科學人/防曬觀念更新!RNA才是造成曬傷元凶 損傷後導致細胞死亡
你是否對去年屢屢創下高溫紀錄的夏天記憶猶新,尤其是在戶外活動沒做好防曬,結果因曬傷讓自己變得紅通通,好像一隻煮熟的蝦子?科學界長久以來一直認為曬傷是因為因為紫外線對皮膚細胞中的DNA造成損害,導致細胞死亡和發炎。但是,最近卻有個科學研究丟出了一個震撼彈:造成曬傷的元凶可能不是DNA,而是比較低調的RNA!
RNA是什麼?讓我們先來快速充個電
在深入了解這個新發現之前,先讓我們簡單複習一下生物課本。DNA就像是細胞的「藍圖」,負責儲存我們所有的遺傳訊息。而RNA則負責將DNA的訊息傳遞到細胞核之外,進行各種基因調控並製造蛋白質。RNA中研究最透徹的是信使RNA(messenger RNA, mRNA),顧名思義它就像是「郵差」,負責把DNA轉錄出來的訊息送到核糖體(ribosomes)這個「工廠」,讓核糖體生產蛋白質。簡單來說,DNA是老闆,mRNA是總經理,核糖體是工人,它們得一環接一環合作才蓋得好房子(細胞)。
紫外線造成一連串壓力反應導致細胞死亡
這項顛覆性的研究,是由丹麥哥本哈根大學和新加坡南洋理工大學的科學家共同完成,並發表在頂尖期刊《分子細胞》(Molecular Cell)上。研究指出,當皮膚暴露在紫外線下時,首先受到損害的並不是DNA,而是RNA!更精確地說,受到損傷的就是mRNA。當mRNA受損後,會觸發細胞內的「核糖毒性壓力反應」(ribotoxic stress response)。這個反應就像是細胞內的警報系統,會啟動一連串的連鎖反應,導致皮膚發炎、細胞死亡,這就是讓我們叫苦連天的曬傷。
在這個實驗中,研究人員首先同步觀察了小鼠和人類的皮膚細胞,結果發現兩者對紫外線的反應竟然驚人地一致。研究人員深入研究發現,當mRNA因紫外線而受損時,會觸發核糖體產生反應,而這個過程是由一種叫做ZAK-alpha的蛋白質所控制。 ZAK-alpha就像是「核糖毒性壓力反應」這個警報系統的總指揮,一旦發現有mRNA受損,就會發出命令呼喚免疫細胞展開肅清,最終造成細胞發炎和死亡。
為了進一步確認ZAK-alpha的重要性,研究人員在小鼠身上動了點手腳,他們把小鼠的ZAK基因給剔除。結果發現,這些沒有ZAK基因的小鼠,即使暴露在紫外線下,也不會出現發炎和細胞死亡的反應,也就是不會有曬傷反映。這證實了ZAK-alpha在曬傷反應中扮演著舉足輕重的角色。簡單來說,沒有ZAK-alpha這個總指揮,細胞和免疫系統就不知道該如何對紫外線做出反應,就像一群沒接到指令的士兵,只能呆呆地站著。
科學界的典範轉移,教科書必須改寫
這項研究的共同作者之一,哥本哈根大學細胞與分子醫學系的助理教授溫德(Anna Constance Vind)表示:「過往教科書上說,曬傷會損害DNA,導致細胞死亡和發炎。但在這項研究中,我們驚訝地發現,導致曬傷急性反應的是RNA損傷,而不是DNA損傷。」她還提到,過去科學家認為RNA沒有DNA重要,因為只在細胞中短暫停留的RNA損傷不會導致永久性的基因突變。但事實證明,RNA在皮膚對紫外線的壓力反應中,扮演著更為關鍵的角色。
另一位論文作者,同為哥本哈根大學細胞與分子醫學系的貝克─詹森教授(Simon Bekker-Jensen)指出:「RNA損傷後,細胞對此做出反應,這才是導致細胞死亡的真正原因。」這項研究結果澈底顛覆了我們過去對曬傷的認知,堪稱是一次科學界的「典範轉移」(paradigm shift)。「現在顯然我們需要重寫教科書,這將影響未來對紫外線輻射對皮膚影響的研究」貝克─詹森總結道。
南洋理工大學李光前醫學院的助理教授鍾博士(Franklin Zhong)則表示,了解皮膚細胞對紫外線損傷的反應,有助於開發出治療慢性皮膚病的創新方法。
這項研究不僅揭示了曬傷的真正成因,還為我們提供了新的防曬觀念。未來,我們可能會開發出針對RNA損傷的防曬產品或治療方法,讓炎炎夏日去海邊玩耍曬太陽一整天也不再成為負擔。
資料來源:1. Vind, A. C., Wu, Z., Firdaus, M. J., et al. (2024). The ribotoxic stress response drives acute inflammation, cell death, and epidermal thickening in UV-irradiated skin in vivo. Molecular cell, 84(24), 4774-4789.doi: 10.1016/j.molcel.2024.10.044
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4. Main cause of sunburn is finally identified, and it's time to rewrite the textbooks
(本文出自2025.01.24《科學人》網站,未經同意禁止轉載。)
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