核苷酸切除修复（NER）能够清除基因组 DNA 上的庞大加合物，并防止紫外线敏感性疾病——色素沉着性干眼症、癌症以及过早衰老。在 XPC 对全局基因组修复过程中的初始损伤识别，或者在转录耦合修复过程中停滞的 RNA 聚合酶识别损伤后，TFIIH（包括 ATP 酶 XPB 和 XPD 以及额外的 NER 因子 XPA、XPF、XPG 和 RPA）会解开损伤部位及其周围的 DNA 双链，从而形成一个包含约 27 个核苷酸的 DNA 空泡。双链 - 单链（ds-ss）接合特异性内切核酸酶 XPF 和 XPG 分别在损伤的 5" 和 3" 侧切割 DNA。

2026年2月11日，美国国立卫生研究院杨薇团队在Nature 在线发表题为“Pre-incision structures reveal principles of DNA nucleotide excision repair”的研究论文，该研究报道了由 ATP 酶驱动且依赖于损伤的 DNA 空泡形成以及完整 NER 因子（用于双重切割）的排列的原子结构功能步骤。

近 30 个碱基对的 DNA 的解旋主要依赖于双链 DNA 转位酶 XPB 和双链分割酶 XPA 和 XPF。XPD 与 XPF 在 5" 的 ds-ss 接合点处结合损伤链。只有在 XPG 与 3" 的 ds-ss 接合点结合后，XPF 才会切割损伤链。XPF 的 ERCC1 亚基有助于 DNA 螺旋的分离，并促使 RPA 聚集到非损伤链上。这些发现为人类疾病的成因以及提高化疗效果的潜在靶点提供了见解。

由紫外线（UV）照射或顺铂诱导产生的 DNA 基团二聚体，以及由各种芳香族加合物引起的庞大损伤会阻碍复制和转录过程。这些损伤需要通过核苷酸切除修复（NER）机制迅速清除，以保证 DNA 正常功能。NER 功能缺陷表现为色素沉着性干皮症，这是一种常染色体隐性遗传疾病，特征为对紫外线的极度敏感、皮肤损伤和癌症。

编码 NER 因子的基因发生突变也与Cockayne综合征和毛发硫营养不良症有关，这些疾病会导致发育障碍、智力迟钝和过早死亡。在初始病变识别之后，全局基因组修复（GGR）和转录偶联修复均依赖于 XPA、RPA7 和 TFIIH 的七亚基核心复合物（Core7）来解开 22 至 29 个碱基对的 DNA 并检测是否存在庞大 DNA 损伤。随后，XPF 和 XPG 在 DNA 空泡的边界附近进行双重切割。

核心的核苷酸识别过程已经通过基因学和生物化学方法进行了剖析。人类的 GGR 已在无细胞系统中通过纯化的核苷酸识别因子得以重组。然而，迄今为止，仅 XPC 的损伤识别以及 Core7 和 XPA 对含有损伤的 DNA 位点的招募已被结构上进行了表征。在翻出受损碱基之后，XPC 会与损伤下游的非损伤链和 DNA 双链结合。Core7 由 XPC 招募，而 XPB 会与损伤上游的双链 DNA（dsDNA）结合。XPA 与 Core7、XPC 和 DNA 复合物（C7CD）的结合会诱导 Core7 发生广泛的构象变化，使 XPC–损伤 DNA 与 XPB 旋转一个螺旋转角，并使 Core7、XPC、XPA 和 DNA 复合物（C7CAD）之间的双链 DNA（dsDNA）在 XPB 和 XPD 之间弯曲。

XPB 和 XPD 腺苷三磷酸酶在 DNA 转移和泡状结构形成中的作用（图源自Nature ）

相比之下，在没有 XPC 和损伤的情况下，XPA 会与 XPB 和 XPD 之间的 Y 形双链-单链 DNA 结合位点结合，该位点结合双链 DNA（dsDNA）的 3" 端单链 DNA（ssDNA）。NER 因子之间的蛋白质相互作用网络的广泛表征以及完整 NER 复合物结构的 AlphaFold 预测为理解 NER 提供了框架。XPF、XPG 和 RPA 在大型 DNA 损伤处的原子级结构，以及导致双重切割的 DNA 气泡形成的动态过程，目前尚未得到明确的确定。

通过将诱变技术与体外及细胞内的 GGR 测定以及冷冻电子显微镜（cryo-EM）分析相结合，该研究确定了在 NER 过程中损伤和 DNA 气泡形成以及链断裂所涉及的路径和中间结构。该研究阐明了 XPF 和 XPG 在 DNA 链分离以及 XPC 的位移中的顺序作用，并可视化了两种 ATP 酶（XPB 和 XPD）以及两种内切核酸酶（XPF 和 XPG）的动态运动，这些运动由 XPA 和 ERCC1 协调控制。

参考消息：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10122-5