分子水平上研究鄰苯二甲酸酯及稀土離子類(lèi)污染物對(duì)血清白蛋白的毒性分析新方法.pdf

1、環(huán)境問(wèn)題是當(dāng)前最重要的全球性問(wèn)題之一。環(huán)境中的各種污染物對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞的同時(shí)，也嚴(yán)重威脅著人類(lèi)的健康與生存。眾多化學(xué)污染物中重金屬和持久性有機(jī)污染物一直是人類(lèi)高度關(guān)注的環(huán)境污染問(wèn)題。它們可以通過(guò)呼吸道吸入、由食物鏈經(jīng)消化道攝入和皮膚接觸等渠道進(jìn)入生物體內(nèi)，對(duì)生物體產(chǎn)生毒性，影響呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等，引起疾病。因此，研究重金屬和持久性有機(jī)污染物導(dǎo)致機(jī)體功能生物大分子的毒性機(jī)理及其評(píng)價(jià)方法有助于人們了解環(huán)境污染物的致病機(jī)理、全

2、面評(píng)價(jià)污染物的毒性，為相關(guān)疾病的早期診斷、預(yù)防和治療提供科學(xué)依據(jù)。
　　 蛋白質(zhì)是生命體的物質(zhì)基礎(chǔ)，是生命體各種功能的直接執(zhí)行者，其結(jié)構(gòu)的變化將導(dǎo)致生命體的功能性或結(jié)構(gòu)性損傷，導(dǎo)致很多疾病的產(chǎn)生。環(huán)境中的很多的小分子污染物進(jìn)入機(jī)體后都能夠?qū)C(jī)體內(nèi)的蛋白質(zhì)產(chǎn)生毒性作用從而使其變性和功能喪失。因此，研究小分子環(huán)境污染物對(duì)蛋白質(zhì)的毒性作用一直是環(huán)境污染與健康領(lǐng)域的熱門(mén)課題。
　　 本論文選擇血清白蛋白為靶分子，在分子水平上，通

3、過(guò)熒光光譜、同步熒光光譜、紫外-可見(jiàn)吸收光譜、圓二色譜等光譜學(xué)手段結(jié)合計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)研究了鄰苯二甲酸酯類(lèi)污染物(PAEs)和稀土離子對(duì)靶分子血清白蛋白的毒性作用機(jī)理，建立了一種新的評(píng)價(jià)污染物對(duì)生命體蛋白質(zhì)毒性的方法與思路。
　　 論文主要包括以下四部分：
　　 論文第一章闡述了常用的污染物毒性的評(píng)價(jià)方法，蛋白質(zhì)分子的概況，小分子污染物與生物大分子結(jié)合作用的研究方法，鄰苯二甲酸酯類(lèi)化合物和稀土離子的毒理學(xué)效應(yīng)及本論文的研究

4、內(nèi)容及研究意義。
　　 論文第二章運(yùn)用GPC-GC-MS法測(cè)定食品中18種PAEs，并且應(yīng)用熒光光譜法、同步熒光、紫外-可見(jiàn)光譜等光譜法以及圓二色譜法結(jié)合分子模擬技術(shù)，在模擬生理?xiàng)l件下研究了PAEs類(lèi)污染物(DBP、DEHP)對(duì)HSA的毒性作用。
　　 (1)在291K時(shí)，DBP與HSA的結(jié)合位點(diǎn)數(shù)為1，結(jié)合常數(shù)為1.46×104 Lmol-1；熱力學(xué)參數(shù)△H=-8.843 kJ mol-1，△S=49.33 J mol

5、-1 K-1，△G=-23.20 kJ mol-1，表明結(jié)合過(guò)程中疏水作用力起主導(dǎo)作用，結(jié)合過(guò)程為自發(fā)過(guò)程；同步熒光光譜顯示DBP使HSA中的色氨酸殘基微環(huán)境發(fā)生改變，造成HSA的構(gòu)象發(fā)生變化；圓二色譜顯示DBP與HSA1:1結(jié)合時(shí)α螺旋結(jié)構(gòu)降低2.3％，HSA二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。采用F(o)rster理論對(duì)該體系能量轉(zhuǎn)移進(jìn)行分析，HSA中色氨酸殘基與已結(jié)合的DBP分子間的距離r=4.08 nm，符合能量轉(zhuǎn)移理論，證明HSA與DBP之間發(fā)

6、生了能量轉(zhuǎn)移。分子對(duì)接結(jié)果顯示DBP分子環(huán)鑲嵌在HSA亞結(jié)構(gòu)域IIA的疏水腔內(nèi)，結(jié)合部位附近氨酸殘基為L(zhǎng)eu219，Phe223，Leu234，Leu238，Ala258，Leu260，Ile290。
　　 (2)在293K時(shí)，DEHP與HSA的結(jié)合位點(diǎn)數(shù)為1，結(jié)合常數(shù)為0.84×104 Lmol-1；熱力學(xué)參數(shù)△H=-6.792 kJ mol-1，△S=51.94 J mol-1 K-1，△G=-22.01 kJ mol-1，

7、表明結(jié)合過(guò)程中疏水作用力起主導(dǎo)作用，結(jié)合過(guò)程為自發(fā)過(guò)程；同步熒光光譜顯示DBP使HSA中的色氨酸殘基微環(huán)境發(fā)生改變，造成HSA的構(gòu)象發(fā)生變化；圓二色譜顯示DBP與HSA1:1結(jié)合時(shí)α螺旋結(jié)構(gòu)降低2.1％，HSA二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。采用Forster理論對(duì)該體系能量轉(zhuǎn)移進(jìn)行分析，HSA中色氨酸殘基與已結(jié)合的DBP分子間的距離r=3.80 nm，符合能量轉(zhuǎn)移理論，證明HSA與DBP之間發(fā)生了能量轉(zhuǎn)移。分子對(duì)接結(jié)果顯示DBP分子環(huán)鑲嵌在亞結(jié)構(gòu)域

8、IIA的疏水腔內(nèi)，結(jié)合部位附近氨酸殘基為L(zhǎng)eu203，Cys200，Ser202，Lys199，Trp214，His242，Glu153，Ser192，Tyr150，Gln196，Phe149。
　　 論文的第三章應(yīng)用熒光光譜、同步熒光光譜、紫外-可見(jiàn)吸收光譜及圓二色譜等光譜學(xué)方法，從分子水平上研究了模擬生理?xiàng)l件下稀土離子(Ce3+、La3+、Nd3+)對(duì)BSA和HSA的毒性作用。
　　 (1)Ce3+與BSA的結(jié)合位點(diǎn)

9、數(shù)為1，結(jié)合常數(shù)為6.7×105 L mol-1；熱力學(xué)參數(shù)△H=-29.94 kJ mol-1，△S=8.05 J mol-1 K-1，△G=-32.38 kJ mol-1，表明結(jié)合過(guò)程中靜電作用力起主導(dǎo)作用，結(jié)合過(guò)程為自發(fā)過(guò)程；圓二色譜顯示Ce3+使BSA的α螺旋結(jié)構(gòu)降低6.1％，BSA二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。
　　 (2)La3+與BSA的結(jié)合位點(diǎn)數(shù)為1，結(jié)合常數(shù)為1.75×104 L mol-1；熱力學(xué)參數(shù)△H=-20.06

10、kJ mol-1，△S=11.83 J mol-1 K-1，△G=-23.47 kJ mol-1，表明結(jié)合過(guò)程中靜電作用力起主導(dǎo)作用，結(jié)合過(guò)程為自發(fā)過(guò)程；圓二色譜顯示La3+使BSA的α螺旋結(jié)構(gòu)降低8.0％，BSA二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。
　　 (3)Nd3+與HSA的結(jié)合位點(diǎn)數(shù)為1，結(jié)合常數(shù)為5.71×104 L mol-1；熱力學(xué)參數(shù)△H=-20.79 kJ mol-1，△S=19.85 J mol-1 K-1，△G=-26.58

11、 kJ mol-1，表明結(jié)合過(guò)程中靜電作用力起主導(dǎo)作用，結(jié)合過(guò)程為自發(fā)過(guò)程，圓二色譜顯示Nd3+使HSA的α螺旋結(jié)構(gòu)降低8.0％，HSA二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。
　　 論文的第四章最后對(duì)本論文的各研究部分進(jìn)行了總結(jié)，并展望了污染物毒性分析今后的研究方向。
　　 本研究在體外模擬條件下，從分子水平上證明了DBP與DEHP對(duì)人血清白蛋白的毒性作用機(jī)理，為鄰苯二甲酸酯類(lèi)污染物的生物毒性提供了新的證據(jù)；同時(shí)，提出了低劑量下Ce3+、L