科学家揭示环境如何诱发人类疾病



科学家揭示环境如何诱发人类疾病

使用新的成像技术,美国国家卫生研究院下属环境卫生科学研究所的科研团队发现,建造DNA(脱氧核糖核酸)的生物机制能够将因环境影响而受损的分子插入DNA链中。而这些受损的分子会导致细胞死亡,从而诱发一些人类疾病。

这项研究或许能够解释特定类型的DNA损伤如何导致癌症、糖尿病、高血压、心血管疾病、肺部疾病和阿尔茨海默氏症(早老性痴呆症)。

据英国绿色能源网站ClickGreen报道,研究人员使用可以拍摄细胞内生化反应快照的延时晶体学技术,发现DNA聚合酶——负责将DNA的基本组成单位核苷酸装配在一起的酶——能够将受到特定损伤的核苷酸嵌入DNA链中。

团队成员、高级研究员塞缪尔·威尔逊(Samuel Wilson)解释说,这种损伤是由氧化应激反应造成的——细胞对一些环境因素作出反应后,比如紫外线照射、饮食以及油漆、塑料和其他消费产品中的化学成分等,会产生游离氧分子。他说,科学家猜测,DNA聚合酶会将那些携带了额外氧原子的核苷酸插入DNA链。

当氧化了的核苷酸被置入DNA链中,它便不能正常地与反向核苷酸配对,因而在DNA中留下了一个缺口。而新形成的有缺陷的DNA,可以阻止DNA修复机制对缺口的填补,并阻断DNA的进一步修复和复制,甚至引起DNA双链断裂。

“受损核苷酸的位置类似于火车轨道上缺失了一块枕木。”威尔逊说,“当火车头走到此处时,列车就会脱轨,所有车厢碰撞到一起”。

无数的“车厢连环相撞”和双链断裂对于细胞来说是致命的,这是疾病发展的起点。但对于试图摧毁癌细胞的研究者来说,这却是好事。

“癌细胞的一个特点是,它们往往会比正常细胞做出更多的氧化应激反应。”论文主要作者布雷特·弗赖登塔尔(Bret Freudenthal)说,“癌细胞解决这个问题的办法是通过用一种酶来移除被氧化了的核苷酸,不然氧化核苷酸就会被DNA聚合酶插入基因组中。其他团队的研究显示,如果能够抑制这种酶,就可以在普通细胞受损之前,将癌细胞优先杀死。”

威尔逊和弗赖登塔尔强调,核苷酸池中氧化核苷酸的数量通常是受到严格控制的,但如果它们逐渐增多并超过完好无损的核苷酸时,DNA聚合酶就会将其插入DNA链中。能够抑制细胞氧化的分子,即抗氧化剂,可以降低氧化核苷酸的水平,或有助于预防一些疾病。(陈丹编译)




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