表观遗传学是控制基因活性的化学机制,它使我们的细胞、组织和器官能够适应周围环境的变化。但这种优势也可能成为缺点,因为与更稳定的 DNA 基因序列相比,这种表观遗传调节更容易被有毒物质改变。
在一项新的研究中,西班牙约瑟夫-卡雷拉斯白血病研究所主任、巴塞罗那大学遗传学系主任Manel Esteller 博士和约瑟夫-卡雷拉斯白血病研究所研究员 Lucas Pontel 博士以及美国加州大学伯克利分校的 Christopher J. Chang 博士及其研究团队证实作为一种常见于各种家用产品和化妆品、污染空气中并广泛用于建筑业的物质,甲醛对正常的表观遗传模式具有强大的修饰作用。相关研究结果发表在2023年11月3日的Science期刊上,论文标题为“Formaldehyde regulates S-adenosylmethionine biosynthesis and one-carbon metabolism”。
这项新的研究着重探究高浓度甲醛对身体的影响,这种物质已经与癌症(鼻咽肿瘤和白血病)发病风险增加、由脂肪肝导致的肝变性以及哮喘有关。Esteller博士指出,这是有意义的,因为“甲醛主要是在呼吸时进入人体的,由于它能很好地溶解在水介质中,因此最终会到达人体的所有细胞”。
Esteller 博士评论道,“这种物质在建筑、家具制造、纺织业使用的多种产品和一些美发产品中特别集中。”
Pontel博士更进一步强调了这一观点,指出:“甲醛不仅是一种严重的环境危害物,经常出现在污染的烟雾中,而且还可以通过甜味剂阿斯巴甜(aspartame)等常见饮食物质的代谢在我们体内产生。此外,我们的细胞会不断产生甲醛,这是一种已知的可导致癌症的诱变剂。”
在概述这项新的研究时,Esteller 博士指出,“我们发现,甲醛是 MAT1A 蛋白的抑制剂,而 MAT1A 蛋白是 S-腺苷-L-蛋氨酸(SAM)的主要生产者,SAM是调节表观遗传活性的化学基团‘甲基’的通用供体。具体来说,我们发现接触甲醛会导致 SAM 含量减少,并造成组蛋白甲基化的丧失,而组蛋白是包装 DNA 和控制数千个基因功能的蛋白。”
甲醛对SAM生物合成的抑制作用。图片来自Science, 2023, doi:10.1126/science.abp9201。
综上所述,这项新的研究揭示了甲醛毒性的一个更令人担忧的方面。Pontel博士总结道,“我们发现甲醛有能力改变我们细胞的表观遗传景观,这可能是甲醛致癌特性得到充分记录的原因之一。”
除了已知的致突变特性外,这种有毒物质引起的表观遗传变化可能直接导致上述疾病的发生。在这方面,Esteller 博士指出,“国际卫生机构已经在尽可能地限制甲醛的使用,但仍有一些工作领域在大量使用甲醛,如树脂制造、塑料生产、工业铸造或化妆品行业。此外,甲醛还来源于汽车汽油的燃烧和烟草烟雾中;因此,应推广旨在减少接触这种物质的环境和健康政策。”