易感性尤其是由于NER功能的缺陷。这也告诉我们，NER可以防御癌症。

NER的第一步涉及XPC蛋白，它是几种XP致病基因产物之一，它作为“传感器”运行以定位DNA结构中的异常。XPC具有处理多种DNA损伤的潜力，同时它还可以与DNA位点结合而不会造成任何损伤，例如碱基错配。由于在此类不当位点发生不必要的修复反应可能会增加不良突变的风险，因此必须验证是否存在任何必须修复的损伤。虽然之前已经表明基础转录因子TFIIH和XPA蛋白在这种损伤验证步骤中发挥作用，但详细机制至今仍不清楚。

按照NER过程中已知的反应步骤，发表在《自然》杂志上的一项研究的研究人员制备了一系列含有受损DNA的复合物，这些复合物依次与XPC、TFIIH和XPA结合，然后对这些复合物进行低温电子显微镜检查以详细分析它们的分子结构。TFIIH是一种大型蛋白质复合物，由七个亚基组成，包括XPB和XPD蛋白，在NER和转录(基因表达)中起着至关重要的作用。它通常采用U形“马蹄形”结构，XPB和XPD蛋白位于其两个张开臂的尖端。

这种马蹄形结构保留在DNA-XPC-TFIIH复合物中，XPB在损伤部位与XPC结合，而XPD不与DNA或XPC相互作用。然而，当随后涉及XPA时，TFIIH发生了重大的构象变化。当马蹄铁的两个张开的臂聚集在一起形成一个环形结构时，XPB远离受损部位，这样XPD就可以在两者之间结合DNA。

这种分子排列如何验证DNA损伤的存在?众所周知，XPB起着“DNA转位酶”的作用，它与DNA双链体结合并沿着其中一条DNA链移动。基于复合物新阐明的结构，假设XPB应该沿着DNA远离损伤位点。然而，由于受到其他蛋白质的限制，XPB本身实际上不能移动。相反，DNA双链体向相反方向移动。换句话说，XPB将DNA推入复合体。

因为该结构显示XPA的一部分插入在XPB后面的两条DNA链之间，所以预计将DNA双链体解开成单链，就像拉开拉链一样。此外，还已知XPD与单链DNA结合并沿其沿特定方向(5'→3')移动。

在XPB和XPA解开的两条DNA链中，XPD与受损的链结合。然而，与XPB的情况一样，XPD本身不能移动，因此受损的链同样被拉向复合体。当与单链DNA结合时，XPD中会形成一个狭窄的针孔，DNA链从中穿过。因此，如果DNA链上存在大块损伤，该部分将被困在XPD的入口处，从而使链停止移动(就像打结的线无法穿过针眼。

因此，本研究成功地阐明了验证DNA损伤存在的机制：进行修复反应的决定是通过XPD阻断DNA链运动做出的。事实上，之前的研究表明，可以预测通过XPD孔的非大体积DNA损伤(碱基脱离等)并不是NER修复过程的目标。

目前的研究已经阐明了XPA、XPB、XPD等蛋白质的哪些部分参与了NER修复受损DNA的过程及其作用机制。随着我们对XP患者中这些蛋白质的致病变异诱导的结构变化对修复反应的负面影响的理解加深，它也可能支持药物和其他治疗的未来发展。

版权说明：本站所有作品图文均由用户自行上传分享，仅供网友学习交流。若您的权利被侵害，请联系我们

标签：DNANERXPB