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甲醛、乙醛、喝酒、乳腺癌、癌症、基因、突变,这些词放在一起,是个什么科学故事?

2017-06-09 18:35:17健康优莎娜

6月1日,表在Cell杂志上题为“A Class of Environmental and Endogenous Toxins Induces BRCA2 Haploinsufficiency and Genome Instability”的研究证实,一种随处可见的化学物质能够增加癌症风险。这类化学物质存在于汽车尾气、烟、建筑材料、家具、化妆品和洗发精中,具有破坏DNA修复机制的能力。

醛类(aldehydes)是在我们机体内少量产生的一种化学物质,但是在我们的环境中几乎随处可见。先前的观点称,接触这些化学物质与癌症有关,但这种关联背后的原因仍不清楚。

这一由剑桥大学Ashok Venkitaraman教授领导的新研究利用基因工程人类细胞,以及来自携带乳腺癌基因BRCA2错误拷贝的患者的细胞鉴定出了醛类促进癌症发生的机制。

当细胞在我们体内分裂时,DNA损伤经常会出现。不过,我们的机体自带了帮助修复这类损伤的防御机制。这一研究中,科学家们发现,即便是在正常的健康细胞中,接触醛类也会破坏这种防御机制;而那些携带BRCA2基因错误拷贝的人对醛类的这种“破坏”尤为敏感。

 

具体来说,醛类触发了细胞中BRCA2蛋白的降解。在遗传了BRCA2基因一个错误拷贝的人中,这使得细胞内BRCA2蛋白水平低于完成充足DNA修复所需的量,损坏了预防突变的正常机制,从而有可能促进癌症的形成。

每个人出生时携带了大部分基因的两个拷贝。然而,大约每100个人中就有1人可能携带一个错误的BRCA2基因。这使得他们具有患乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌和胰腺癌的风险。接触醛类可能会增加他们患这些癌症的几率。

醛类的一个常见潜在来源是酒精。机体会将我们所喝的酒精转化为乙醛(acetaldehyde)。通常情况下,乙醛会被一种称为“乙醛脱氢酶”的天然酶分解。然而,主要来自日本、中国和韩国等国家的超过5亿人遗传了一个使这种酶失活的缺陷基因(ALDH2)。这可能意味着,这些人会对醛类物质的促癌作用特别敏感。

Venkitaraman教授说:“这项研究的一个重要启示是:可能是‘醛类接触(aldehyde exposure)’触发了携带BRCA2基因一个错误拷贝的人的癌症易感性。这可能有助于我们今后预防或治疗这类人群的癌症。”


 

【关联论文】


 

2015年,西德尼·凯米尔综合癌症中心遗传学家贝尔特·福格尔斯泰因和约翰·霍普金斯大学数学家克里斯蒂安·托马塞蒂想要厘清为什么某些癌症的发病率比其他癌症高,经过一番分析,他们得出结论认为,在DNA复制过程中,细胞每分裂一次,就为错误发生提供了机会。干细胞突变是癌症的主要触发因子,在一个给定的组织中,干细胞分裂发生次数越多,该组织就越有可能发生癌变。比如,结肠直肠组织的干细胞分裂次数很高,因此,这些组织也容易出现癌症。

与2015年的研究相比,该团队在最新研究中解决了两个问题:首先对样本进行了拓展,2015年研究的样本仅来源于美国,而最新研究则囊括了来自69个不同国家的癌症病例数据库;此外,最新研究也首次对两种常见癌症——乳腺癌和前列腺癌进行了研究。托马塞蒂说,扩展分析得出的结论支持早期论文的结论。

其次,研究人员计算了环境、遗传以及DNA复制随机错误对致癌突变的相对贡献率。结果发现,不同因素对不同癌症的贡献率大相径庭。比如,在很多肺部肿瘤中,65%的致癌突变由环境因素造成,DNA复制错误的贡献率仅为35%;而在前列腺癌、脑癌和骨癌中,超过95%的致癌突变由DNA复制错误造成。

【现实状况】

首先,人类基因组有3200MB,可是大部分是基因间序列和内含子等不编码的,真正转录成mRNA的只有不到100MB,复制错误发生在不编码区对细胞的影响不大。
其次,如果发生在编码区,由于mRNA的密码子的简并性,有很大可能复制错误后翻译出的还是和原来相同的氨基酸,这样合成后还是和原来一样具有正常功能的蛋白质。对生物性状的影响也不大。
再次,如果这个错误导致了氨基酸的改变,可是如果改变的是奢侈基因(就是它可能不表达),就还是没有影响。
再再次,这个错误的碱基发生在持家基因上,而且影响了整个蛋白质的功能。可能一:致使该功能蛋白失活,表现在性状上有可能是某种疾病或者直接致死。可能二:成为该碱基所在基因的等位基因。也就是产生了新的性状(可能好也可能坏,坏的可能性较大。)也就是所谓的基因突变。
综上,DNA复制错误对人体产生影响的概率很小。但因为基数庞大,还是有很多不良后果会产生。

由于体内还有验证的机制,对于错配的碱基能够修复,进而将错配率降到1/1000000。然而现实也会教育一下不守规矩的你。一些化学物质(比如饮酒后代谢产生的醛)、自由基(吸烟、熬夜、辐射等产生)等会影响纠错机制的运行,任由DNA的复制错误延续下去,所以最终的错误率就成指数级增长了。每一步纠错都被干扰,最终必然会导致疾病,癌症。

 

【应对】

一反面必须给修复机制提供好的环境,不能任由自由基和化学物质耽误大事。

另一方面,兵马未动粮草先行,充足平衡的营养是必须的,偷工减料的结果也必然是豆腐渣工程。