Please cite this article in press as: S. Tabrez, et al., Gene–environment interactions in heavy metal and pesticide carcinogenesis, Mutat. Res.: Genet. Toxicol. Environ. Mutagen. (2013), http://dx.doi.org/10.1016/j.mrgentox.2013.11.002 ARTICLE IN PRESS G Model MUTGEN-402413; No. of Pages 9 Mutation Research xxx (2013) xxx–xxx Contents lists available at ScienceDirect Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis jou rn al h om ep age: www.elsevier.com/locate/gentox C om mu n i ty add ress: www.elsevier.com/locate/mutres Minireview Gene–environment interactions in heavy metal and pesticide carcinogenesis Shams Tabrez a,∗ , Medha Priyadarshini b , Shubha Priyamvada c , Mohd Shahnawaz Khan d , Arivarasu NA c , Syed Kashif Zaidi e a King Fahd Medical Research Center, King Abdulaziz University, Jeddah 21589, Saudi Arabia b Division of Endocrinology, Department of Medicine, Feinberg School of Medicine Northwestern University, Chicago, USA c Section of Digestive Diseases and Nutrition, Department of Medicine, University of Illinois, Chicago, USA d Protein Research Chair, Department of Biochemistry, College of Science, King Saud University, Saudi Arabia e Center of Excellence in Genomic Medicine Research, King Abdulaziz University, Jeddah, Saudi Arabia a r t i c l e i n f o Article history: Received 1 July 2013 Received in revised form 19 November 2013 Accepted 25 November 2013 Available online xxx Keywords: Environment Gene Polymorphism Heavy metals Pesticides a b s t r a c t Cancer is a complex disease involving a sequence of gene–environment interactions. Lifestyle, genetics, dietary factors, and environmental pollutants can increase the risk of cancer. Gene–environment interac- tions have been studied by a candidate-gene approach focusing on metabolism, DNA repair, and apoptosis. Here, we review the influence of gene–environment interactions in carcinogenesis, with emphasis on heavy metal and pesticide exposures. © 2013 Elsevier B.V. All rights reserved. Contents 1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00 2. Multistep process of carcinogenesis: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00 3. Gene–environment interactions and cancer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00 3.1. Environment affects gene regulatory mechanisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00 3.2. Environment and gene polymorphism intercommunication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00 4. Carcinogenesis and genetic susceptibility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00 4.1. Polymorphisms affecting enzymes that catalyze oxidative metabolism of xenobiotics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00 4.2. Gene polymorphisms affecting xenobiotic conjugation enzymes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00 4.3. Gene polymorphisms in DNA repair/metabolism enzymes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00 4.4. Polymorphisms in apoptotic pathway and cell cycle enzyme genes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00 4.5. Polymorphisms in cytokine genes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00 4.6. Other gene polymorphisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00 5. Carcinogenic environmental pollutants and GEI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00 5.1. Heavy metals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00 5.2. Chromium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00 5.3. Iron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00 5.4. Cadmium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00 5.5. Arsenic and cobalt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00 ∗ Corresponding author. Tel.: +966 640 1000, fax: +966 640 1000x25185/2695 2076. E-mail address: shamstabrez1@gmail.com (S. Tabrez). 1383-5718/$ – see front matter © 2013 Elsevier B.V. All rights reserved. http://dx.doi.org/10.1016/j.mrgentox.2013.11.002