多篇文章解讀DNA損傷領域重要研究成果

2020-11-27 生物谷

我們都知道，機體DNA損傷如果得不到及時修復就會引發一系列健康危害，比如癌症或衰老等，近年來科學家們在DNA損傷領域進行了深入研究並取得了一系列成果，本文中，小編整理了相關研究報告，分享給大家！

【1】Nature：警惕！陽光造成的DNA損傷很難修復

新聞閱讀：Stay sun safe for your DNA

來自新南威爾斯大學的癌症科學家們發現我們DNA的重要組成部分在陽光照射產生損傷後並不容易被修復還原。

這項發現於近日發表在《Nature》上，將幫助研究人員明白突變為什麼會富集在我們DNA中的某些部分。為了這項研究，Rebecca Poulos博士及其同事研究了超過1000個腫瘤樣品中的DNA突變，以更深入地明白腫瘤如何形成及生長。

「我們的基因對我們的細胞的功能非常重要。」 Rebecca解釋道。「我們已經研究了我們DNA中調節細胞中的基因的表達量的部分。」

【2】Nat Commun：科學家成功繪製出與人類黑色素瘤發生相關DNA損傷圖譜

doi：10.1038/s41467-018-05064-0

近日，一項刊登在國際雜誌Nature Communications上的研究報告中，來自華盛頓州立大學和喬治亞州立大學的科學家們通過聯合研究繪製出了黑色素瘤復發性突變的關鍵環節圖譜，黑色素瘤是一種人類最嚴重的皮膚癌。

這項研究中，研究者發現，通過名為ETS的特定轉錄因子進行的DNA結合作用或許會在暴露於紫外線（UV）的細胞中本身就處於突變狀態，隨著新型基因組圖譜繪製技術的發展和應用，相關的研究發現或能幫助研究人員理解為何會在特殊基因的ETS結合位點處發生突變，而這被認為能夠驅動人類黑色素瘤發生的開端。

【3】PNAS：電子菸能夠導致DNA損傷，增加癌症風險

doi：10.1073/pnas.1718185115

一項新的研究表明在吸電子菸（e-cigarette）時吸入的尼古丁會讓小鼠心臟、肺部和膀胱中的DNA遭受損傷，而且也會讓體外培養的人肺細胞和膀胱細胞中的DNA遭受損傷。相關研究結果於2018年1月29日在線發表PNAS期刊上，論文標題為「E-cigarette smoke damages DNA and reduces repair activity in mouse lung， heart， and bladder as well as in human lung and bladder cells」。這些研究結果提示著吸電子菸會增加患上癌症和心臟病的風險，並應加強開展表明吸電子菸對人類健康風險的研究。

研究者Moon-shong Tang說，這種DNA變化類似於與二手菸相關的那些變化。具體來說，Tang及其團隊在暴露於電子菸煙霧中的肺細胞、膀胱細胞和心臟細胞中發現了兩種誘導突變的化合物。DNA修復活性以及修復蛋白XPC和OGG1/2的表達在接觸過電子菸煙霧的小鼠肺組織中下降了。

【4】PLoS Genet：參與DNA損傷修復的基因突變導致多發性硬化的發生

doi：10.1371/journal.pgen.1007111

最近，研究者們發現了兩個與多發性硬化相關的基因位點。相關結果發表在最近一期的《PLOS genetics》雜誌上。

人類的血統特徵能夠幫助遺傳學家追蹤疾病的家族史，以及找到關鍵的基因突變。對於單基因突變來說這種手段十分有效，但對於複雜的疾病來說，血統學手段則達不到相當的效果。在最近這項研究中，作者開發了一種新的手段，能夠分析高危型的血統特徵（即大範圍，多代系的遺傳病，患病人群的數量較多，因此不被人為是偶然突變導致的）。利用這種方法，作者對11個存在較高的患多發性硬化疾病的家庭進行了研究。結果顯示：有兩個基因對於疾病的發生存在重要影響。其中一個基因參與了DNA損傷的修復，而另外一個基因則參與了DNA的組裝。

【5】Nature：揭示飲酒如何導致DNA損傷和增加的癌症風險

doi：10.1038/nature25154

在一項新的研究中，來自英國劍橋大學MRC分子生物學實驗室和韋爾科姆基金會桑格研究所的研究人員證實了酒精如何導致幹細胞中的DNA遭受損傷，這有助解釋為何飲酒會增加癌症風險。相關研究結果於2018年1月3日在線發表在Nature期刊上，論文標題為「Alcohol and endogenous aldehydes damage chromosomes and mutate stem cells」。

在此之前，很多探究酒精導致癌症的確切機制的研究都是在細胞培養物中開展的。但是在這項新的研究中，這些研究人員以小鼠為實驗對象證實了酒精暴露（alcohol exposure）如何導致永久性的遺傳損傷。

這些研究人員給小鼠餵食稀釋的酒精（化學上被稱為乙醇）。他們隨後通過開展染色體分析和DNA測序來研究乙醛（當身體加工酒精時產生的一種有害的化學物）導致的遺傳損傷。

他們發現乙醛能夠讓造血幹細胞中的DNA遭受斷裂和損傷，這會導致這些細胞發生染色體重排，從而永久性地改變它們的DNA序列。

【6】Nature：揭示細胞檢測烷基化DNA損傷機制，有助改進化療藥物療效

doi：10.1038/nature24484

細胞內部的忙碌世界是由它的DNA藍圖引導的。當這種藍圖發生變化時，細胞就會生病、死亡或癌變。為了讓DNA保持正常運轉，細胞有檢測和修復受損DNA的方法。

如今，來自美國華盛頓大學聖路易斯醫學院的研究人員報導他們發現了細胞檢測某些化療藥物誘導的DNA損傷的一個之前不為人知的方式。這一發現可能對治療癌症產生重要的影響。相關研究結果於2017年11月8日在線發表在Nature期刊上，論文標題為「A ubiquitin-dependent signalling axis specific for ALKBH-mediated DNA dealkylation repair」。

一些最為古老的化療藥物被稱作烷基化試劑（alkylating agents），這是因為它們通過讓DNA發生烷基化而殺死癌細胞。烷基化損傷的程度超過了細胞通過DNA修復途徑進行自我修復的能力。一些腫瘤異常地依賴於參與DNA修復的蛋白以至於敲除這些蛋白會殺死腫瘤細胞。

【7】Scicence：ZATT蛋白能夠修復癌症治療產生的DNA損傷

doi：10.1126/science.aam6468

最近，來自NIH的研究者們首次發現了細胞修復嚴重的DNA損傷—「DNA-蛋白質交聯（DPC）」。研究者們發現一類叫做ZATT的蛋白質能夠與另外一類叫做TDP2的蛋白質合作抑制DPC的發生。由於DPC往往在癌症患者接受特定治療之後出現，因此對這一機制的理解能夠有助於提升癌症患者的健康水平。相關結果發表在最近一期的《Science》雜誌上。

根據該文章的通訊作者，來自NIH的Scott Williams教授的說法，研究者們此前已經知道TDP2對於清除DPC現象十分重要，但他們不知道它的具體工作方式。在這項研究中，作者們利用多種手段鑑定出ZATT是調控這以過程的另一關鍵蛋白。

【8】Nature：揭示DNA損傷招募免疫細胞抵抗癌症機制

doi：10.1038/nature23470

癌症本質上是一種細胞增殖周期（cell replication cycle）疾病。治療這種疾病的目標是永久性地殺死不受控制增殖的癌細胞。化療和放療導致DNA斷裂，最終導致這些癌細胞死亡。在接受治療幾分鐘內，癌細胞招募DNA修復蛋白來抵抗這些療法導致的DNA損傷。幾天之後，免疫細胞到達腫瘤中，進一步協助反擊在這些毒性療法的作用下存活下來的癌細胞。

免疫細胞在癌症治療之後延遲到達是有據可查的，而且在對化療和放療作出的反應中發揮著至關重要的作用，但是人們對這一過程仍然知之甚少。

如今，在一項新的研究中，來自美國賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫學院的研究人員發現DNA損傷如何召喚免疫細胞。相關研究結果於2017年7月31日在線發表在Nature期刊。

【9】Science：重磅！揭示一種新的DNA損傷修復機制

doi：10.1126/science.aag1095   doi：10.1126/science.aan8293

DNA修復系統能夠修復活性氧、活性羰基化合物、烷化劑、紫外線輻射、脫氧尿嘧啶整入和複製錯誤導致的DNA損傷。DNA修復機制包括核苷酸池消毒（nucleotide pool sanitization）、直接修復（DR）、鹼基切除修復（BER）、核苷酸切除修復（NER）、錯配修復（MMR）、同源重組修復（HRR）和非同源末端連接（NHEJ）。

糖化是體內的一種重要的DNA損傷來源，與增加的突變率和DNA鏈斷裂相關聯。在乙二醛（GO）和甲基乙二醛（MGO）的作用下，核酸發生永久性的糖化。作為糖代謝的副產物，GO和MGO在細胞中普遍存在，因而成為它們的主要的糖化試劑。對這些糖化試劑最為敏感的核苷酸是鳥苷酸（G）和脫氧鳥苷酸（dG）。確實，糖化鳥苷酸與DNA氧化損傷的主要產物---8-羥基脫氧鳥苷（8-oxo-dG）---一樣比較普遍。儘管發生氧化的核苷酸，如8-oxo-dG，可通過鳥嘌呤氧化修復系統加以修復，但是迄今為止，人們並沒有發現糖化核苷酸修復系統。

【10】PNAS：科學家成功繪製出吸菸引發的DNA損傷修復障礙的圖譜

doi：10.1073/pnas.1706021114

幾十年來，科學家們早就已經知道吸菸能夠引起DNA的損傷，進而引發肺癌的發生。如今，來自NUC醫學院的科學家們首次描繪出了全基因組DNA損傷的高解析度圖譜。

這一創新性的研究是由來自UNC醫學院的諾貝爾獎獲得者Aziz Sancar博士領導作出的，相關結果發表在《PNAS》雜誌上。Sancer等人開發出了一類描繪基因組損傷修復的圖譜的方法，並通過該種方法檢測了所有由致癌物"苯並芘"導致的基因組損傷的發生情況。據調查，美國境內30%的癌症死亡的病例是由該致癌物導致的。而這一圖譜的繪製將幫助科學家們更好地理解吸菸對癌症發生的危害，並且對人群受影響程度的不同進行劃分。

"苯並芘"是一類簡單的烴類化合物。科學家們認為該化合物是許多低等的碳基生物的存在基礎，但對於人類等高級生物來說，這種分子反而具有負面的影響。苯並芘是有機物，例如菸草植物等，燃燒產生的副產物。一般情況下，有毒的烴類物質進入消化道或呼吸道中後，會被體內的酶降解以去除毒性，而苯並芘降解之後會生成一種叫做BPDE的化合物，這一物質的危害遠大於苯並芘本身。（生物谷Bioon.com）

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