多环芳烃与胞外DNA非共价结合及机制

• 作者: 秦超 杨兵 程浩 胡小婕 高彦征
• 来源期刊: 科学通报
• 关键词: 荧光猝灭法 多环芳烃 DNA 分子对接 量子化学计算
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 环境化学
• 页码范围: 74-84
• 页数: 11页
• 语种: 中文
• DOI: 10.1360/TB-2021-0927

摘要

多环芳烃(PAHs)作为持久性有机污染物,因具有"三致"效应,其环境污染与人体健康问题一直是环境领域的研究热点.PAHs与生命遗传物质DNA结合形成PAHs-DNA加合物进而阻碍细胞正常复制是其诱发癌症的主要机理.然而,该过程尚未引起足够重视.本文采用荧光猝灭法,分别研究了低、中、高环PAHs与水中胞外DNA之间的结合强度及机制.结果 表明,静态猝灭与动态猝灭过程共存,且PAHs可与DNA结合形成稳定的PAHs-DNA复合物,二者之间的结合常数KA分别为2.05×1010 L/mol(苊烯)、4.42× 107 L/mol(苊)、1.71×104 L/mol(荧蒽)、1.20×104 L/mol(芘)、1.80×102 L/mol(苯并[a]蒽)、4.96×104 L/mol(屈)、1.11 ×l02 L/mol(苯并[k]荧蒽)和4.86×102 L/mol(苯并[a]芘).红外光谱结果证实胸腺嘧啶为PAHs与DNA结合的主要作用位点.分子对接和量子化学计算明确了PAHs可通过范德华力、π-π堆积与DNA结合并插入其双螺旋结构的小沟中.紫外可见光谱分析结果表明,PAHs与DNA结合可导致DNA分子的紫外吸收光谱产生增色效应,造成DNA分子局部损伤、扭曲或降解.相关性分析结果发现,PAHs理化性质(分子量、熔点、沸点、水溶性、logKow、 logKoc、 logKoa)与猝灭常数显著相关,但与结合常数无相关关系,表明PAHs本身理化性质差异可影响PAHs与DNA结合的动态猝灭过程,但未影响二者间静态猝灭过程.本研究对认识水环境中PAHs污染的分子生态效应具有重要的科学意义.