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本文聚焦 DNA 修复蛋白经经典核输入途径入核过程。DNA 损伤修复至关重要，相关机制异常与多种疾病（如癌症、神经退行性疾病）有关。文中总结了 Impα 与 DNA 修复蛋白核定位序列（NLS）的结构及亲和力研究，助力理解这些蛋白功能，为相关疾病研究提供思路。
DNA 修复机制概述
DNA 是个 “活跃分子”，很容易受到内外源因素的 “攻击” 而受损。像水解、氧化物质，紫外线、电离辐射，还有烷基化、交联剂等，就连 DNA 复制时也可能发生突变。突变虽然在 DNA 的维持和进化中有一定作用，但也会引发许多疾病，其中癌症最为人们熟知。
为了应对这些问题，细胞进化出了一套精密复杂的 “防御系统”。包括细胞周期检查点、损伤耐受机制、多种 DNA 修复过程，甚至还能让细胞通过凋亡 “自我了断”。在众多修复途径中，有五条被视为主要途径：碱基切除修复（BER）、核苷酸切除修复（NER）、错配修复（MMR）、同源重组（HR）和非同源末端连接（NHEJ） 。除了这些，还有一些其他修复机制，比如通过调用主要途径的组件来对抗外源物质的链间交联（ICL）修复，以及依靠具有高底物特异性的单一蛋白质、不涉及糖 - 磷酸骨架切割或碱基切除的直接化学逆转修复。
然而，在许多癌症类型中，这套 “防御系统” 会出现故障，DNA 修复机制被破坏或失调，导致突变增加、基因组不稳定，反而加速了癌症的发展。不仅如此，衰老也和 DNA 损伤反应途径的效能降低有关，一些神经退行性疾病等，同样源于多种 DNA 修复过程的同时崩溃。
核输入途径与 Impα - NLS 相互作用
细胞里的 DNA 修复 “工作” 得在细胞核内完成，所以参与修复的蛋白质都得进入细胞核。这个运输过程主要靠核转运途径，其中 β - 核转运蛋白家族的成员起着关键作用。它们有的能直接和 “货物” 蛋白结合，有的则需要借助适配蛋白。
在众多核定位信号中，经典核定位序列（cNLS）是最早被发现且研究最透彻的，它能被输入蛋白 α（Impα）识别。Impα 是个 “中间人”，一边连接带有 cNLS 的 “货物” 蛋白，另一边和输入蛋白 β（Impβ）结合，形成的三聚体复合物（Impα + NLS / 货物蛋白 + Impβ）就能通过核孔复合物（NPC）进入细胞核，这就是经典的核输入途径，也是细胞里最常用的核输入方式。
cNLS 由一个或两个碱性氨基酸簇组成，根据和 Impα 的结合方式不同，可分为单分型和双分型。单分型 NLS 符合 K (K/R) X (K/R)（对应 P2 - P5 位置）的共有序列，主要结合 Impα 的主要结合位点 S1；双分型 NLS 含有两个由连接区隔开的碱性簇，共有序列为 KRX10–12K (K/R) X (K/R) （P1’ - P2’结合 S2 次要位点，P2 - P5 结合 S1 主要位点）。不过，在一些实验中发现，单分型 NLS 也会结合 S2 位点，这可能和实验中使用的高亲和力 NLS 肽浓度较高有关。而且，NLS 附近的一些特定残基，也能增强它和 Impα 的结合能力。
在不同生物中，由于基因复制事件，Impα 出现了多种变体。以小鼠和人类为例，小鼠有 6 种 Impα 变体，人类有 7 种。这些变体对不同的 NLS 可能有偏好，也可能承担着特定的功能。在研究 DNA 修复蛋白的 NLS 和 Impα 相互作用时，常用小鼠的 Impα 变体 α2（本文标记为 MmImpα）和人类的 Impα 变体 α1、α3（标记为 HsImpα），因为它们 NLS 结合区域的核心部分在所有哺乳动物的 Impα 蛋白中都高度保守，研究结果具有可比性。
实验结构研究对于揭示 NLS 和 Impα 的结合特性非常重要，比如结合模式、偏好结合位点，还有具体的配体 - 受体相互作用等。相比之下，生物信息学预测的 NLS 数据常常不太可靠，所以通过实验获得的结构坐标就显得尤为珍贵。虽然有一些功能研究提出了 DNA 修复蛋白中可能的 NLS 序列，但由于缺乏结构数据，无法深入研究它们和 Impα 的结合特性。
Impα 与 DNA 修复蛋白 NLS 复合物的结构研究
在 DNA 修复这个 “大工程” 里，有不少蛋白的 NLS 和 Impα 相互作用被研究过。以 NEI 样 1 和 3 DNA 糖基化酶（NEIL1 和 NEIL3）为例，NEIL 糖基化酶家族有三个成员，最初被认为是某些酶的 “备用修复蛋白”，后来发现它们能去除单链 DNA 的碱基损伤，NEIL1 还能处理电离辐射诱导的损伤附近的碱基损伤。研究它们和 Impα 的复合物结构，有助于了解这些蛋白是如何进入细胞核发挥作用的。
结合亲和力分析
除了结构研究，定量分析 Impα 和 DNA 修复蛋白 NLS 之间的亲和力也很关键。通过这些实验，能确认它们之间是否真的结合，还能了解每个 DNA 修复蛋白的具体作用。比如在研究 XPG 蛋白时，就是通过亲和力分析确定了正确的 NLS 序列。
结论
总的来说，参与 DNA 修复的蛋白质大多通过经典的 Impα/β 异二聚体介导的输入途径进入细胞核。目前，已有十七种 Impα 与 DNA 修复蛋白 NLS 复合物的结构被存入蛋白质数据库。对这些结构和亲和力信息的研究，让我们对 DNA 修复蛋白的核转运过程有了更深入的理解，但仍有很多未知等待探索，这也为未来研究相关疾病的发病机制和治疗策略提供了方向。
