美國科學家繪制出吸煙導致DNA受損圖譜

吸煙、DNA損傷、肺癌之間的聯系已經被確定了數十年了。但是確定吸煙影響到的具體的某個基因目前為止仍然超過了我們的能力。近日，美國北卡羅來納大學醫學院的研究人員通過開發一種高解析度的方法繪制出了吸煙導致的DNA受損。這項技術將幫助我們更好地理解吸煙帶來的風險，它是如何導致癌癥的出現，以及為什么煙民更容易患癌癥，甚至是如何預防這些癌癥。這項研究已發表在2017年6月12日的《PNAS》（《美國科學院院報》，公認的世界四大名刊之一）上。

該研究由UNC醫學院的生物化學和生物物理學教授Aziz Sancar領導，他是2015年諾貝爾化學獎的得主，該團隊專注于煙草中主要致癌物質———苯并（а）芘（Bap）的研究。該團隊開發出了一種繪制出這種物質結合到DNA哪個位置的方法，通過尋找基因組的哪個部分在接觸之后出現了修復情況。

盡管臭名昭著，但BaP其實是一種很常見的物質。它是碳氫化合物多環芳烴族的一員，寒冷的外太空深處，也存在這種物質。事實上，它是如此常見，所以理論上來說，在彗星上也存在這種物質，對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曾經對于生命是個好東西，但是它對復雜生命體造成了嚴重的環境危害。因為BaP很常見，所以有機體進化得可以應付環境中的BaP污染，像森林火災、篝火晚會以及發動機等，但是煙草釋放出了大量的BaP（超過普通煙霧的3倍），而且還是直接進入肺中。

為了使我們不受環境危害，我們的身體會將有毒化合物分解為更小的分子。而BaP會分解成為苯并芘二醇環氧化物（BPDE），它的毒性更強。BPDE以化學方法與DNA相結合，并與鳥嘌呤（四個核苷酸堿基之一）形成非常強的聯系（加合物）。

這足以改變DNA，使其變得無法辨認，所以受影響的細胞無法合成蛋白質或者將信息傳遞給后代。如果基因無法成為腫瘤抑制基因就會出現癌癥。實驗室中的小鼠試驗表明，即使中等劑量的BaP作用于小鼠皮膚就會導致腫瘤的出現。這也就是說為什么通過吸煙產生的BaP和BPDE會成為導致肺癌的最主要原因。

為了準確了解BaP到底在基因組的哪個位置進行了破壞，研究團隊應用了關于DNA修復過程中的一些發現成果，這些成果使Sancar在2015年獲得諾貝爾獎。核苷酸切除修復過程中有特定的蛋白質參與，它們切除受損的DNA片段，之后DNA合成酶從相對的螺旋開始重新構建DNA片段。

所以研究人員搜索了細胞中的受損DNA片段，而這些片段會在修復過程中被回收。這些片段被用化學方法標記、恢復并測序。通過將這些所有的序列組合在一起，研究團隊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：“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導致肺癌。”Sancar還希望吸煙在細胞層面危害健康的證據可以使煙民們戒煙。目前在中國有超過3億的煙民，美國有4000多萬煙民，而全世界的煙民數已經超過10億。

（來源：中國生物技術網）endprint