广州地化所手性化合物手性选择性代谢机制研究



  手性是自然界普遍存在的一种分子不对称现象。拥有相同分子量、分子结构的不同手性异构体在生物体内往往表现出截然不同的生理活性和毒性。因此,手性也是生命科学领域重要的研究问题。环境污染物中存在着多种手性化合物,了解不同手性异构体在生物体内的差异性富集、代谢是正确认识和评价相关手性污染物生态风险的基础。

  多氯联苯(PCB)是一类具有三致作用的持久性有机污染物。在209种单体中,有19种单体存在着稳定的手性对应异构体。手性异构体的组成常常被用于示踪污染物的生物代谢过程,但关于手性组成变化具体机制的研究目前较少。近日,中国科学院广州地球化学研究所麦碧娴课题组博士研究生唐斌、研究员罗孝俊以鲤鱼为研究对象,利用手性单体稳定同位素技术,测定了饮食暴露条件下7种手性PCB单体(PCB45、91、95,132、149、174和183)的手性组成特征及每种手性单体的稳定碳同位素组成,对手性变化的具体机制进行了初步的探索。

  研究发现,7种手性PCB单体中,PCB45、91、95存在明显的手性组成变化,表明这3种单体存在手性选择性的代谢过程。对每种手性单体的稳定碳同位素组成的测定结果表明,PCB45的两种手性异构体的稳定碳同位素均发生了分馏效应,且两种异构体的分馏系数基本相同。这表明,PCB45的两种异构体均参与了代谢过程,并且具有相同的代谢机制,导致手性组成变化的原因可能是在底物与酶结合的过程中存在手性选择性,使得两种异构体参与反应的速度存在差别。PCB95和PCB91的两种手性异构体中只有一种异构体的稳定碳同位素组成发生了变化。这表明,这两种化合物手性组成发生变化的原因可能是只有一种异构体参与了代谢过程,与PCB45手性变化的机理完全不同。该研究还同时实现了对PBDE单体脱溴代谢过程的稳定同位素示踪,第一次测得了BDE153在脱溴代谢过程中的稳定碳同位素分馏系数。

  相关研究成果发表在Environmental Science & Technology上。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点基础研究发展计划的资助。

广州地化所手性化合物手性选择性代谢机制研究

图1.CB、PBDE在代谢过程中的稳定碳同位素分馏效应

 

广州地化所手性化合物手性选择性代谢机制研究

图2.种PCB单体的手性异构体在代谢过程中的同位素分馏效应




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