正文 第9章 遗传文本的卫士:DNA修复及其故障

正我在一章所述,结肠中两生长控制基因——癌基因肿瘤抑制基因——的缺陷导致肿瘤的端及其继育。许肿瘤的产生是两类基因在共同挥着关键的;迄今止,已知膀胱瘤、肺癌、脑瘤腺癌是此。在一10年内,一规律将扩展适差不全身所有组织的肿瘤。无疑,不同类型的肿瘤细胞其产生突变的基因是不同的。我已经知,导致形腺癌结肠癌的癌基因肿瘤抑制基因存在很不同。但各类癌症有着共同规律:人类癌细胞的恶生长,缘癌基因的激活肿瘤抑制基因的失活。

是近,人现其他基因亦在癌症形程中扮演重角色。些基因在其正常阶段,并非主管细胞繁殖。它各在细胞内的任务很不一:它或直接或间接保证细胞DNA的统一。果它未克尽职守,将导致细胞基因组中累积量的突变基因,尤其包括前面所讲的生长控制基因。由生长控制基因的突变率不断提高,癌症形的总体进程亦在加快,导致体有生年肿瘤数目量增加。

人类细胞DNA序列中存储的遗传文本总是易受破坏的。通饮食或者吸烟,有许化致癌物进入人体,最终进入我的细胞,肆攻击细胞DNA分子。绝数饮食中的诱变因子属食物中的分,非人的污染。埃姆斯(Ames)记载了从煮的咖啡芹菜及豆芽等几十食品,它富含强力的诱变物质。

此外,埃姆斯其他人员所述,细胞每日正常量代谢释放几百万活分子副产品。其中许是氧化剂“由基”,由基中包含着高活的不电子。与外部诱变因素一,些内部的分子化方法改变细胞及DNA中的分子结构。DNA的信息内容再次受篡改的威胁。

数活分子被细胞防御其进攻的勤快的保护分子群拦截中了。保护分子中有维生素C的抗氧化剂。在有害分子胡非、制造遗传混乱前,细胞产生量的酶中及解毒。

有些人体内的解毒酶维持在很高水平,另外一些人体内产生的解毒酶少。遗传差别,使我搞清些酶在保护细胞不受各致癌物攻击方面的。例,保护酶水平较低的体是否比那些水平较高的人易患癌症呢?

实,的确现了某些惊人的差别。同是烟民,那些NAT酶(N一乙酸转移酶)处低水平的人,膀胱癌的病率是NAT酶水平较高的人的两倍半。另一解毒酶GSTMI(谷甘肽一S一转移酶MI)处低水平,导致肺癌病率增长了三倍。些现,使我有朝一日根据吸烟者一生中香烟的消费量及他体内的解毒酶水平估算他的患病风险。

有些诱变物质功穿越了些复合保护机制。逃失活一劫,些诱变物质同细胞染色体中的DNA分子相互,使DNA分子受破坏。每人体细胞一中遭受几千次的诱变物质进攻。尽管受密集火力攻击,一细胞DNA仍相完。存在的矛盾需解释。

细胞复制身DNA分子的机制仔细审查,现了类似的矛盾。细胞复制DNA是了分裂准备,一程容易生错误。在DNA聚合酶——DNA复制服务的酶——复制一段DNA,由聚合酶的操失误,此刻DNA新链中每1000碱基就有1是错误的。同前一,DNA中累积的突变体的实际比率仍是极低的。经由某途径,细胞消除了绝数DNA中最初的复制错误。

实际数字非常低:细胞完全部DNA复制程,有不百万分一的碱基复制错误。细胞内部有一套复制编辑机制,它在DNA中查找复制错的碱基并将它逐双螺旋体。突变率此低,充分证明了该机制的威力。被放逐的碱基留的空缺由新的够恢复DNA 正确序列的碱基替代,抹全部错误不留一丝痕迹。细胞内有一套类似的机制,专门负责查找并切除遭化诱变剂攻击及篡改的DNA碱基。些复原遗传文本的程称“DNA修复”。

因此细胞的遗传数据库坚不摧、固若金汤是海市蜃楼般的错觉。基因组的稳定比一场战战兢兢的高空走钢丝表演,是高度警惕的修复机制遗传混乱永无休止的持久战。

情况肿瘤的形产生了直接影响:果DNA修复的努力付诸东流,那细胞DNA 中将累积量被改动的碱基。就是说突变的累积至少受三方面因素的影响:外的或内部诱变物DNA的损害,DNA复制中的错误,弥补诱变物质或复制错误带的破坏的DNA修复机制身存在的缺陷。由突变是肿瘤的动机,在某程度,三因素很是肿瘤的因。

我现在知,几族癌症是由DNA修复的遗传缺陷引的。DNA修复的细胞设施由群蛋白质组。其中,部分蛋白质专门负责识别受损的DNA片段,部分负责切除,有一部分够复原正确序列的新碱基替代被删除的错误碱基。果规定蛋白质结构的某基因存在缺陷,将高速推进癌症的形。

有一遗传结肠癌是与相关的著名病例,该病的病率比族息病高四五倍。在四规定关键的DNA修复蛋白质的基因中,遗传非息病结肠癌(HNPCC)患者继承的一基因存在缺陷。在修复DNA复制错误的机制中,四蛋白质是至关重的。所述,通正确碱基替代复制错了的碱基,许复制错误被迅即抹。是在HNPCC患者的细胞中,许此类复制错误未被纠正,并且随细胞分裂突变原封不动传给了子代细胞。结果,随着一次次的细胞生长分裂,在HNPCC患者的细胞中,令人惊跳的速率累积着突变。

HNPCC患者全身的细胞无一不存在DNA修复缺陷。尽管缺陷无所不在,是癌症高部位明显集中在结肠子宫内膜壁;卵巢膀胱等其他一些方,病率稍低。癌症什些器官情有独钟,原因不明。

生在HNPCC患者身的结肠肿瘤携带的突变癌基因肿瘤抑制基因,与散、非族癌症患者的非常相似。主区别在各基因突变的速率。HNPCC患者的结肠细胞中,由缺少有效的DNA修复机制,些基因突变的速率肿瘤育的总体速率突飞猛进。

在各DNA修复酶中,有一些专司识别紫外线(UV)造的损害。太阳或者褐肤灯产生的紫外线是一短波辐,它袭击DNA分子,使DNA链的相邻碱基融合怪异的双碱基复合体,给皮肤细胞造明显损害。些碱基融合体导致复制错误、累积突变,结果引基底细胞或扁平细胞皮肤癌。两疾病倒容易治愈,但是突变累积导致黑色素瘤的不治症。

近年皮肤癌的病率与日俱增。20年中,黑色素瘤的病率有年均4%左右的增幅。引病率增长的罪魁祸首无疑应是三四十年中甚嚣尘的日光浴。褐肤房的使肯定火浇油。那些有意无意中反复经受剂量紫外线照的人,尽管它的DNA修复机制任劳任怨,但是仍不避免皮肤突变细胞的积累。

约有10基因专门负责修复紫外线造的DNA损害,其中~基因的遗传缺陷引一罕见的疾病——着色干皮病。患者的皮肤日光极敏感,皮肤癌。着色干皮病患者的一生中,必须严格避免阳光的直接照,长期屏蔽皮肤,防生癌变。

另一DNA修复基因A7”M果存在遗传缺陷,人体电离辐或X线极端敏感。敏是DNA修复中量缺陷的表现一,是冰山一角;终其一生,患者体内在加速度累积着突变。

ATM基因缺陷有几表现形式。体果承袭了两份有缺陷的A7”M基因副本,患有共济失调一毛细血管扩张综合征。每5万人中就有1人DNA修复缺陷付了高昂的代价。他存在姿态不稳、血管扩张、免疫缺陷、未老先衰的情况,罹患癌症的风险更是升了100倍。

近有证据显示,在族腺癌卵巢癌中包含两基因——BRCAIBRCAZ,它分管保持DNA统~的其他一些蛋白质。在国的腺癌患者中,有10%的人病因是其中一基因的遗传缺陷。与其他遗传DNA修复缺陷一,什两突变基因特别偏爱某些特定的靶器官——一房卵巢呢?原因目前仍属未知。

我有搞清DNA修复机制的全部的复杂原理。同,我不清楚有缺陷的修复基因分布的范围频度。有朝一日,我彻底弄清了两问题,才有望识别DNA修复缺陷在各人类肿瘤中扮演的角色。

有一部

(本章未完)

第8章 结肠:癌症发育的一个研究对象目录+书签-->