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揭秘 DNA 核苷酸切除修复的“双切”全过程

作者: 发布时间:2026-09-22 浏览次数:68
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我们的基因组每时每刻都在遭受着来自紫外线(UV)、化学物质以及自身代谢产物的攻击。为了维持遗传信息的完整性,细胞进化出了一套令人叹为观止的防御机制——核苷酸切除修复(Nucleotide Excision Repair, NER)。

这套机制的失灵,直接导致了着色性干皮病(Xeroderma Pigmentosum, XP)、早衰以及各类癌症的发生。几十年来,研究人员已经通过遗传学和生化手段鉴定出了参与 NER 的核心蛋白因子,包括 XPC、TFIIH 复合物、XPA、RPA、XPF 和 XPG。然而,关于这些蛋白如何在分子层面动态组装、如何一步步打开 DNA 双螺旋、以及如何精确执行“双切”手术的原子级细节,一直如同迷雾中的拼图,缺失了***关键的几块。《Nature》的研究报道“Pre-incision structures reveal principles of DNA nucleotide excision repair”,这项研究利用冷冻电镜技术(Cryo-EM),以***的清晰度解析了 NER 通路中 DNA 气泡形成的动力学过程以及双切复合物的完整组装模式。这不仅仅是一张静态的照片,更像是一部高分辨率的分子电影。它向我们展示了 ATP 驱动的 DNA 气泡是如何从无到有、从小到大;展示了 XPF 和 XPG 两位“主刀医生”是如何在 XPA 和 ERCC1 的协调下各就各位;更揭示了核心 ATP 酶 XPB 那种独特的“摇摆式”(Waddling)易位机制。 image.png

研究人员利用纯化的 NER 因子在体外重建了 GGR 反应。他们巧妙地构建了一个包含内部 Cy5 标记(模拟大体积加合物损伤)的 94 bp DNA 底物。体外切割实验的数据显示,在加入 ATP 后的 60 分钟内,80% 的底物被转化为产物,主要产物长度精确地集中在 27-28 个核苷酸。

这证实了体外系统的活性。但更重要的是,研究人员通过控制变量——逐步添加或省略特定蛋白因子,并结合 ATP 或不可水解的 ATP 类似物,成功捕获了 NER 过程中多个转瞬即逝的中间态结构。这些结构的分辨率极高,分别达到了 3.3 Å、3.4 Å、3.5 Å 和 4.3 Å,让我们得以窥见这一精密机器的每一个齿轮。image.png

此时,RPA(复制蛋白 A)的角色也变得清晰起来。RPA 的 TriCDE 结构域(包含 RPA70C, RPA32D, RPA14-E)结合在 XPA 的锌指结构域(XPA ZnF)旁,负责结合未受损的非损伤链。在 DulM 中,非损伤链被拉直,RPA70 的 A、B、C 三个 OB 折叠结构域依次排布其上。这不仅保护了单链 DNA,更起到了支撑气泡的作用。

至此,所有的手术器械都已摆放整齐:XPF 镇守 5' 端,XPG 镇守 3' 端,TFIIH(XPB/XPD)负责解旋和锚定,XPA 和 RPA 负责支撑和验证,ERCC1 则像一位协调员,连接着损伤链和非损伤链的操作。

核酸提取磁珠作为新冠病毒RNA提取的重要原料,是吉恩特生物自主研发生产的高分子材料,将均一的分子材料的粒径控制在合理的范围内,加入磁性,再引入配基,从而使分子材料具备磁响应性和生物吸附性能,在核酸提取的过程中可以得到良好的应用,尤其是GNT-108磁珠,更是对新冠病毒的RNA提取具有较高的特异性,提取结果可直接应用与下游定量检测。

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