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环境诱导的暴露于六价铬[Cr(VI)]的人类细胞和群体中的核糖体DNA(rDNA)不稳定性。

Environmentally induced ribosomal DNA (rDNA) instability in human cells and populations exposed to hexavalent chromium [Cr (VI)].

作者信息

Lou Jianlin, Yu Shoukai, Feng Lingfang, Guo Xinnian, Wang Meng, Branco Alan T, Li Tao, Lemos Bernardo

机构信息

Program in Molecular and Integrative Physiological Sciences & Department of Environmental Health, Harvard T. H. Chan School of Public Health, Boston, MA, USA; School of Public Health, Hangzhou Medical College, Hangzhou, People's Republic of China; Institute of Occupational Diseases, Zhejiang Academy of Medical Sciences, Hangzhou, People's Republic of China.

Program in Molecular and Integrative Physiological Sciences & Department of Environmental Health, Harvard T. H. Chan School of Public Health, Boston, MA, USA.

出版信息

Environ Int. 2021 Aug;153:106525. doi: 10.1016/j.envint.2021.106525. Epub 2021 Mar 25.

Abstract

Hexavalent Chromium [Cr (VI)] is an established toxicant, carcinogen, and a significant source of public health concern. The multicopy ribosomal DNA (rDNA) array is mechanistically linked to aging and cancer, is the most evolutionarily conserved segment of the human genome, and gives origin to nucleolus, a nuclear organelle where ribosomes are assembled. Here we show that exposure to Cr (VI) induces instability in the rDNA, triggering cycles of rapid, specific, and transient amplification and contraction of the array in human cells. The dynamic of environmentally responsive rDNA copy number (CN) amplification and contraction occurs at doses to which millions of individuals are regularly exposed. Finally, analyses of human populations occupationally exposed to Cr (VI) indicate that environmental exposure history and drinking habits but not age shape extensive naturally occurring rDNA copy number variation. Our observations identify a novel pathway of response to hexavalent chromium exposure and raise the prospect that a suite of environmental determinants of rDNA copy number remain to be discovered.

摘要

六价铬[Cr(VI)]是一种公认的有毒物质、致癌物,也是引起公众健康关注的一个重要源头。多拷贝核糖体DNA(rDNA)阵列在机制上与衰老和癌症相关联,是人类基因组中进化上最保守的片段,并产生核仁,即核糖体组装的细胞核细胞器。在此我们表明,暴露于Cr(VI)会诱导rDNA不稳定,触发人类细胞中该阵列快速、特异性和短暂的扩增与收缩循环。对环境响应性rDNA拷贝数(CN)扩增和收缩的动态变化发生在数百万人经常接触的剂量水平。最后,对职业性接触Cr(VI)的人群分析表明,环境暴露史和饮酒习惯而非年龄塑造了广泛的自然发生的rDNA拷贝数变异。我们的观察结果确定了一种对六价铬暴露的新型反应途径,并提出了一系列rDNA拷贝数的环境决定因素仍有待发现的前景。

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