結構生物化學/核酸/癌症生物學/DNA修復缺陷
許多癌症是由DNA修復缺陷和與生長控制相關的基因突變引起的。DNA修復系統缺陷會增加突變的總體頻率，從而增加癌症相關突變的可能性。事實上，對易患癌症的突變和模式生物中DNA修復的研究之間的協同作用，在揭示DNA修復途徑的生物化學方面取得了巨大進展。
DNA修復蛋白的基因通常是腫瘤抑制基因；也就是說，當至少一個基因複製沒有有害突變時，它們會抑制腫瘤的發展。然而，當兩個基因複製都發生突變時，腫瘤的發生率會比總體人口高。遺傳了單個腫瘤抑制等位基因缺陷的人不一定患上癌症，但容易患上這種疾病，因為只有剩下的一個正常基因複製必須發生新的缺陷才能進一步發展癌症。
癌細胞通常具有兩種特徵，使它們特別容易受到損害DNA分子的物質的影響。首先，它們頻繁分裂，因此它們的DNA複製途徑比大多數細胞更活躍。其次，癌細胞通常在DNA修復途徑中存在缺陷。幾種廣泛用於癌症化療的藥物，包括環磷醯胺和順鉑，透過損害DNA發揮作用。然而，由於化療藥物基本上是非特異性的，這會導致健康細胞受損和其他副作用。
有一些人類疾病的特徵是DNA修復缺陷。
1. 色素性幹皮病 - 患有色素性幹皮病的患者具有臨床上的陽光敏感性，由於陽光照射導致大量雀斑樣病變，患皮膚癌的風險提高了1000倍。一些色素性幹皮病患者會逐漸出現神經退行性變。色素性幹皮病細胞對紫外線非常敏感，並且存在DNA修復缺陷。色素性幹皮病中受損的基因參與了核苷酸切除修復。
核苷酸切除修復 (NER) 是由蛋白質執行的過程；這些蛋白質的程式碼存在於基因中，即 XPA-G，其中是與色素性幹皮病病例相關的突變所影響的基因。這個過程 (NER) 是細胞清除太陽紫外線在遺傳成分中造成的危險損傷的一種方法。因此，對於色素性幹皮病患者，這個過程無法正常運作。[1]
2. 柯凱恩綜合徵 - 患有這種綜合徵的患者具有陽光敏感性、身材矮小和進行性神經退行性變。與色素性幹皮病不同，柯凱恩綜合徵患者對紫外線照射的殺傷力非常敏感，並且存在活躍轉錄基因的 DNA 修復缺陷。它還包含兩個互補群。受損的基因也參與了核苷酸切除修復和轉錄，就像色素性幹皮病一樣，但確切的功能尚不清楚。
大約一半的 CS 患者會由於 CSA 和 CSB 基因的突變而表現出對紫外線的細胞反應改變。CSA 和 CSB 基因都編碼與修復細胞目前正在使用的特定 DNA 部分相關的蛋白質。 [1]
3. 毛髮毛囊角化症 - 患有毛髮毛囊角化症的患者具有光敏感性、身材矮小、智力和生長遲緩以及含硫量低的脆性頭髮。它與癌症無關。毛髮毛囊角化症患者的細胞對紫外線的殺傷力也很敏感，並且存在 DNA 切除修復缺陷。毛髮毛囊角化症中受損的基因存在於一個色素性幹皮病互補群中。
大約一半的毛髮毛囊角化症患者表現出陽光敏感性，他們的核苷酸切除修復存在缺陷。這是由於以下三個基因中的一個基因錯誤引起的：XPB、XPD 和 TTDA。隨著最新研究發現，有一些患者不具有光敏感性，這是由於 C7orf11（TTDN1）基因缺陷引起的。 [1]
BRCA1 是一種參與透過同源重組進行 DNA 修復的基因。當該基因的一個等位基因發生突變時，患乳腺癌的風險為 85%，患卵巢癌的風險為 30-50%。BRCA1 產生 BRCA1 腫瘤抑制蛋白，該蛋白由 1863 個氨基酸組成。該蛋白可以分為幾個域：RING、外顯子 11、捲曲螺旋域和 BRCT。
RING - 這一域包含 BRCA1 的前 150 個氨基酸。BRCA1 與 BARD1 異二聚化，BRCA1 相關 RING 域蛋白。
外顯子 11 - 這一域是蛋白質中間的 60%。
捲曲螺旋域 - 這一域與 PalB2 相關及其與 BRCA2 的相互作用，BRCA2 是另一種腫瘤抑制蛋白。PalB2 將 BRCA1 和 BRCA2 連線在一起。它還在 BRCA1 和 BRCA2 的同源修復中發揮作用。
BRCT - 這一域與結合伴侶上的磷酸絲氨酸殘基相互作用，並促進 DNA 雙鏈斷裂定位。
BRCA1 和 BRCA 2 是與乳腺癌和卵巢癌密切相關的蛋白質。該基因的主要作用是修復任何雙鏈斷裂 (DSB) 並對抗由 DSB 突變引起的癌症。BRCA1 和 BRCA2 並不獨立工作來修復斷裂，而是具有特定的作用，並透過蛋白質網路協同工作。
BRCA1 由於其和損傷感測能力而充當修復斷裂所需所有蛋白質的協調者。它首先使用 RING（非常有趣的基因）結合到 DSB，RING 被編碼並形成 BARD1 複合體。如果 BRCA1 蛋白的 RING 部分發生突變或失活，BRCA1 將無法結合到 DSB，患癌的可能性會增加。
協調者 BRCA1 然後募集 PalB2，PalB2 反過來將 BRCA2 附著到複合體上。與 BRCA1 不同，BRCA2 在修復 DSB 中起著重要作用，被稱為效應蛋白，它使用 Rad51 來幫助使用同源重組來修復 DSB。當蛋白質複合體無法使用同源重組時，會使用非同源末端連線 (NHEJ)，這通常會導致進一步的併發症。
最終，為了最佳地修復 DSB，BRCA1-PalB2-BRCA2 複合體需要完全發揮作用。 [2]