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环境学院本科生发表论文研究探索CYP1A1催化NF的代谢活化和转化机制

发布日期:2022年06月20日 15:53 点击次数:

[本站讯]近日,环境科学与工程学院2018级本科生周俊华、张鑫作为共同第一作者在环境科学与生态学一区期刊Environment International(IF:9.621)上在线发表了题为“Endocrine-Disrupting Metabolic Activation of 2-Nitrofluorene Catalyzed by Human Cytochrome P450 1A1: A QM/MM Approach”的研究论文。山东大学为唯一通讯作者单位,环境学院2018级本科生周俊华、张鑫为共同第一作者,环境研究院李延伟副教授为通讯作者。

硝基多环芳烃(NPAHs)是最重要的空气污染物之一。最近的研究表明,作为最丰富的NPAHs之一,2-硝基芴(NF)可以被人类细胞中的细胞色素P450 1A1酶(CYP1A1)转化为具有内分泌干扰性的代谢物。然而,相关的代谢活化机制在很大程度上仍有待探索。针对此问题,该研究通过分子动力学、密度泛函理论和量子力学/分子力学联用技术等理论计算研究方法,系统地探索了CYP1A1催化NF的代谢活化和转化机制。

该研究证明CYP1A1可以通过两步基本过程来代谢活化NF:(i)亲电加成(12.4 kcal·mol-1)或氢提取(38.2 kcal·mol-1)过程和(ii)环氧化(5.9和8.7 kcal·mol-1)或NIH位移(12.5和14.9 kcal·mol-1)或质子穿梭(12.1 kcal·mol-1)过程。研究表明,亲电加成过程是速率决定步骤,而环氧化过程是亲电加成后更可行的途径。代谢产物6,7-环氧-2-硝基芴和7,8-环氧-2-硝基芴被确定为主要的环氧化产物。环氧化物不稳定,极易与水合氢离子和羟基反应生成内分泌干扰物7-羟基-2-硝基芴。毒性分析表明,一些代谢物对模型水生生物(如绿藻)的毒性比NF更大。对人类性激素结合球蛋白的结合亲和力分析表明,NF代谢物都具有内分泌干扰潜力。这项研究提供了对NF生物转化过程的全面了解,并有助于进一步研究人类P450酶催化的各种NPAHs活化。

该研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研究开发项目、山东大学青年学者项目和泰山学者项目等项目资助。

原文链接https://doi.org/10.1016/j.envint.2022.107355


【供稿单位:环境学院    作者:张鑫 周俊华    摄影:张鑫 周俊华         编辑:新闻网工作室    责任编辑:蒋晓涵  】

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