近日,中国科学院北京基因组研究所DNA损伤耐受与突变研究组郭彩霞研究员在《细胞》(Cell)杂志上发表了题为“SnapShot:核苷酸切除修复”(SnapShot: Nucleotide Excision Repair)的快照文章。该文章以概略图结合主题内容简介,并推荐10篇相关文献的形式,简明扼要地归纳了原核与真核生物中DNA损伤修复过程中的核苷酸切除修复(NER)途径,为研究人员快速清晰地认识NER提供了重要资料。
早在20世纪60年代,NER在原核与真核生物中均被发现。这一过程主要修复各种导致DNA天然构象改变的碱基损伤,包括由紫外线和多种化学物质引起的损害。NER可分为两个途径:全基因组修复(Global Genome Repair, GGR)和转录耦联修复(Transcription-coupled Repair, TCR)。前者执行全基因组范围内转录静止区域的NER,后者主要修复转录活跃区域的DNA损伤。两者区别的关键在于损伤识别的分子机制不同。
在原核生物中,如大肠杆菌(E. coli),NER需要三个蛋白UvrA、UvrB和UvrC协同作用,负责损伤碱基的识别和切除。其中,ATP的结合和水解过程是UvrABC系统发挥功能所必需的。在GGR过程中,UvrA和UvrB组成ATP依赖的异二聚体,直接识别DNA损伤;在TCR中,Mfd(又称TRCF)招募UvrA到达引发RNA聚合酶受阻的DNA损伤位点。
在真核生物中,NER的作用机制非常保守。参与NER的大部分蛋白组分及修复过程在酵母(Saccharomyces cerevisiae)与哺乳动物中基本相似。然而,目前关于NER更精确的作用机制,特别是这些蛋白组件募集到DNA上的具体顺序和过程,尚不完全清楚。已知人类着色性干皮病(Xeroderma Pigmentosum, XP)的7个基因(从XPA到XPG)是哺乳动物细胞中NER过程所必需的。两个独立的复合物DDB1/DDB2异二聚体和XPC/HR23B/Centrin 2参与了GGR中碱基损伤识别的早期阶段。随后,一个多蛋白转录/修复复合体TFIIH通过XPC/HR23B/Centrin 2被招募到损伤位点,启动后续修复过程。在TCR中,损伤识别需要CSB。CSB介导一系列修复分子和染色体重塑分子到达受阻的RNA聚合酶II复合体处进行TCR。