【基因科學】Coffee or Beer？不同選擇可能影響基因組

■ 咖啡能提神醒腦，啤酒則使人昏昏欲睡；以色列研究團隊發現這兩樣飲料對基因組的影響竟也大不相同！

編譯｜陳冠吟

早期研究已指出人類染色體末端的端粒(telomeres)與衰老、癌症有關，以色列臺拉維夫大學馬丁‧卡皮克教授(Martin Kupiec)研究團隊則進一步發現，咖啡和啤酒對基因組的影響更可說是南轅北轍。研究人員以重要基因與人類相近的酵母菌(（Saccharomyces ceravisiae）)做為實驗材料，發現咖啡因會使端粒縮短，啤酒卻能使端粒變長！馬丁‧卡皮克教授說：「這是我們第一次找出改變端粒長度的環境因素，而且也證明了這些物質如何改變端粒長度。研究結果在未來或許能用於人類疾病的預防和治療。」該研究成果已於2012年發表於PLoS Genetics期刊。

染色體是由去氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acid, DNA)和蛋白質所纏繞組成的壓縮結構。而端粒位於染色體末端，當細胞分裂時，端粒包含有獨特的DNA序列能保護染色體免於降解。然而，細胞在每一次分裂的過程中，端粒結構都會被消耗掉一些，所以隨著細胞分裂的次數增加，端粒子的結構就越來越小，到最後當端粒的結構不足以保護染色體的端點時，染色體所攜帶的遺傳資訊就會在分裂過程中受到傷害。細胞就會失去分裂的能力，也就是所謂的變老，終至於死亡。可是在生殖細胞或癌細胞裡，因為端粒酶的活性很高，使得端粒保持恆定，所以生殖細胞和癌細胞能呈現出無限複製增殖的能力。

這項研究是奠基於2009生醫諾貝爾獎得主伊莉莎白‧布雷克本(Elizabeth H. Blackburn) 2004年的研究。該研究指出，情緒壓力所導致產生的自由基將導致端粒縮短。在這次研究中，研究人員在會產生自由基的環境中繁殖酵母菌細胞，以測試端粒的長度是否因此改變，但讓人意外的是，末端長度並未改變。研究人員進而讓酵母菌細胞暴露於其他12種環境應力下，大多數的環境變因如溫度、酸鹼值、不同化學物質等，都無法對端粒長度造成影響；但只要一點咖啡因 (約是一杯義式濃縮咖啡所含的量)就會使端粒縮短， 5~7%的乙醇溶液則使酵母菌細胞的端粒變長。

為了解這些改變，研究團隊在6,000株酵母菌內分別讓不同基因去活化(gene deactivated)，再挑選最長與最短端粒的酵母菌做這項實驗。研究發現，Rap1和Rif1是調節環境壓力與端粒長度的重要基因。但研究人員亦強調，端粒長短的結果實為約400個基因相互作用而成。

此外，研究人員表示：這些酵母菌的基因雖亦存在於人類基因組，但仍需待更多實驗才能證明端粒長度與老化或癌症的關聯性是否為因果相關，屆時才能進一步驗證人類端粒是否跟酵母菌端粒有類似反應，進而運用於醫學治療及飲食建議上。

最後，卡皮克教授也不忘幽默說道：「放輕鬆，咖啡和啤酒就都來一點吧！」

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延伸閱讀
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【2009 Nobel系列報導三】細胞之謎：老化如何發生？

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 研究出處：Coffee or Beer? The Choice Could Affect Your Genome

譯者：陳冠吟 科教中心特約寫手，從事科普文章編譯。
責任編輯：Kerina Huang