252.2 Molar mass C20H1231 g/mol

ベンゾピレン（C20H12）は5環式多環芳香族化合物で変異原性および高い発がん性がある。 結晶性の黄色い固体です。 ベンゾピレンは、300〜600℃の温度で不完全燃焼することで生成される。 ベンゾピレンは、1933年に、18世紀イギリスで煙突掃除人が患った煤疣贅（陰嚢の癌）という職業に関連した最初の癌の原因となったコールタールの成分であると決定されました。 19世紀には、燃料産業従事者の間で皮膚がんの発生率が高いことが指摘された。 20世紀初頭には、実験動物にコールタールを繰り返し塗ることで、悪性の皮膚腫瘍が発生するようになった。

• 1 ベンゾピレンのソース
• 2 ベンゾピレンのトキシビリティー

。

• 3 DNAとの相互作用
• 4 参考文献
• 5 参考文献

ベンゾピレンの起源

コールタールに含まれています。 自動車排気ガス（特にディーゼルエンジン）、タバコの煙、大麻の煙、木の煙、炭火焼の食品に含まれます。 最近の研究では、焦がしたトーストに含まれるベンゾピレンの濃度がかつて考えられていたよりもかなり高いことが明らかになりましたが、焦がしたトースト自体に発がん性があるかどうかは証明されていません。

ベンゾピレンの毒性

過去30年間の膨大な数の研究が、ベンゾピレンとがんの関連性を文書化しています。 しかし、特にヒトにおける特定のベンゾピレン発生源と癌を関連付けることは難しく、また、さまざまな暴露方法 (吸入または摂取) によってもたらされるリスクを定量化することは困難でした。 カンザス州立大学の研究者たちは最近、喫煙者におけるビタミン A と肺気腫の関連性を発見しました。 ベンゾピレンはラットでビタミン A 欠乏症を誘発するため、欠乏症との関連があることがわかりました。

1996年に、タバコの煙に含まれる成分と肺がんとの関連を決定的にする明確な分子証拠を提供する研究が発表されました。 タバコの煙に含まれるベンゾピレンは、ほとんどの悪性肺腫瘍の DNA で観察される損傷と同一の遺伝子損傷を肺細胞に引き起こすことが示されました。

2001年の国立がん研究所の研究では、バーベキューでよく焼かれた食品、特にステーキ、皮付きチキン、ハンバーガーでベンゾピレンのレベルが著しく高くなることが判明しています。 日本の科学者たちは、調理された牛肉に突然変異誘発物質、つまりDNAの化学構造を変化させる能力を持つ化学物質が含まれていることを明らかにした。 しかし、胃腸は絶えず外皮を剥いで発癌から身を守っているので、たとえ微量の発癌物質が含まれていても、食品そのものに発癌性があるとは限らない。 さらに、シトクロムP450などの解毒酵素は、食物由来の毒素から身を守るための通常の要求により、腸内で活性を高めている。 したがって、ほとんどの場合、少量のベンゾピレンは、血液に移行する前に腸内酵素によって代謝される。

最近の研究では、チトクローム P450 1A1 (CYP1A1) とチトクローム P450 1B1 (CYP1B1) がともにベンゾピレン毒性を保護し、紛らわしいことに、その毒性を必要とすることが判明しました。 CYP1A1 および CYP1B1 を除去（ノックアウト）したマウス系統を用いた実験から、CYP1A1 は主に低用量のベンゾピレンから哺乳類を保護するように作用し、この保護作用を除去すると、高濃度のベンゾピレンの生体蓄積を引き起こすことが明らかとなった。 CYP1B1もノックアウトしない限り、ベンゾピレンの毒性は、ベンゾピレンが生物活性化されて究極の毒性化合物であるベンゾピレン-7，8-ジヒドロジオール-9，10-エポキシド（後述）になることに起因する。

DNAとの相互作用

正しくは、ベンゾピレンは発癌物質であり、ベンゾピレンの発癌のメカニズムは、ベンゾピレンから右の写真にある究極の変異原、ベンゾピレンジオールエポキシドへの酵素による代謝に依存するという意味である。 この分子はDNAに挿入され、求核性のグアニン核酸塩基のN2位と共有結合する。 X線結晶構造解析と核磁気共鳴法による構造解析の結果、この結合によってDNAが歪み、二重らせん構造を乱すことで突然変異が誘発されることがわかった。 これが、DNAの正常なコピープロセスを破壊し、突然変異を誘発するのであり、これが被曝後の癌の発生を説明する。 この作用機序は、グアニンのN7位に結合するアフラトキシンのそれと似ている。

特にベンゾピレンジオールエポキシドは、保護的なp53遺伝子を特異的に標的にしているという指摘がある。 この遺伝子は、細胞周期を制御する転写因子であり、それゆえ腫瘍抑制因子として機能する。 p53内の転座ホットスポットでG（グアニン）→T（チミジン）転座を誘発することにより、ベンゾピレンジオールエポキシドが特定の細胞の腫瘍抑制能を不活性化し、癌につながる可能性がある。

ベンゾピレンジオールエポキシドは3つの酵素反応による発がん性生成物です：

(1) ベンゾピレンはまずチトクロームP4501A1によって酸化され、(+)ベンゾピレン7,8エポキシドなど様々な生成物を形成する。 (2)この生成物はエポキシドヒドロラーゼによって代謝され、エポキシド環を開いて(-)benzopyrene 7,8,dihydrodiol が生成される。 (3)さらにチトクロームP4501A1と反応し、(+)ベンゾピレン-7,8ジヒドロジオール-9,10エポキシドが生成し、最終発癌物質となる。 DNAと共有結合するのはこのジオールエポキシドである。

ベンゾピレンは、細胞質内のAHR（アリール炭化水素受容体）に結合してチトクロームP4501A1（CYP1A1）を誘導する。 結合すると変形した受容体は核に移行し、ARNT（aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator）と二量体を形成し、特定の遺伝子の上流にあるDNA中の異種物質応答要素（XRE）に結合する。 この過程で、特定の遺伝子、特にCYP1A1の転写が増加し、その後、CYP1A1タンパク質の産生が増加する。 このプロセスは、ある種のポリ塩化ビフェニルやダイオキシンによる CYP1A1 の誘導と似ています。

最近では、ベンゾピレンはヒトのトランスポゾン、LINE1 を活性化することがわかりました

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See also

• Cigarette
• Barbecue
• Benzene
• Pyrene, a four-ring analogue

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