In vitro/in silico -evalueringer af bindingsaffiniteter af perfluoralkylstoffer til Baikal seal PPARα

Et team af forskere ved Ehime University afslørede bindingsaffiniteterne mellem perfluoralkylstoffer (PFAS'er) til Baikal seal peroxisome proliferator-aktiveret receptor α (PPARα) ved hjælp af in vitro og silico-tilgange. Fundet blev offentliggjort den 16. januar i det meget anerkendte miljøvidenskabelige tidsskrift, Miljøvidenskab og teknologi .

PFAS'er, såsom perfluoralkylcarboxylater (PFCA'er) og perfluoralkylsulfonater (PFSA'er), er menneskeskabte organiske kemikalier, der er blevet påvist globalt i miljøet, mennesker og dyreliv. På grund af deres miljømæssige vedholdenhed, bioakkumuleringsmuligheder, og giftige egenskaber, en af ​​PFAS'er, perfluoroctansulfonsyre (PFOS), er blevet internationalt reguleret af Stockholm -konventionen om vedvarende organiske forurenende stoffer (POP'er). På den anden side, ingen regler for andre PFSA'er er blevet implementeret på verdensplan.

Baikal -sælen (Pusa sibirica), en ferskvandspattedyrart, er en top rovdyr fundet i Baikal -søen, Rusland. Det udsættes for forskellige POP'er, såsom dioxiner, polychlorerede biphenyler (PCB'er), polybromerede diphenylethere (PBDE'er) og organochlorpesticid. Ud over, vores forskergruppe har tidligere bestemt akkumuleringsniveauer af forskellige PFAS'er i vævene i vilde Baikal -sæler, som var særlig høje for PFOS, perfluorononansyre (PFNA) og perfluorodecansyre (PFDA). Imidlertid, de toksiske virkninger og risici ved PFAS'er hos dyr, især ikke-model dyreliv, ikke er fuldt ud forstået.

I denne avis, vi vurderede bindingsaffiniteterne for PFAS'er med forskellige carbonkædelængder (C4-C11) til in vitro-syntetiseret Baikal seal PPARα. Lignende eksperimenter blev også udført for human PPARα, og resultaterne blev sammenlignet med dem fra Baikal sæl PPARα for at undersøge forskelle mellem arter i PPARa's rolle i toksiciteten af ​​PFAS'er. PPARα er medlem af den ligandaktiverede nukleare receptor-superfamilie. Dette receptorprotein deltager i reguleringen af ​​lipidmetabolisme i leveren og er således involveret i levertumorer. Tidligere undersøgelser har undersøgt styrken af ​​PFAS'er til at aktivere mus, rotte, og human PPARα in vitro reportergenanalyser, hvilket tyder på afbrydelse af PPARα -signalvejen af ​​PFAS'er. Imidlertid, det er ikke undersøgt, om PFAS'er kan interagere med PPARα af sæler, der rent faktisk er forurenet med PFAS'er.

Et in vitro konkurrencedygtigt bindingsassay viste, at seks PFCA'er og to PFSA'er bandt til in vitro-syntetiseret Baikal-forsegling PPARα på en dosisafhængig måde. PFOS, PFDA, PFNA, og perfluoroundecansyre (PFUnDA) viste højere bindingsaffiniteter til Baikal sæl PPARα end andre PFAS'er. I øvrigt, i silico PPARα-homologimodeller forudsagde, at der var to ligandbindende lommer (LBP'er) i Baikal-sæl PPARα og humane PPARα LBD'er. Struktur-aktivitetsforholdsanalyser antydede, at bindingsstyrken af ​​PFAS'er til PPARα kan afhænge af LBP-bindingshulrumsvolumen, hydrogenbindingsinteraktioner, antallet af perfluorerede carbonatomer, og hydrofobiciteten af ​​PFAS'er.

Interspecies sammenligning af in vitro bindingsaffiniteter afslørede, at Baikal seal PPARα havde en højere præference for PFAS'er med lange carbonkæder end for human PPARα. Simuleringerne i silico -docking antydede, at den første LBP for Baikal sæl PPARα havde højere affiniteter end human PPARα; imidlertid, den anden LBP af Baikal sæl PPARα havde lavere affiniteter end den for human PPARα. Interaktionsenergierne for PFAS'er med Baikal -forsegling PPARα (første og anden LBP'er) bestemt ved anvendelse i silico -docking -simuleringer havde en signifikant negativ korrelation med deres bindingsaffiniteter bestemt ved hjælp af in vitro PPARα -bindingsassays.

Disse resultater antydede, at simulering i silico kan være et nyttigt værktøj til screening af potentielle ligander for tætningen PPARα. Så vidt vi ved, dette er det første bevis, der viser forskelle mellem arter i bindingen af ​​PFAS'er til PPARα'er og deres struktur-aktivitetsforhold. Disse fund opfordrer os til at inkorporere disse in vitro- og silico -metoder til at vurdere risikoen for PFAS'er hos sælarter.