近日，中國藥科大學郭長纓課題組發表論文：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的ROS生成和DNA鏈斷裂生成動力學），該研究鎖定了雌激素誘導的活性氧（ROS）產生和DNA鏈斷裂，以揭示ERα+乳腺癌細胞DNA氧化損傷的產生機制及其對雌激素信號傳導的影響。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）誘導的ROS產生過程大致可分為兩個階段。細胞內Ca²⁺波動和ERα依賴性轉錄導致時空上不同的DNA氧化損傷。但是，DNA氧化對于雌激素反應基因的表達是非必需的，拓撲異構酶介導的DNA鏈斷裂缺在雌激素信號傳導中不可或缺。

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

因為每個單個細胞中發生的DNA氧化可能是非同步的，研究者使用實時單細胞多模態分析儀監測了E2誘導的單個活細胞中ROS生成的動力學，使用用納米光學探頭檢測并實時記錄DCF的熒光強度。細胞形狀和貼壁狀態在測量前后幾乎沒有變化（圖1E，左面板）。未經E2處理，信號強度沒有變化（圖S1A）。然而，E2的加入導致DCF熒光信號呈開關狀上升，信號強度呈劑量依賴性。為了監測顯著的ROS生成，E2以1mM最終濃度在350s下添加到培養基中。之后DCF信號的快速增強和積累持續了約10分鐘，20分鐘后信號又逐漸增加（圖1E，中幅）。通過計算活性氧生成的信號強度的平均增長率，在2分鐘時迅速達到最大值，然后在12分鐘時緩慢衰減至基線，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評估減少細胞外Ca²⁺流入對ROS產生的影響。通過檢測EDTA存在下單個細胞中的熒光DCF信號，實時監測ROS的產生。EDTA的加入導致細胞質中ROS的立即和逐漸升高。在350秒時添加E2可迅速抑制細胞內ROS的生成（圖1F）。EDTA對細胞外鈣的消耗會暫時導致胞漿和線粒體Ca²⁺的減少。E2激活的Ca²⁺釋放可補償細胞質Ca²⁺的減少，促進Ca²⁺的內穩態。早期ROS的產生是mERa介導的內質網立即釋放Ca²⁺的結果。