2024年6月6日，yl9193永利王嘉东教授课题组在PNAS期刊上发表文章The ARK2N-CK2 complex initiates transcription-coupled repair through enhancing the interaction of CSB with lesion-stalled RNAPII，揭示了ARK2N-CK2复合体参与光辐射损伤修复的新机制。他们发现在光辐射损伤后，ARK2N-CK2复合体能够介导科凯恩综合征蛋白B（CSB）的磷酸化，增强CSB与停滞RNAPII的结合，使CSB能够持续定位于受损染色质处，进而招募后续TC-NER修复因子完成修复并恢复转录，从而帮助光辐射损伤修复并避免早衰症的发生。

光辐射对DNA造成直接损伤并阻碍RNA聚合酶II（RNAPII）转录和DNA复制，从而对受照射个体造成伤害，导致早衰甚至癌症的发生。个体进化出复杂生物化学反应以应对光辐射或内源性DNA损伤，其中，科凯恩综合征蛋白B（CSB）启动转录偶联核苷酸切除修复（TC-NER）就是修复由光辐射或其它内源性DNA损伤导致的RNAPII停滞的最重要机器。CSB具有ATP酶活性的染色质重塑因子，其突变会导致严重的科凯恩综合征（Cockayne Syndrome）。CSB突变导致的常染色体隐性遗传的患者会以正常人5-10倍的速度衰老，生存期一般不超过20岁。CSB在细胞内动态的结合RNAPII，监视RNAPII运行是否顺畅。当RNAPII遇到自然暂停位点和较小的损伤，如核小体和8-oxoG，CSB可以利用其ATP酶活性推动RNAPII通过这些位点，使转录持续进行。然而，CSB无法推动RNAPII通过体积较大的螺旋扭曲损伤，如光辐射损伤导致的环烷二聚体（CPD）区域。在这种情况下，CSB启动TC-NER移除阻滞的RNAPII。因此，CSB具有截然相反的两个功能：推动RNAPII向前移动和启动TC-NER移除RNAPII。但困扰此研究领域已久的一个问题是：CSB如何决定推动RNAPII向前还是移除RNAPII启动TC-NER。

为探究在光辐射损伤发生后调节CSB功能的潜在分子，该研究首先应用串联亲和纯化偶联质谱技术鉴定出CSB的新的结合蛋白ARK2N，并验证二者在UV损伤后相互作用增强。接着，研究人员利用紫外激光微辐射束实验和邻位连接技术证明UV损伤后ARK2N以依赖CSB的方式被招募到损伤位点，且ARK2N的缺失可以显著降低UV损伤后细胞的TC-NER效率、转录恢复效率以及存活率，提示其参与TC-NER。同样应用激光微辐射束实验以及邻位连接技术等手段，研究人员发现ARK2N通过增强UV损伤后RNAPII与CSB的相互作用来促进CSB在结合损伤位点后的稳定性，进而使得CSB可以启动TC-NER。

接下来，为了进一步探究ARK2N调控CSB的背后机制，研究人员进一步阐明ARK2N对CSB的调节依赖于其结合蛋白CK2在UV损伤后对CSB C端的S1068、S1142和S1189位点的磷酸化，这些位点的突变导致CSB与RNAPII以及CSB-染色质结合之间的结合减弱。此外，研究人员利用酶活检测实验和突变体回补实验证明UV损伤后CK2在损伤位点的招募和激活依赖ARK2N，且CK2的激活是TC-NER所必需的。

最后，研究人员在小鼠模型中进行了验证。与野生型小鼠相比，ARK2N同源基因敲除的小鼠表现出皮肤光损伤敏感性大幅增加、运动不协调、神经发育受损以及早衰等表型，这与目前所报道的TC-NER关键因子CSB缺陷小鼠的表型一致，进一步证明了ARK2N参与TC-NER。

综上所述，该研究揭示了ARK2N-CK2复合体通过调控CSB启动TC-NER的机制，揭示了新的调控CSB功能转换的分子，填补了细胞如何启动光辐射损伤TC-NER修复途径的关键一环，并为科凯恩综合征诊治提供了思路。

北京大学医学部yl9193永利2019级直博生罗业飞、2019级基础医学八年制学生李佳和yl9193永利主管技师李小满博士等为共同第一作者。yl9193永利王嘉东教授为通讯作者。该研究得到国家杰出青年基金、国家自然科学重点项目、科技部重点研发计划资助。