Kartierung von DNA-Schäden durch Exposition gegenüber einer Verbindung in Zigaretten- und Industrierauch

Menschen sind gelegentlich potenziell schädlichen Substanzen in der Umwelt oder durch ihre Ernährung oder Gewohnheiten ausgesetzt. Beispielsweise ist bekannt, dass eine Verbindung, die in Zigaretten- und Industrierauch vorkommt, Benzo(a)pyren (BaP), die DNA schädigt. Jetzt melden sich Forscher ACS Central Science haben diese Effekte – bis auf die Ebene einzelner Nukleotide – zum ersten Mal in menschlichen Lungenzellen nach BaP-Exposition kartiert. Sie sagen, dass diese Technik helfen könnte, Expositionen vorherzusagen, die zu Krebs führen.

Wenn BaP in den Körper einer Person gelangt und metabolisiert wird, kann es sich in eine neue Verbindung oder einen Metaboliten verwandeln, der sich irreversibel an eine der Nukleinsäuren in der DNA, Guanosin, bindet. Der Mensch ist jedoch auch mit zellulären Reparaturkits ausgestattet, die die unerwünschten Metaboliten ablösen. Und es ist das Gleichgewicht zwischen Schaden und Reparatur, das sich darauf auswirkt, ob die Mutationen, die Krankheiten verursachen könnten, übertragen werden, wenn sich Zellen replizieren. Daher wollten Shana Sturla und Kollegen dieses Gleichgewicht in menschlichen Lungenzellen untersuchen, die BaP ausgesetzt waren, und die Verteilung von DNA-Schäden über das gesamte Genom der Zellen bestimmen.

Die Forscher fügten dem Kulturmedium, in dem menschliche Lungenzellen wuchsen, zunehmende Mengen der metabolisierten Version von BaP hinzu. Dann bestimmten sie, wo sich der Metabolit an Guanosine anlagerte, indem sie eine DNA-Kartierung mit Einzelnukleotidauflösung verwendeten. Während es eine dosisabhängige Beziehung zwischen Exposition und DNA-Schädigung gab, blieb das Muster trotz Änderungen in der Konzentration des BaP-Metaboliten im gesamten Genom stabil.

Darüber hinaus zeigten die Ergebnisse, dass die Verteilung von DNA-Schäden einem Mutationsmuster ähnelte, das bei rauchbedingtem Lungenkrebs gefunden wurde, was darauf hindeutet, dass diese Technik dazu beitragen könnte, genetische Mutationen im Zusammenhang mit menschlichem Krebs vorherzusagen. Als erste Einzelnukleotid-aufgelöste Karte von Schadensmustern, die für BaP in menschlichen Zellen spezifisch sind, geben ihre Daten den Forschern zufolge Einblick in die dynamische Natur von DNA-Schäden und Reparaturprozessen.