Nature：重磅！揭示我們自己的細胞產生毒性的甲醛機制

2017年8月24日/

BIOON/---在一項新的研究中，來自英國醫學研究委員會（MRC）分子生物學實驗室的研究人員揭示出我們體內的一些有毒性的甲醛並不是來自我們的環境，它是我們自身的細胞中的一個至關重要的反應的副產物。這可能為開發癌症療法提供新的靶標。他們發現甲醛是一種關鍵的被稱作「一碳循環（one carbon cycle）」的過程的副產物。這種一碳循環利用葉酸構建DNA和必需氨基酸，它們都是細胞發揮功能和增殖所必需的。相關研究結果於2017年8月16日在線發表在

期刊上，論文標題為「Mammals divert endogenous genotoxic formaldehyde into one-carbon metabolism」。

論文通信作者、MRC分子生物學實驗室科學家Ketan Patel博士說，「一段時間以來，我們已知道我們必須在我們的體內產生甲醛，但是我們之前並不知道它是如何產生的。我們如今發現一些甲醛具有一種意想不到的來源：一種被稱作一碳循環的關鍵通路，它被用來製造生命的構成元件，如DNA和某些氨基酸。這種一碳循環是一種基礎過程，存在於所有生命形式中。」

甲醛是一種毒性分子，這是因為它能夠導致DNA損傷。然而，我們的細胞有兩道防線抵抗甲醛的威脅。首先，一種酶將甲醛轉化為一種不那麼危險的化合物，即甲酸。其次，甲醛導致的DNA損傷能夠通過DNA修復酶加以修復。

這些發現為開發抗癌藥物提供一種新的靶標，這是因為一些類型的癌症，特別是BRCA1或BRCA2

，缺乏DNA修復酶，這樣就不能夠保護它們自己免受甲醛毒性帶來的損傷。這些研究人員發現利用葉酸處理實驗室培養的細胞會導致甲醛釋放，於是猜測這可能給BRCA癌細胞的DNA造成致命性的損傷，這是因為這些癌細胞不能夠修復這種損傷。健康的周圍細胞將不會遭受損傷，這是因為它們具有功能性的DNA修復機制。

Patel評論道，「這種一碳循環已是開發抗癌藥物的一個關鍵靶標，而且令人激動的是，這項研究為利用這種通路開展癌症研究打開了新的機遇。」

這些研究人員吃驚地發現毒性的甲醛也在細胞中發揮著一種積極的作用，這是因為它也反常地促進這種一碳循環。甲醛被轉化為甲酸，這種一碳循環利用甲酸製造生命的構成元件。

Patel說，「令人吃驚的是，儘管體內產生這種具有強烈毒性的甲醛，但是它隨後被轉化為促進這種一碳循環的物質。因此，有毒的物質被轉化為對身體有用的物質，它們隨後被用來製造某些氨基酸和DNA。葉酸和甲醛都具有兩面：有益的一面，這是因為它們提供細胞存活和生長所需的構成元件；危險的一面，這是因為甲醛能夠導致DNA損傷。」

這一發現提示著癌細胞如何可能能夠抵抗當前使用的阻斷葉酸進入一碳循環的化療藥物，如甲氨蝶呤。這些研究人員指出一旦這種葉酸通路被阻斷，癌細胞可能能夠切換到利用這種新發現的甲酸通路製造它們進行增殖所需的DNA和蛋白，從而持續地存活下來。

儘管這項研究證實增加葉酸攝入會導致更大的甲酸毒性，但是它是在實驗室培養的細胞中開展的，這些細胞被給予高劑量的葉酸，而且經過基因改造后不能夠處理甲醛。這些研究人員提醒道，對於活的動物食用葉酸是否會產生任何整體效果，還沒有確切的結論。（生物谷 Bioon.com）

Guillermo Burgos-Barragan, Niek Wit, Johannes Meiser et al.

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, Published online 16 August 2017, doi:10.1038/nature23481