UNC醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)和生物物理學(xué)實(shí)驗(yàn)室的Sarah Graham Kenan教授發(fā)明該技術(shù)。 在“美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊”上發(fā)表的一項(xiàng)研究中，Sancar及其研究小組開(kāi)發(fā)了一種新型技術(shù)，用于在基因組水平查找正常DNA損傷后的修復(fù)位點(diǎn)?？蒲腥藛T用這種技術(shù)來(lái)描述主要化學(xué)致癌物-苯并[a]芘（benzo[α]pyrene）所引起的DNA損傷。
Sancar說(shuō)：“苯并[a]芘是一種致癌物，占美國(guó)癌癥死亡人數(shù)的百分之三十以上，目前我們已經(jīng)得到一個(gè)苯并[a]芘造成DNA損傷的位點(diǎn)圖。”
像這樣的損傷位點(diǎn)圖可以幫助科學(xué)家更好地了解吸煙引起的癌癥是如何產(chǎn)生的，為什么有些人更容易受到癌癥的侵害以及如何預(yù)防這些癌癥。Sancar也希望提供這樣一個(gè)明確而具體的證據(jù)-即吸煙在細(xì)胞水平造成巨大損傷的證據(jù)，以此來(lái)勸解吸煙者戒掉吸煙這個(gè)習(xí)慣。 美國(guó)約有4000萬(wàn)吸煙者，全球有10億人。
Sancar指出：“如果這有助于提高對(duì)吸煙有害的認(rèn)識(shí)，那將是很好的，如果我們知道整個(gè)基因組中DNA損傷位點(diǎn)是如何被修復(fù)的，那么這對(duì)藥物開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)也是有幫助的。”
BaP：地球頂級(jí)化學(xué)致癌物
苯并[a]芘（BaP）是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單富含碳的碳?xì)浠衔?，屬多環(huán)芳烴族的成員。它是有機(jī)化合物，如煙草植物燃燒的副產(chǎn)品。從森林火災(zāi)到柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以及燒烤爐的日常燃燒，都將大量的BaP投入到空氣，土壤和食物中。但是，日常生活中沒(méi)有任何東西比點(diǎn)燃的香煙更有效地將BaP送入人體組織。
通常，當(dāng)有毒碳?xì)浠衔锿ㄟ^(guò)呼吸或進(jìn)食進(jìn)入人體時(shí)，我們血液中的酶將其分解成更小、更安全的分子。對(duì)于BaP也是如此，但保護(hù)性反應(yīng)也產(chǎn)生稱(chēng)為苯并[α]芘二醇環(huán)氧化物（BPDE）的化合物，其比BaP本身更糟糕。
BPDE與DNA發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在DNA堿基鳥(niǎo)嘌呤處形成非常緊密的結(jié)合。這種結(jié)合意味著基因不能在細(xì)胞分裂過(guò)程中正常復(fù)制而產(chǎn)生蛋白質(zhì)。這種情況一旦發(fā)生，可能會(huì)導(dǎo)致疾病。
展望
在2015年和2016年發(fā)表的研究中，Sancar及其同事利用該技術(shù)的早期版本來(lái)繪制另外兩種類(lèi)型的DNA損傷：一種由紫外線照射，另一種由普通化學(xué)藥物順鉑引起。這些測(cè)繪研究需要一個(gè)額外的化學(xué)步驟：在對(duì)其進(jìn)行測(cè)序之前，從DNA片段上去除損傷，因?yàn)榻Y(jié)合物的存在測(cè)序過(guò)程所需的DNA酶不能順利的進(jìn)行反應(yīng)。相比之下，新技術(shù)采用具有維度的“translesional”酶，即使當(dāng)存在龐大的BPDE加合物時(shí)，它也可以繼續(xù)讀取DNA鏈。
“這種新方法可以應(yīng)用于涉及核苷酸切除修復(fù)的任何類(lèi)型的DNA損傷。”Sancar說(shuō)。
Sancar及其同事正在使用新技術(shù)來(lái)繪制與其他環(huán)境毒素相關(guān)的DNA損傷修復(fù)位點(diǎn)圖。他們的下一個(gè)項(xiàng)目將聚焦在黃曲霉毒素。這些毒素會(huì)損害DNA，是發(fā)展中國(guó)家肝癌的主要原因。
研究人員還在進(jìn)行更多的研究，發(fā)現(xiàn)影響DNA修復(fù)發(fā)生的因素。為了做到這一點(diǎn)，他們需要在基因組本身上映射實(shí)際損害位點(diǎn)，而不僅僅是在修復(fù)期間被刪除的損傷位點(diǎn)。
Sancar強(qiáng)調(diào)：我確定所有這些信息將會(huì)有助于更好地了解某些人易患癌癥的原因，哪些吸煙相關(guān)的突變與肺癌發(fā)生密切相關(guān)。反過(guò)來(lái)，這將大大推進(jìn)更多靶向治療手段的發(fā)展。
原文：Wentao Li el al., "Human genome-wide repair map of DNA damage caused by the cigarette smoke carcinogen benzo[a]pyrene,"PNAS(2017).www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1706021114
