XPC复合亚基、DNA损伤识别和修复因子； XPC

XPC 基因
XPCC 基因
RAD4，酵母，同源物； RAD4

HGNC 批准的基因符号：XPC

细胞遗传学位置：3p25.1 基因组坐标（GRCh38）：3:14,145,147-14,178,601（来自 NCBI）

▼ 说明

XPC 基因编码的蛋白质充当损伤检测器，参与全局基因组核苷酸切除 DNA 修复的第一步（Sugasawa 等人（1998）；Volker 等人，2001）。

▼ 克隆与表达

泰茨等人（1987） 通过用源自成纤维细胞的人 cDNA 文库转染，能够纠正着色性干皮病 C 组（XPC; 278720） 细胞系的紫外线敏感性。紫外线抗性似乎与对抗生素 G418 的抗性密切相关。作者建议使用基因符号 XPCC（着色性干皮病 C 组互补）。

Peterson 和 Legerski（1991） 设计了一种简单、高效的 cDNA 表达系统，用于人类细胞。 Legerski 和 Peterson（1992） 使用该系统分离出一个 cDNA 克隆，该克隆将 XPC 细胞的紫外线敏感性和计划外 DNA 合成恢复到正常水平。克隆的 XPC 基因被发现编码一种高度亲水性的蛋白质，由预计的 823 个氨基酸组成，并且与酵母 DNA 修复基因 RAD4 的产物具有有限的同源性。在大多数检查的 XPC 细胞系中，Northern 印迹法无法检测到 XPC 转录本。

▼ 测绘

小鼠细胞修复紫外线引起的损伤的程度是人类细胞的 5% 至 10%，这使得定量区分细胞杂交体中的人类和小鼠 DNA 修复成分成为可能。当拉利等人（1984） 将修复紫外线引起的 DNA 损伤的能力与小鼠-人类杂交细胞中人类染色体的分离进行比较，他们发现与人类 3 号染色体有很强的相关性，表明 DNA 修复所需的一个基因或一组基因位于这条人类染色体上。

莱格斯基等人（1994） 通过体细胞杂交将 XPC 基因定位到染色体 3p25。 XPC 的小鼠同源物对应到 6 号染色体（van der Spek 等，1996）。

▼ 基因功能

增谷等人（1994） 报道了通过体外补充含有紫外线损伤的 SV40 微型染色体的无细胞修复系统中的 XPC 缺陷，纯化至同质性并随后克隆修复复合物。该复合物对单链 DNA 具有高亲和力，由 125 和 58 kD 的 2 个紧密关联的蛋白质组成。 125-kD 亚基是 XPC 基因产物的 N 端延伸版本，被认为代表酿酒酵母 RAD4 核苷酸切除修复（NER） 基因的人类同源物。结果证明，58 kD 的物种是酵母 RAD23 的人类同源物。出乎意料的是，RAD23 的第二个人类对应物被发现。增谷等人（1994） 将 2 称为 HHR23A（600061） 和 HHR23B（600062）。 2 个 RAD23 同源物在相同细胞中表达。然而，在与 p125/XPC 的复合物中仅发现了 HHR23B 蛋白。增谷等人（1994） 指出尚未发现 HHR23A 有缺陷的人类突变体。

XPC-HHR23B 复合物专门参与全局基因组，但不参与转录偶联 NER。 Sugasawa 等人使用 DNA 损伤识别竞争测定法（1998） 确定 XPC-HHR23B 是最早启动 NER 的损伤检测器；它在已知的损伤结合蛋白 XPA（611153） 之前起作用。免疫共沉淀和 DNase I 足迹显示 XPC-HHR23B 与多种 NER 损伤结合。这为全球基因组修复所表现出的极端损伤特异性提供了合理的解释。

沃尔克等人（2001） 通过采用局部紫外线照射结合荧光抗体标记的新技术，描述了正常和修复缺陷（着色性干皮病）人类细胞中 NER 复合物的组装。损伤识别复合物 XPC-HR23B 似乎对于切口前复合物中所有后续 NER 因子的招募至关重要，包括转录修复因子 TFIIH（参见 189972）。沃尔克等人（2001） 发现 XPA 缔合相对较晚，是锚定 ERCC1（126380）-XPF（133520） 所必需的，并且可能对于激活 XPG（133530） 的核酸内切酶活性至关重要。这些发现确定了 XPC 是反应机制中最早已知的 NER 因子，深入了解了后续 NER 组分的顺序，为 XPA 的双重作用提供了证据，并支持了修复蛋白在损伤部位顺序组装而不是顺序组装的概念。比预组装的修复体。

清水等人（2003） 提出了人类和小鼠 XPC-HR23B 复合物与胸腺嘧啶 DNA 糖基化酶（TDG; 601423） 相互作用的证据，该酶启动 G/T 错配的碱基切除修复。 XPC-HR23B 通过在切除不匹配的 T 碱基后促进 TDG 的释放来刺激 TDG 活性。在存在无嘌呤/无嘧啶核酸内切酶（APEX；107748） 的情况下，XPC-HR23B 对 TDG 周转具有累加效应，但不会显着抑制 APEX 的后续作用。清水等人（2003） 得出结论，XPC-HR23B 复合物有助于抑制自发突变，XPC 患者的功能受损可能会促进癌变。

在 XPC 基因对 DNA 修复的贡献的研究中，Emmert 等人（2000） 发现该基因导致环丁烷嘧啶二聚体（CPD） 的选择性修复，而不是 6-4 光产物（6-4PP）。体内 XPC 基因表达的增加导致全局基因组中 CPD 的选择性修复。无法检测到的 XPC 蛋白与 CPD 或 6-4PP 没有修复相关，可检测到但低于正常的 XPC 蛋白水平重建了 CPD，但不重建了 6-4PP 修复，正常的 XPC 蛋白水平完全重建了 CPD 和 6-4PP 修复。

Anantharaman 等人使用序列图谱分析（2001） 表明 RAD4/XPC 蛋白含有古老的转谷氨酰胺酶折叠，并且与肽-N-聚糖酶（PNGases） 特别相关，后者在降解过程中从糖蛋白中去除聚糖（Suzuki et al., 2000）。 PNGase 保留了这种折叠的典型催化三联体，并且预计具有与转谷氨酰胺作用类似的反应机制。相比之下，RAD4/XPC 蛋白预计是无活性的，并且可能仅具有 DNA 修复中的蛋白相互作用功能。这些蛋白质还在球状转谷氨酰胺酶结构域中包含长的、低复杂性的插入片段。阿南塔拉曼等人（2001） 假设 RAD4/XPC 蛋白以及其他无活性的转谷氨酰胺酶折叠蛋白代表了祖先酶活性丧失后古老结构域功能重新分配的情况。

Balbo Pogliano 等人使用 HeLa 和 U2OS 人类细胞系（2017） 发现 DNA 损伤传感器和 DNA 结合蛋白 DDB2（600811） 将 ASH1L（607999） 募集到紫外线照射引起的 CPD 损伤中。反过来，ASH1L 三甲基化组蛋白 H3（参见 602810）lys4（H3K4me3），促进 XPC 在 CPD 位点附近的核小体上稳定对接并启动 NER 活性。通过短干扰 RNA 敲低 DDB2 或 ASH1L 消除了 H3K4me3 的 UV 依赖性增加，导致核小体 NER 复合物中 XPC 募集失调，并延迟了 CPD 切除和 DNA 修复。 XPC 优先与含有 H3K4me3 的核小体颗粒相互作用，并且不需要 DNA。突变分析表明，XPC β 转角基序中的 asp748 有助于其与核小体核心组蛋白的关联，并且这种相互作用决定了 CPD 切除的效率。

▼ 生化特征

晶体结构

Min 和 Pavletich（2007） 展示了与含有环丁烷嘧啶二聚体（CPD） 损伤的 DNA 结合的酵母 XPC 直向同源物 Rad4 的晶体结构。该结构显示Rad4通过DNA双链体插入一个β-发夹，导致2个受损的碱基对从双螺旋中翻转出来。未损坏链的排出核苷酸被 Rad4 识别，而 2 个 CPD 连接的核苷酸变得无序。 Min 和 Pavletich（2007） 得出结论，Rad4/XPC 识别的损伤在热力学上破坏了 Watson-Crick 双螺旋的稳定性，从而促进了 2 个碱基对的翻转。

▼ 分子遗传学

李等人（1993）鉴定了 5 个 XPC 细胞系中 XPC 基因的变化（参见例如 613208.0001-613208.0004）。在其中 4 个中，RNA 的 Northern 印迹分析显示 XPC 转录物的水平低于正常水平，而第五个则显示出接近正常的水平。 5个突变中有4个导致蛋白质被截短，并且蛋白质被截短的程度与细胞水平的修复缺陷之间存在相关性。

Khan 等人在 2 个与 XPC 无关但有血缘关系的土耳其家庭中受影响的成员中（2004） 分别鉴定了 XPC 基因中的 2 个不同剪接位点突变（613208.0008 和 613208.0009）。来自严重受影响患者的细胞的 RT-PCR 显示出较短的 mRNA 带，并且没有可检测到的野生型带。相比之下，来自受影响较轻的患者的细胞具有较短大小的 mRNA 带和正常大小的 1。

克利弗等人（1999） 回顾了 XPC 基因的突变。

Ben Rekaya 等人在 14 个突尼斯家庭中受到 XPC 影响的成员中（2009） 在 XPC 基因中鉴定出相同的纯合 2-bp 缺失（1744delTG; 613208.0010）。单倍型分析表明存在创始人效应。

▼ 动物模型

桑兹等人（1995） 通过“基因敲除”产生了 XPC 缺陷小鼠；使用胚胎干细胞技术研究人类 XPC 基因的小鼠同源物。突变等位基因纯合的小鼠能够存活，并且在 1 岁时并没有表现出对自发肿瘤产生的易感性增加。然而，与突变等位基因杂合小鼠和野生型对照小鼠相比，它们被发现对紫外线诱导的致癌作用高度敏感。纯合突变小鼠还表现出一系列与紫外线照射相关的病理性皮肤和眼睛变化，与人类疾病色素性干皮病 C 组中发现的一致。缺陷小鼠表现出明显的表皮增生，局部区域有不同程度的角化过度发育不良，棘层松解症和/或角化不良，类似于称为光化性或日光性角化病的人类病变。眼睛的变化包括严重的角膜炎和角膜溃疡。

乔等人（1999） 研究了 XPC -/- 小鼠，以确定非皮肤组织是否存在与暴露于环境致癌物相关的癌症倾向。他们观察到，使用 2-乙酰氨基芴和 NOH-2-乙酰氨基芴，这些小鼠中化学诱导的肝脏和肺部肿瘤的发生率明显高于正常和杂合的同窝小鼠。此外，与纯合突变XPC小鼠和纯合野生型p53动物相比，XPC纯合突变小鼠和p53杂合突变小鼠的肝脏肿瘤进展加速。他们还证明，与仅在 p53 位点突变的纯合子小鼠相比，XPC -/- p53 -/- 双突变小鼠自发性睾丸肿瘤的发生率更高。

霍兰德等人（2005） 发现 100% 的 Xpc -/- 小鼠出现多发性自发性肺肿瘤，少数进展为非小细胞肺腺癌，偶尔会转移至邻近淋巴结。

▼ 等位基因变异体（10 个精选示例）：

.0001 色素干皮病，补充组 C
XPC、PRO218HIS

在 XPC（278720） 细胞系 XP1MI 中，Li 等人（1993） 发现了 XPC 基因中的一个突变，导致 pro218 替换为 his（P218H）。这一发现表明该细胞系对于这种突变来说要么是纯合的，要么是半合的。 XP1MI 细胞系是 Li 等人分析的 5 种细胞系中对紫外线最敏感的（1993）。此外，该患者表现出与 XP 相关的神经系统异常，这在 C 组中罕见。

.0002 色素干皮病，补充组 C
XPC、83-BP INS、NT462

在 XPC（278720） 细胞系 XP3BE-L3 中，Li 等人（1993） 在 XPC cDNA 中从第 462 位开始鉴定出一个 83 bp 的插入，预计会导致过早终止。

.0003 色素干皮病，补充组 C
XPC、3-BP INS、GGT、CODON 580 和 LYS822GLN

在 XPC（278720） 细胞系 XP8BE-L1 中，Li 等人（1993） 鉴定了 XPC 基因中的 2 个突变：1 个是 3 bp 插入（GGT），导致在 val580 后插入缬氨酸残基，另一个是点突变，在羧基附近产生非保守氨基酸变化蛋白质的末端（lys822-to-gln；K822Q）。该突变要么是纯合子，要么是半合子。无法确定是否只有其中一种或两种突变导致了观察到的修复缺陷。在检查的 5 个细胞系中，XP8BE-L1 对紫外线照射最不敏感，并且表现出接近正常水平的 XPC mRNA。临床上，患者XP8BE在出生时就被诊断为XP，从那时起就严格避免阳光照射；截至13岁时，患者尚未表现出任何恶性肿瘤。然而，一位患有 XP 的哥哥在 13 岁时开始出现肿瘤。与绝大多数 XPC 患者一样，该患者没有表现出神经系统并发症。

.0004 色素干皮病，补充组 C
XPC、2-BP DEL、1132AA

在 XPC（278720） 细胞系 XP1BE-L1 中，Li 等人（1993） 在 XPC 基因中发现了一个 2 bp 缺失（1132delA），预计会导致下游 15 个核苷酸的新终止密码子导致蛋白质过早终止。该缺失似乎是纯合的或半合的。

.0005 色素干皮病，补充组 C
XPC、IVS9DS、T-G、+2

Khan 等人在一名患有 C 型着色性干皮病（278720） 的韩国血统男孩中，其特征是阳光敏感性和多发性皮肤肿瘤（1998） 在 XPC 基因的外显子 9 的剪接供体位点发现了 T 到 G 的颠换。该患者有一些不寻常的神经系统特征，包括无法说话、多动和自闭症特征。 XPC mRNA 水平显着下降，并且发现剪接位点突变产生 3 种不同的异构体：1 丢失外显子 9，导致提前终止；2 丢失 9 号外显子，导致提前终止。另一个插入了外显子 9a 和 9b；第三个是删除外显子 9 并插入外显子 9a。外显子 9a 插入位于内含子 9 中，两侧是强剪接供体和受体序列。患者血液分析显示甘氨酸水平持续较低（68 µM；正常= 125-318 µM）。口服甘氨酸补充剂可以维持正常的甘氨酸水平，并且患者的多动症减轻。

.0006 色素干皮病，补充组 C
XPC、2-BP DEL、669AT

Slor 等人在 2 名患有严重 C 型着色性干皮病（278720） 的以色列同胞中（2000） 在 XPC 基因的外显子 5 中发现了纯合 2-bp 缺失（669delAT），预计会产生截短的蛋白质。两名患者培养的皮肤成纤维细胞均显示出紫外线后存活率下降（正常值的 11%）、计划外 DNA 合成（正常值的 10%）、全局基因组 DNA 修复（正常值的 15%）和质粒宿主细胞再激活（正常值的 5%）降低。 。然而，转录偶联 DNA 修复是正常的。 Northern印迹分析显示着色性干皮病互补组C mRNA大大减少。防晒措施延缓了皮肤癌的发生，并延长了第二个兄弟姐妹的寿命。

.0007 色素干皮病，补充组 C
XPC、ARG579TER

Gozukara 等人在 2 名患有 XPC 的土耳其同胞（278720） 中受到严重影响，其中一名患有多种皮肤癌的男孩在 10 岁时死亡（XP67TMA） 和一名 8 岁的女孩在 3 岁之前开始患上皮肤癌（XP68TMA）等人（2001） 在 XPC 基因的外显子 8 中发现了 1840C-T 转变，导致 arg579 到 ter（R579X） 的取代。这一变化将导致 XPC 蛋白在第 579 个氨基酸处被截短，而不是在其全长的 940 个氨基酸处被截短。 XPC 外显子 8 DNA 的限制性片段长度多态性（RFLP） 分析显示，两个受影响的孩子都是纯合子，父母双方都是杂合子突变，这与家族中有近亲结婚史一致。 Chavanne 等人报道了这种突变（2000） 一位来自博洛尼亚的意大利患者（XP10PV） 在 4 岁时开始患上皮肤癌。她患有包括肿瘤在内的眼部病变，并于 15 岁时去世。不知道父母是近亲关系。哥祖卡拉等人（2001） 研究了 3 号染色体 XPC 基因侧翼的 19 个微卫星标记；他们的结果表明，XPC 等位基因大约在 300 到 500 年前在意大利和土耳其之间遗传。因此，R579X XPC 等位基因与多种皮肤癌和早期死亡等严重临床疾病相关。

.0008 色素干皮病，补充组 C
XPC、IVS3AS、T-A、-9

Khan 等人在土耳其近亲家庭的 2 名患有 C 型着色性干皮病（278720） 和多种皮肤癌的同胞中（2004） 鉴定了 XPC 基因内含子 3 中 -9T-A 颠换的纯合性。该突变位于剪接套索分支点序列中。成纤维细胞的 PCR 分析检测到外显子 4 缺失的 XPC mRNA 亚型，在 UV 后宿主细胞再激活测定中没有 DNA 修复活性。这名20岁的男性和他16岁的妹妹受到严重影响。他们在三岁时出现皮肤损伤。两人都患有皮肤萎缩、毛细血管扩张、光化性角化病和多种皮肤癌，包括鳞状细胞癌、基底细胞癌和黑色素瘤。

.0009 色素干皮病，补充组 C
XPC、IVS3AS、A-G、-24

Khan 等人在来自土耳其近亲家庭的 3 名患有轻度色素性干皮病 C 的同胞中（278720）（2004） 鉴定了 XPC 基因内含子 3 中 -24A-G 转变的纯合性。来自受影响同胞的细胞产生 3% 至 5% 的正常 XPC 信息，并且与来自携带 -9T-A 突变的严重受影响同胞的细胞相比，具有更高水平的紫外线后宿主细胞再激活（613208.0008）。作者得出的结论是，少量的正常 XPC mRNA 可以提供针对皮肤癌的部分保护。年龄分别为 20 岁、18 岁和 11 岁的 3 姐妹受到轻微影响。皮肤损伤开始于 3 至 5 岁。他们有雀斑，但没有皮肤萎缩、毛细血管扩张或光化性角化病。最年长的姐姐在 12 岁时接受了面部鳞状细胞癌切除手术。其他姐妹没有患皮肤癌。

.0010 色素干皮病，补充组 C
XPC、2-BP DEL、1744TG

Ben Rekaya 等人在 14 个患有严重 XPC 的突尼斯家庭（278720） 的受影响成员中（2009） 在 XPC 基因的外显子 9 中发现了纯合 2-bp 缺失（1744delTG），导致移码和提前终止（fsTer572）。临床特征包括畏光和皮肤肿瘤，包括基底细胞癌、鳞状细胞癌和恶性黑色素瘤。没有患者出现神经系统异常。单倍型分析表明存在创始人效应。