Blootstelling aan mutagenen kan DNA beschadigen en leiden tot omvangrijke laesies die de dubbele helixstructuur verstoren of een correcte transcriptie belemmeren. Beschadigd DNA kan worden gedetecteerd en gerepareerd in een proces dat nucleotide-excisieherstel (NER) wordt genoemd. NER maakt gebruik van een reeks gespecialiseerde eiwitten die eerst DNA scannen om een beschadigd gebied te detecteren. Vervolgens scheiden NER-eiwitten de strengen en snijden ze het beschadigde gebied weg. Ten slotte coördineren ze de vervanging met nieuwe, bijpassende nucleotiden.
Cellen worden regelmatig blootgesteld aan mutagenen – factoren in de omgeving die het DNA kunnen beschadigen en mutaties kunnen genereren. UV-straling is een van de meest voorkomende mutagenen en zal naar schatting een aanzienlijk aantal veranderingen in het DNA introduceren. Bochten of knikken kunnen ontstaan in de structuur waardoor DNA-replicatie of transcriptie geblokkeerd kunnen worden. Als deze veranderingen niet worden verholpen, kan de schade mutaties veroorzaken die kunnen leiden tot kanker of een ziekte, afhankelijk van welke sequenties er zijn verstoord.
Nucleotide-excisieherstel is afhankelijk van specifieke eiwitcomplexen om beschadigde DNA-gebieden te herkennen en deze te markeren voor verwijdering en reparatie. Bij het proces in prokaryoten zijn drie eiwitten betrokken: UvrA, UvrB en UvrC. De eerste twee eiwitten werken samen als een complex en reizen langs de DNA-strengen om eventuele fysieke afwijkingen op te sporen.
Wanneer een fout eenmaal geïdentificeerd is, worden de strengen op de beschadigde locatie gescheiden en kunnen endonuclease-enzymen zoals UvrC het getroffen gebied weggesneden. DNA-polymerase vult het gat met nieuwe nucleotiden, en vervolgens plakt het DNA-ligase-enzym het nieuwe en het oude DNA aan elkaar.
In prokaryoten bestaat het NER-complex uit de drie Uvr-eiwitten, maar in eukaryoten zijn meer dan twaalf eiwitten betrokken bij het reguleren van het DNA-herstel. Bij mensen kunnen mutaties in de NER-route ziekten veroorzaken zoals xeroderma pigmentosum (XP), dat geassocieerd is met een 2000-voudige toename van de incidentie van huidkanker. Personen met XP zijn zeer gevoelig voor de blootstelling aan UV-straling en kunnen ernstige brandwonden op de huid krijgen na slechts enkele minuten blootstelling aan zonlicht. Bovendien kunnen XP-patiënten vroegtijdige veroudering vertonen en neurologische afwijkingen ontwikkelen. Zonder een goed werkend reparatiemechanisme kan DNA-schade zich ophopen en leiden tot abnormale celdood of mogelijk kankerachtige tumoren.
