环境有机污染物与甲状腺素运载蛋白以及DNA相互作用的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 曹洁 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2010-05-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 郭良宏 |
| 关键词 | 双酚A 多溴联苯醚羟基代谢物 全氟烷基酸类化合物 人血清白蛋白 甲状腺素结合蛋白 甲状腺素结合前白蛋白 荧光竞争置换法 圆二色谱法 分 子动力学模拟法 Bisphenol A human serum albumin human transthyretin human thyroxine-binding globulin fluorescence displacement method hydroxylated polybrominated diphenyl ether circular dichroism molecular docking |
| 其他题名 | Studies on the interaction of environmental organic pollutants with thyroxine transporter proteins and DNA |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | 内分泌干扰物如双酚A（BPA）、多溴联苯醚（PBDEs）、全氟有机化合物（PFAAs） 等是持久性有机污染物，它们所造成的环境问题已经逐渐成为全球性焦点问题。已知激素在人体内的生理作用过程包括：生物合成、释放、血液转运、向组织渗透、在靶组织引发反应几步。而内分泌干扰物可以在激素的合成、血液转运以及在靶组织反应时对激素系统产生干扰。BPA，多溴联苯醚羟基代谢物（OH-PBDEs）等的结构与甲状腺素（T4）较为相似，所以它们可能会干扰甲状腺素在血液中的代谢和转运，即可以竞争甲状腺素在血液中与运载蛋白的结合，因此对BPA，OH-PBDEs 与甲状腺素运载蛋白的相互作用进行研究具有重要意义。全氟化合物具有遗传毒性、雄性生殖毒性、神经毒性、发育毒性和内分泌干扰作用等多种毒性，被认为是一类具有全身多器脏毒性的环境污染物。DNA 是生命遗传的重要物质，研究全氟化合物与DNA 定量结合和特异性识别对基因毒理学具有十分重要的意义。本文以此为思路，分成以下三个工作分别进行介绍。 首先，BPA 是一种在许多工业中有着高生产量和广泛应用的化学品。尽管BPA是公认的内分泌干扰物，但是它的毒性机制还不十分清楚。由于它的结构与甲状腺素（T4）和三碘甲状腺素（T3）很相似，所以一种可能的BPA 毒性机制就是通过在人体血液中与甲状腺素竞争结合甲状腺素运载蛋白而干扰激素转运。本文采用荧光法研究了BPA,T4 和T3 与三种血浆运载蛋白：人血清白蛋白（HSA）,甲状腺素结合蛋白（TBG）,甲状腺素结合前白蛋白（TTR）的相互作用。使用两种位点特异性的荧光探针Dansylamide (DNSA)和Dansyl-L-proline (DP)，得到BPA 与HSA 两个药物位点的结合常数分别为2.90×104 M-1 和3.14×104 M-1。使用HSA 中唯一色氨酸为荧光探针，得到BPA 与HSA 在其色氨酸处的结合常数为4.70×104 M-1。类似的，使用ANSA 作为荧光探针时，BPA 与TTR 和TBG 的结合常数分别为3.10×104M-1 和5.90×104 M-1。总之，BPA 显示出较T3 和T4 与运载蛋白更低的结合常数。使用这些结合常数，可进一步估算在人体血液中BPA 与转运蛋白的结合量并与T4、T3 与蛋白的结合量进行对比，从结果中可推测目前BPA 在人体血液中的浓度还不能干扰T4 的转运。 其次，PBDEs 已经显示在实验动物中能改变甲状腺激素的浓度。一种可能的激素干扰机理为OH-PBDEs 与激素竞争结合血浆中的运载蛋白。因此本文采用荧光法，圆二色谱（CD）法，分子动力学模拟法，考察了十四种不同结构的OH-PBDEs与两种甲状腺素运载蛋白的相互作用。十四种OH-PBDEs 与TTR 和TBG 的结合常数通过荧光竞争置换法测得，发现与TTR 作用时结合常数的范围在1.4×107 M-1和6.9×108 M-1 之间，而与TBG 作用时结合常数的范围在6.5×106 M-1 到2.2×108 M-1之间。并且随着溴原子数目从一溴到四溴结合常数值增加明显，而四溴以上增加不明显。采用CD 考察了5-OH-BDE-047 分别与TTR 和TBG 作用时蛋白二级结构的变化。发现5-OH-BDE-047 和T4 与蛋白作用时，蛋白的CD 谱图显示出相似的变化方式，推测OH-PBDEs 和T4 与蛋白在相同的位点结合。在分子模拟分析中揭示出TTR 蛋白上的一个配体结合通道用于结合OH-PBDEs，通道内部为疏水空腔，在入口处有带正电的Lys15 残基。采用口袋的结合模式和疏水特性，对十四种OH-PBDEs 与TTR 的结合常数建立了合理的QSAR 模型。基于获得的结合常数值，评估了OH-PBDEs 从运载蛋白上竞争置换甲状腺素的可能性。最终推测目前OH-PBDEs 在人体血液中的浓度还不足以干扰T4 的转运，但是如果环境中的污染程度持续增加，人体中的生物累积进一步加大，可能就会对T4 在人体血液中的转运过程造成威胁。 最后，全氟烷基酸类化合物作为新型持久性有机污染物已经越来越受到人们的关注。动物实验表明其具有遗传毒性，但是它与DNA 的作用机制还需要更深入的探究。本文采用与小牛胸腺DNA 结合方式已知的荧光探针Thiazole orange (TO)和Hoechst 33258 (H33258)，对不同链长、不同极性的五种全氟有机化合物与DNA的结合方式以及作用规律进行了初步的探索。得到了五种全氟化合物与DNA 的结合常数，发现随着碳链增长，氟原子数目增多，相同结构的全氟化合物与DNA 的结合常数急剧增加。相同数目的全氟磺酸化合物较全氟羧酸化合物的结合常数高两个数量级。由于能够产生氢键的原子为F,O,N，推测这几种全氟化合物与DNA的结合会形成氢键，分子中F,O 数目越多，可以产生氢键的数目越多，结合常数越大。 |
| 学科主题 | 环境化学 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-07-29 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/600]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境化学与生态毒理学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 曹洁. 环境有机污染物与甲状腺素运载蛋白以及DNA相互作用的研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2010. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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