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击退感染要以DNA突变为代价!?

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疾病或暴露于危险化学品引起的慢性炎症长期以来一直认为与癌症相关,但究竟这个过程如何发生仍不清楚。现在,麻省理工学院的科学家破获慢性炎症导致癌症的确切机制—免疫系统为了抵抗感染,自行创建DNA突变。这个发现或将改变或完善预防肿瘤的靶标。这篇文章发表在最近的PNAS。


多达五分之一的癌症被认为是由炎症促进或引起,包括间皮瘤,长期暴露于石棉出现炎症后引起的肺癌,炎性肠道疾病史后的结肠癌。炎症是机体对入侵的病原体或潜在的有害刺激出现的先天反应的之一。免疫系统攻击入侵者时,使用一些能中和它们的分子,包括过氧化氢,一氧化氮和次氯酸。然而,这些分子也可以引起感染部位周围的健康组织损伤。


麻省理工学院的其他几位教授Peter Dedon, Steven Tannenbaum, Gerald Wogan, 和James Fox在之前的工作中已经发现,当小鼠感染肝螺杆菌后,发炎组织的DNA出现了非常多的一种结构损害,被称为5-chlorocytosine(5ClC)。这种损害,是正常DNA碱基胞嘧啶的损坏形式,是由免疫系统成分—活性分子次氯酸引起的。而且它在DNA中非常持久,这意味着我们并没有DNA修复系统除掉他们。一旦它们诱变,或将变成会引发癌症的病变。


胃肠肿瘤的DNA测序显示了两个类型的突变:胞嘧啶(C)碱基变为胸腺嘧啶(T)碱基,腺嘌呤(A)碱基变为鸟嘌呤(G)碱基。由于5ClC之前尚未被认为一个潜在的突变,研究人员决定深入调查,确认它是否真是突变。


使用研究员开发出的一种技术,他们首先将5ClC安插在细菌病毒基因组的特定位点,然后复制细胞内的病毒。复制后,研究人员发现,胞嘧啶碱基正常情况会与鸟嘌呤配对,而5ClC在这里却出现5%与腺嘌呤配对。这个5%的频率已经是一个足够产生突变的频率。此外,研究人员推测次氯酸也会损伤在核苷酸库内的胞嘧啶(核苷酸库储备核苷酸,用于细胞DNA复制)。


为了确认5ClC在人类DNA中是突变,研究人员使用各种不同类型的聚合酶,复制含有5C1C损伤的DNA,包括人的DNA聚合酶。在各种情况下,研究人员都发现了5ClC是的确是突变,并且使细胞出现相同类型的突变。这也间接证明了这种现象实际上会发生在含有高水平5ClC的人体细胞。


更重要的是,5ClC的C到T的碱基突变特点是非常普遍的,存在于50%以上的与癌症有关的突变印迹。本文主要资深作者Bogdan Fedeles表示:“我们相信,炎症诱发的DNA损伤中,许多C到T的碱基突变是通过5ClC引起。”实际上炎症性肠病患者的组织样品就出现了显著的5ClC水平。研究人员预测,损伤的积累会增加细胞的突变率高达30倍。


这篇研究揭示了慢性炎症和癌症发展的新的关联机制。免疫系统为了击退感染,带来的“副作用”真是不容小觑。


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