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(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員通過開發(fā)一種高解析度的方法繪制出了吸煙導(dǎo)致的DNA受損。這項技術(shù)將幫助我們更好地理解吸煙帶來的風(fēng)險，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。這項研究已發(fā)表在2017年6月12日的《PNAS》（《美國科學(xué)院院報》，公認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)獎的得主，該團隊專注于煙草中主要致癌物質(zhì)———苯并（а）芘（Bap）的研究。該團隊開發(fā)出了一種繪制出這種物質(zhì)結(jié)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(xiàn)了修復(fù)情況。

盡管臭名昭著，但BaP其實是一種很常見的物質(zhì)。它是碳氫化合物多環(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(zhì)，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(jīng)對于生命是個好東西，但是它對復(fù)雜生命體造成了嚴重的環(huán)境危害。因為BaP很常見，所以有機體進化得可以應(yīng)付環(huán)境中的BaP污染，像森林火災(zāi)、篝火晚會以及發(fā)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(huán)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(huán)氧化物（BPDE），它的毒性更強。BPDE以化學(xué)方法與DNA相結(jié)合，并與鳥嘌呤（四個核苷酸堿基之一）形成非常強的聯(lián)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(zhì)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(xiàn)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(dǎo)致腫瘤的出現(xiàn)。這也就是說為什么通過吸煙產(chǎn)生的BaP和BPDE會成為導(dǎo)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?wèi)?yīng)用了關(guān)于DNA修復(fù)過程中的一些發(fā)現(xiàn)成果，這些成果使Sancar在2015年獲得諾貝爾獎。核苷酸切除修復(fù)過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合成酶從相對的螺旋開始重新構(gòu)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(fù)過程中被回收。這些片段被用化學(xué)方法標記、恢復(fù)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(dǎo)致肺癌?！盨ancar還希望吸煙在細胞層面危害健康的證據(jù)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(shù)已經(jīng)超過10億。

（來源：中國生物技術(shù)網(wǎng)）endprint