三种邻苯二甲酸酯类塑化剂与DNA相互作用研究

发布时间：2019-09-18 10:41

【摘要】：近年来,随着环境保护力度的加大,一些常见的环境污染物被人们所了解,邻苯二甲酸酯类塑化剂是其中的一类,然而社会公众对其毒理危害还不大清楚。有报道指出这类塑化剂有潜在的致癌、致畸、致突变作用,同时,作为一类内分泌干扰物,它们还具有一定的生殖毒性,如降低男性生育能力,促使女童性早熟等。由于塑化剂在工业生产过程大量使用,可能使其残留在产品中而引起安全风险,如2011年在台湾一些市售的饮料中塑化剂含量超标、2012年大陆某白酒中塑化剂含量超标,其对人体造成的危害及其潜在毒性需要引起我们足够的重视。DNA是重要的遗传物质,也是外源小分子化合物的主要作用靶点,因此,研究邻苯二甲酸酯类塑化剂与DNA的相互作用机制,将有助于从分子水平上评估塑化剂的毒理性质。本文在模拟生理酸度条件下(pH 7.4),以小牛胸腺DNA(ctDNA)为体外DNA模型,联合运用多光谱学方法、化学计量学、分子模拟以及凝胶电泳技术研究了邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和邻苯二甲酸二异辛酯(DEHP)等3种塑化剂与DNA的相互作用机制,同时探讨了DMP与羟丙基-β-环糊精(Hp-β-CD)包合物与ctDNA的相互作用及金属离子(Ca~(2+)、Cu~(2+)、Mg~(2+))对DBP与ctDNA相互作用的影响。主要的研究结果如下:1.联合运用荧光光谱法、紫外光谱法(UV-vis)及化学计量学多元曲线分辨交替最小二乘法(MCR ALS),分别研究了DMP、DBP和DEHP与ctDNA之间的相互作用机制。MCR ALS对扩展的紫外光谱数据矩阵解析结果表明,3种塑化剂均与ctDNA形成了复合物,并能从高度重叠的紫外光谱中解析得到了各组分的纯光谱图和浓度变化趋势,从而可实现对反应过程的监控。荧光猝灭实验显示,3种塑化剂的内源荧光能被ctDNA较大程度猝灭,并且为静态猝灭过程。计算得到的热力学参数表明,疏水作用与氢键是3种塑化剂与ctDNA结合的主要驱动力。2.采用粘度测量、熔点研究、盐效应和单双链实验研究了DMP、DBP和DEHP与ctDNA的结合模式。实验结果表明,3种塑化剂均通过沟槽模式与ctDNA相结合。红外光谱和圆二色光谱分析显示,DMP、DBP和DEHP与ctDNA主要结合位点为A、T碱基,同时对ctDNA的构象产生了轻微的扰动,但并没有改变ctDNA原本的B型构象。分子模拟显示,DMP、DBP和DEHP均与DNA(ID:453D)结合于A T碱基富集的小沟区域,进一步支持了红外光谱的实验结果。DNA损伤实验结果表明,DMP、DBP和DEHP没有对质粒DNA产生明显的裂解作用。3.通过超声振荡饱和的Hp-β-CD与过量DMP混合溶液,再经过滤,旋蒸,冻干,得到包合比为1:1的DMP Hp-β-CD包合物。红外光谱、圆二色光谱和扫描电子显微镜表征证明了DMP Hp-β-CD包合物的形成,并进一步研究了DMP Hp-β-CD包合物与ctDNA的相互作用。结果表明,DMP经Hp-β-CD包合后,其与ctDNA结合强度下降,结合模式没有发生改变,但结合区域由小沟区转移到DNA的大沟区。4.Cu~(2+)、Ca~(2+)和Mg~(2+)的存在使复合物的熔点、粘度没有发生明显变化,因此,Cu~(2+)、Ca~(2+)和Mg~(2+)没有改变DBP与ctDNA的沟槽结合模式,但是结合常数随着Cu~(2+)、Ca~(2+)和Mg~(2+)浓度变化有不同程度的影响,这种影响主要归因于DBP和DNA(主要是碱基和磷酸基团)与金属离子结合的能力的差异。此外,Cu~(2+)、Ca~(2+)和Mg~(2+)的存在未对ct DNA构象变化有明显扰动,但对DBP与ctDNA结合位点有一定的干扰。
【图文】：

结构特点,相互作用,碱基对,平面结构

DNA 作为内源性和外源性的小分子作用靶标，主要通过以下三种非共价结合的模式相结合：（1）静电相互作用：由于 DNA 外部的磷酸骨架带有负电荷，一些具有正电荷的配体一般通过静电吸引与 DNA 结合，这种结合一般对 DNA 的影响较小（2）嵌插相互作用：对于有平面结构或类似平面结构的有机小分子，易于嵌插到 DNA 的碱基对之间，这种结合往往较为紧密，常对 DNA 造成较大的影响，如 DNA 链的断裂。（3）沟槽相互作用：DNA 双螺旋结构在其正面与反面形成两个沟槽区域配体通过与碱基对的边缘发生相互作用，能够使 DNA 的结构发生一定程度的改变。在 DNA 与小分子发生相互作用过中，常伴随着热力学变化，，根据焓变（ΔH）熵边（ΔS）以及吉布斯自由能变化（ΔG），可将相互作用的驱动力归因为范德华力（Van der Waals' force）、氢键（hydrogen bonds）、疏水作用（hydrophobinteraction）以及静电作用（electrostatic interaction）[9,11]。

邻苯二甲酸二丁酯,化学结构式

动性和稳定性，在自然界中难以降被认定为一种环境污染物[45]。DM长发育，并且具有一定的致癌致畸（dibutyl phthalate，简称 DBP，分子，有优良的增塑效果，加入高分子子材料相结合，并保持相互独立的化拉伸性能提高。关于 DBP 毒理性一定的生殖毒性，可以导致啮齿类少等[48]。2012 年，媒体报道我国酒白酒安全性的担忧。图 2.1 邻苯二甲酸二甲酯的化学结构式
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R114

【参考文献】