美國(guó)科學(xué)家繪制出吸煙導(dǎo)致DNA受損圖譜

吸煙、DNA損傷、肺癌之間的聯(lián)系已經(jīng)被確定了數(shù)十年了。但是確定吸煙影響到的具體的某個(gè)基因目前為止仍然超過(guò)了我們的能力。近日，美國(guó)北卡羅來(lái)納大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員通過(guò)開(kāi)發(fā)一種高解析度的方法繪制出了吸煙導(dǎo)致的DNA受損。這項(xiàng)技術(shù)將幫助我們更好地理解吸煙帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，它是如何導(dǎo)致癌癥的出現(xiàn)，以及為什么煙民更容易患癌癥，甚至是如何預(yù)防這些癌癥。這項(xiàng)研究已發(fā)表在2017年6月12日的《PNAS》（《美國(guó)科學(xué)院院報(bào)》，公認(rèn)的世界四大名刊之一）上。

該研究由UNC醫(yī)學(xué)院的生物化學(xué)和生物物理學(xué)教授Aziz Sancar領(lǐng)導(dǎo)，他是2015年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的得主，該團(tuán)隊(duì)專注于煙草中主要致癌物質(zhì)———苯并（а）芘（Bap）的研究。該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出了一種繪制出這種物質(zhì)結(jié)合到DNA哪個(gè)位置的方法，通過(guò)尋找基因組的哪個(gè)部分在接觸之后出現(xiàn)了修復(fù)情況。

盡管臭名昭著，但BaP其實(shí)是一種很常見(jiàn)的物質(zhì)。它是碳?xì)浠衔锒喹h(huán)芳烴族的一員，寒冷的外太空深處，也存在這種物質(zhì)。事實(shí)上，它是如此常見(jiàn)，所以理論上來(lái)說(shuō)，在彗星上也存在這種物質(zhì)，對(duì)RNA的合成也有助推作用，因此地球上的生命都依賴于它。

雖然BaP曾經(jīng)對(duì)于生命是個(gè)好東西，但是它對(duì)復(fù)雜生命體造成了嚴(yán)重的環(huán)境危害。因?yàn)锽aP很常見(jiàn)，所以有機(jī)體進(jìn)化得可以應(yīng)付環(huán)境中的BaP污染，像森林火災(zāi)、篝火晚會(huì)以及發(fā)動(dòng)機(jī)等，但是煙草釋放出了大量的BaP（超過(guò)普通煙霧的3倍），而且還是直接進(jìn)入肺中。

為了使我們不受環(huán)境危害，我們的身體會(huì)將有毒化合物分解為更小的分子。而B(niǎo)aP會(huì)分解成為苯并芘二醇環(huán)氧化物（BPDE），它的毒性更強(qiáng)。BPDE以化學(xué)方法與DNA相結(jié)合，并與鳥(niǎo)嘌呤（四個(gè)核苷酸堿基之一）形成非常強(qiáng)的聯(lián)系（加合物）。

這足以改變DNA，使其變得無(wú)法辨認(rèn)，所以受影響的細(xì)胞無(wú)法合成蛋白質(zhì)或者將信息傳遞給后代。如果基因無(wú)法成為腫瘤抑制基因就會(huì)出現(xiàn)癌癥。實(shí)驗(yàn)室中的小鼠試驗(yàn)表明，即使中等劑量的BaP作用于小鼠皮膚就會(huì)導(dǎo)致腫瘤的出現(xiàn)。這也就是說(shuō)為什么通過(guò)吸煙產(chǎn)生的BaP和BPDE會(huì)成為導(dǎo)致肺癌的最主要原因。

為了準(zhǔn)確了解BaP到底在基因組的哪個(gè)位置進(jìn)行了破壞，研究團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用了關(guān)于DNA修復(fù)過(guò)程中的一些發(fā)現(xiàn)成果，這些成果使Sancar在2015年獲得諾貝爾獎(jiǎng)。核苷酸切除修復(fù)過(guò)程中有特定的蛋白質(zhì)參與，它們切除受損的DNA片段，之后DNA合成酶從相對(duì)的螺旋開(kāi)始重新構(gòu)建DNA片段。

所以研究人員搜索了細(xì)胞中的受損DNA片段，而這些片段會(huì)在修復(fù)過(guò)程中被回收。這些片段被用化學(xué)方法標(biāo)記、恢復(fù)并測(cè)序。通過(guò)將這些所有的序列組合在一起，研究團(tuán)隊(duì)繪制出了因吸煙而受損和正在遭受損傷的DNA位置的圖譜。

Sancar說(shuō)：“我確定，這些信息將使我們更好地理解為什么特定人群更容易患癌癥，以及哪些人吸煙引起的突變會(huì)導(dǎo)致肺癌?！盨ancar還希望吸煙在細(xì)胞層面危害健康的證據(jù)可以使煙民們戒煙。目前在中國(guó)有超過(guò)3億的煙民，美國(guó)有4000多萬(wàn)煙民，而全世界的煙民數(shù)已經(jīng)超過(guò)10億。

（來(lái)源：中國(guó)生物技術(shù)網(wǎng)）endprint