强磁场科学中心在持久性有机污染物硫丹导致生殖细胞基因突变研究方面取得新进展

　　近日，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心许安研究员课题组在持久性有机污染物硫丹诱导秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans, C. elegans)生殖细胞基因突变研究方面取得新进展。该研究成果以“Whole-genome sequencing reveals germ cell mutagenicity of α-endosulfan in Caenorhabditis elegans”为题发表于国际环境领域著名期刊Environmental Science & Technology。

　　硫丹（1,2,3,4,7,7-六氯双环2.2.1庚-2-烯-5,6-双羟甲基亚硫酸酯，endosulfan）是一种应用广泛的广谱性有机氯农药，由α-硫丹和b-硫丹两种同分异构体组成。由于其具有环境持久性、高毒性及生物累积性，硫丹已于2011年被斯德哥尔摩公约列入持久性有机污染物(POPs)名单。流行病学研究和动物实验显示，硫丹急性和慢性暴露均会对生殖系统产生影响，不仅造成生殖器官损伤，而且干扰后代的生殖与发育，但相关生殖毒性的机制目前尚不清楚。由于生殖细胞遗传损伤所导致的出生缺陷与遗传疾病目前缺乏有效治疗手段，并且其对人群的不利影响会延及多代，因此亟待发展快速灵敏的检测技术，从源头解析污染物导致生殖细胞遗传损伤的毒性特征。研究人员利用高通量测序技术，在毒理学替代模型秀丽隐杆线虫体系中，发展了一种通过比较子代基因组序列分析生殖细胞中基因突变的高通量快速检测手段。该研究方法相较以往检测手段不但极大缩短了实验周期，也得以从全基因组水平揭示持久性有机污染物硫丹对动物生殖细胞基因突变频率的影响及其中的生物学机制。

　　研究结果显示，接近环境浓度的硫丹在亲本暴露条件下显著增加了子代线虫基因突变频率；利用varscan2、pindel等软件对突变谱进行分析发现，α-硫丹主要在胸腺嘧啶(Thymine, T)上引发DNA加合物进而导致A:T→G:C的单核苷酸变异以及簇状突变(cluster mutation)；研究者在DNA 损伤应答(DNA damage response) 基因xpa-1与pol η缺陷品系线虫中，进一步揭示了硫丹在生殖细胞中诱发的基因突变依赖于低保真度的跨损伤合成聚合酶 η (pol η)在细胞复制过程中产生的碱基错配。上述研究揭示，环境持久性有机污染物对动物生殖细胞遗传稳定性的影响是评估其生态环境与健康风险的重要环节。

　　中国科学技术大学环境科学与光电技术学院博士生曹振霄为文章的第一作者，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心许安研究员、杜华副研究员为论文的共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、安徽省重点研究与开发计划等项目的资助和支持。

　　文章链接: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.2c06817 

α-硫丹在跨损伤复制酶pol η的参与下增加了秀丽隐杆线虫子代基因组中T至C类型的点突变频率