躲避阳光的皮肤仍然会聚集紫外线相关的突变
躲避阳光的皮肤仍然会聚集紫外线相关的突变

躲避阳光的皮肤仍然会聚集紫外线相关的突变

全基因组测序揭示了紫外线诱导的人类皮肤细胞DNA的广泛变化,而较浅的皮肤收集更多的突变,有时达到“极高”水平。

艾比名
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2021年1月14日,

上图:©ISTOCK.COM,
ALEXANDERFORD

一个对皮肤细胞的基因组研究表明,暴露在紫外线下产生的正常体细胞突变有很大范围,而且这些突变与年龄无关。该研究于今天(1月14日)发表于公共科学图书馆遗传学,这也证实了深色皮肤对紫外线相关突变的保护作用更强——这是科学家们长期以来一直怀疑的。

研究人员“认为,这些色素可以保护你免受阳光造成的DNA损伤,他们很好地证明了这一点,”荷兰公主Máxima儿科肿瘤学中心的癌症生物学家鲁本·范·波克斯特尔(Ruben van Boxtel)说,他没有参与这项研究。他补充说,以前的测序工作主要是在白种人中进行的,但是这些作者包括来自深色皮肤的人的样本。

当Natalie Saini于2014年加入位于北卡罗来纳州的美国国家环境健康科学研究所(NIEHS)的Dmitry Gordenin实验室时,世界各地的研究小组已经对大量癌症基因组进行了测序。不过,目前还不清楚研究人员看到的许多突变的意义。塞尼现在在南卡罗莱纳医科大学经营着自己的实验室。她说:“为了说明癌症基因组的突变是多还是少,甚至与正常基因有任何不同,你必须知道什么是正常基因。”

Gordenin, Saini和他的同事们从两名患者的臀部和前臂的皮肤活检中开始对成纤维细胞进行测序。在一个2016年的研究,他们报告了一系列的体细胞突变,并在前臂发现了一个与紫外线相关的突变特征,这个特征比臀部大得多,这表明阳光照射在突变率上产生了差异。

然后问题就来了——这只是两个人,他们都是白人而且都是男性——那么世界上其他的人看起来像什么呢?”赛告诉欧洲杯微信竞猜活动这位科学家。在目前的研究中,研究人员从21名年龄从25岁到79岁不等的志愿者的健康、非癌变皮肤的活组织切片中分离出34个成纤维细胞和5个黑色素细胞,并在培养中扩大这些细胞的克隆。据塞尼说,对没有患癌症的人进行皮肤活组织检查是该组织了解正常组织突变率目标的关键。塞尼解释说,此前的研究使用的是从接受癌症治疗的患者身上分离出来的细胞。“当他们从肿瘤中提取活组织切片时,他们也尝试提取正常的组织,但这不是一个健康的个体。”

研究人员从这些细胞谱系中分离出基因组DNA并进行测序。因为他们知道紫外线更有可能导致基因组中特定序列模式的突变,该团队寻找这些突变特征,并评估它们与所有其他突变相比富集了多少。他们确定紫外线诱导的突变在他们观察的所有细胞中都很普遍,从400到14000多个碱基替换。紫外线相关突变的发生率不会随着献血者的年龄而增加,也与性别无关。

来自黑人个体的皮肤细胞携带的中位突变负载(大约700个碱基替换)要比来自白人供体细胞的中位突变负载(1800个碱基替换)低得多。与紫外线损伤无关的突变在两组细胞中没有区别,这表明皮肤中的黑色素对阳光的保护作用。

“如果你看看他们检测到的突变数量,他们使用了相当严格的策略,所以……在瑞典卡罗林斯卡学院(Karolinska Institute)研究衰老遗传机制的玛丽亚•埃里克森(Maria Eriksson)表示:“这里的数字可能是(细胞)实际拥有的低端。”埃里克森没有参与这项工作。“有待解决的问题是,如果你有所有这些突变,这有关系吗?”

沿着这些思路,另一个重要的问题是,“一个正常的细胞什么时候不再是正常的细胞了?”van Boxtel告诉记者欧洲杯微信竞猜活动这位科学家。“正常的细胞实际上并不像我们认为的那样正常,”他补充说。“其中一些突变非常高。一个正常的细胞突变的数量是有限的还是最终会变成别的细胞?”

Gordenin说,“对于皮肤,我认为我们给出了一个相当好的基线”,说明体细胞突变率是正常的。“我们研究确定的皮肤基因组变化的基线水平,可能有助于研究人员开发检测程序,以检测健康个体的高、易患病水平。”

N. Saini等人,“紫外线照射、内源性DNA损伤和DNA复制错误塑造了人类皮肤基因组变化的光谱,”公共科学图书馆麝猫,doi: 10.1371 / journal.pgen。1009302, 2021。