Science：甲醛会改变你的表观遗传特征

表观遗传学，这种控制基因活性的化学机制可以帮助我们的细胞、组织和器官适应周围环境的变化。不过，这种优势也可能成为缺点，因为与相对稳定的DNA遗传序列相比，这种表观遗传调控更容易被毒素所改变。

近日，美国和西班牙的研究人员发现，甲醛是表观遗传模式的强力调节剂。它通过抑制细胞中主要甲基供体S-腺苷甲硫氨酸（SAM）的生物合成来调节一碳代谢。甲醛我们并不陌生，这种工业原料被广泛应用于建筑业、医药、轻纺、生物化工和能源等行业。

这篇题为“Formaldehyde regulates S-adenosylmethionine biosynthesis and one-carbon metabolism”的论文于2023年11月3日发表在《Science》杂志上。通讯作者是加州大学伯克利分校化学系的Christopher J. Chang博士。

Chang博士的实验室一直在研究各种化学物质对细胞代谢的影响。这项研究的重点是调查体内高浓度甲醛的影响，这种物质与癌症风险增加（比如鼻咽癌和白血病）以及脂肪肝引起的肝脏变性有关，同时，它也与呼吸道疾病（如哮喘）有关。

西班牙Josep Carreras白血病研究所主任Manel Esteller博士指出，这一点很重要，因为甲醛主要是通过呼吸进入人体内，它在水溶液中溶解得很好，因此它最终会到达我们体内的所有细胞。“这种物质尤其集中在建筑、家具制造、纺织业的各种产品和一些美发产品中，”他谈道。

Josep Carreras白血病研究所的Lucas Pontel博士进一步强调，“甲醛不仅对环境造成严重的危害，经常出现在污染的烟雾中，而且还可以通过阿斯巴甜等甜味剂的代谢在我们体内产生。此外，甲醛是一种已知的可导致癌症的诱变剂。”

研究人员发现，甲醛是MAT1A蛋白的抑制剂，而MAT1A蛋白可通过催化甲硫氨酸和ATP结合，促进S-腺苷甲硫氨酸（SAM）的产生。S-腺苷甲硫氨酸是广泛存在于原核和真核细胞中的一种含硫初级代谢产物，在许多一碳生化反应中起重要作用，最广为人知的是充当甲基供体。

具体来说，他们发现暴露于甲醛会抑制MAT1A的活性并导致SAM的减少。慢性甲醛过量的小鼠模型显示，S-腺苷甲硫氨酸减少，而且特定组蛋白的甲基化也减少，组蛋白是包裹DNA并控制数千个基因功能的蛋白质。

总之，这项工作揭示了甲醛毒性的另一方面，令人担忧。Pontel博士总结道：“我们发现甲醛有能力改变细胞的表观遗传景观，这可能是甲醛致癌特性得到充分证明的原因之一。”

甲醛引起的表观遗传变化可能直接导致了上述疾病，而不是其已知的诱变特性。在这方面，Esteller博士指出，"国际卫生机构已经在尽可能限制甲醛的使用，但仍有一些工作领域在大量使用甲醛，比如树脂制造、塑料生产、工业铸造或化妆品行业。此外，汽油燃烧和烟草烟雾中也会产生甲醛，因此，相关机构应推出一些环境和健康政策，让我们少接触这种化学物质。”