近日，中國藥科大學(xué)郭長纓課題組發(fā)表論文：Dynamics of estrogen-induced ROS and DNA strand break generation in estrogen receptor a-positive breast cancer. BBRC, 2022.（ERα+乳腺癌中雌激素誘導(dǎo)的ROS生成和DNA鏈斷裂生成動力學(xué)），該研究鎖定了雌激素誘導(dǎo)的活性氧（ROS）產(chǎn)生和DNA鏈斷裂，以揭示ERα+乳腺癌細(xì)胞DNA氧化損傷的產(chǎn)生機(jī)制及其對雌激素信號傳導(dǎo)的影響。作者為雌激素信號中的氧化DNA損傷提供了新的見解：17β-雌二醇（E2）誘導(dǎo)的ROS產(chǎn)生過程大致可分為兩個階段。細(xì)胞內(nèi)Ca²⁺波動和ERα依賴性轉(zhuǎn)錄導(dǎo)致時(shí)空上不同的DNA氧化損傷。但是，DNA氧化對于雌激素反應(yīng)基因的表達(dá)是非必需的，拓?fù)洚悩?gòu)酶介導(dǎo)的DNA鏈斷裂缺在雌激素信號傳導(dǎo)中不可或缺。

研究者首先使用免疫熒光和流式細(xì)胞分析確定了E2誘導(dǎo)的DNA氧化動力學(xué)，8-oxo-dG水平在10分鐘時(shí)達(dá)到最大值，然后下降，并在40分鐘時(shí)再次逐漸增加，基于此推斷E2誘導(dǎo)的DNA氧化過程在時(shí)間和空間上可以分為兩個階段。其中晚期的DNA氧化是由ERa依賴性轉(zhuǎn)錄引起的。

因?yàn)槊總€單個細(xì)胞中發(fā)生的DNA氧化可能是非同步的，研究者使用實(shí)時(shí)單細(xì)胞多模態(tài)分析儀監(jiān)測了E2誘導(dǎo)的單個活細(xì)胞中ROS生成的動力學(xué)，使用用納米光學(xué)探頭檢測并實(shí)時(shí)記錄DCF的熒光強(qiáng)度。細(xì)胞形狀和貼壁狀態(tài)在測量前后幾乎沒有變化（圖1E，左面板）。未經(jīng)E2處理，信號強(qiáng)度沒有變化（圖S1A）。然而，E2的加入導(dǎo)致DCF熒光信號呈開關(guān)狀上升，信號強(qiáng)度呈劑量依賴性。為了監(jiān)測顯著的ROS生成，E2以1mM最終濃度在350s下添加到培養(yǎng)基中。之后DCF信號的快速增強(qiáng)和積累持續(xù)了約10分鐘，20分鐘后信號又逐漸增加（圖1E，中幅）。通過計(jì)算活性氧生成的信號強(qiáng)度的平均增長率，在2分鐘時(shí)迅速達(dá)到最大值，然后在12分鐘時(shí)緩慢衰減至基線，然后在20分鐘后再次增加（圖1E，右圖）。

為確定ROS的增加是否Ca²⁺依賴性，研究者使用EDTA評估減少細(xì)胞外Ca²⁺流入對ROS產(chǎn)生的影響。通過檢測EDTA存在下單個細(xì)胞中的熒光DCF信號，實(shí)時(shí)監(jiān)測ROS的產(chǎn)生。EDTA的加入導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)中ROS的立即和逐漸升高。在350秒時(shí)添加E2可迅速抑制細(xì)胞內(nèi)ROS的生成（圖1F）。EDTA對細(xì)胞外鈣的消耗會暫時(shí)導(dǎo)致胞漿和線粒體Ca²⁺的減少。E2激活的Ca²⁺釋放可補(bǔ)償細(xì)胞質(zhì)Ca²⁺的減少，促進(jìn)Ca²⁺的內(nèi)穩(wěn)態(tài)。早期ROS的產(chǎn)生是mERa介導(dǎo)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)立即釋放Ca²⁺的結(jié)果。