水体中LXRα活性筛查及其效应物质的高通量鉴定

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内分泌干扰物质是一类可能干扰体内激素作用的外源性化学物质,这类物质主要作为核受体的配体干扰细胞的转录过程,影响人体的内分泌功能,破坏内分泌系统功能,对人体健康产生负面影响。大量的研究表明环境中普遍存在内分泌干扰物质,天然水体、土壤、沉积物乃至室内灰尘中都检测到破坏内分泌的化学物质。肝X受体(LXRs)是核受体家族的成员,是细胞和机体内的胆固醇敏感元件。LXRs可以通过调节泡沫细胞的形成和体内炎症因子的水平从而阻止动脉粥样硬化疾病的发生和发展。由于越来越多的化学物质进入到环境中,导致环境介质中存在着大量潜在的且具有LXRs活性效应的污染物质,然而对于导致此类活性的LXRs效应物质的具体身份却难以确定。传统的未知物质鉴定技术因其化学分析与生物活性测试相对独立,选择性低、工作量大以及鉴定效果差等缺点,难以满足复杂环境基质中痕量活性物质的鉴定,因此迫切需要革新现有鉴定环境基质中复杂污染物质的方法。本研究基于核受体蛋白与小分子亲和结合的原理,拟采用LXRs蛋白特异性地捕捉物质,联合非靶向分析和高通量鉴定的方法,寻找环境介质中潜在的LXRs效应物质。主要研究成果如下:(1)本研究以LXRα为例,首先利用大肠杆菌系统提取了p Cold-TF-LXRα重组蛋白。为了得到大量的重组蛋白,分别对蛋白生产系统两个条件(诱导温度、诱导剂IPTG使用量)进行优化。利用AKTA蛋白纯化系统进一步亲和纯化后,得到了高产量高浓度且具有活性的p Cold-TF-LXRα重组蛋白。(2)为了验证基于核受体蛋白与小分子亲和结合原理去捕捉LXRα效应物质的方法,本研究利用LXRα的阳性激动剂T0901319的加标回收实验证明了方法的有效性和特异性。同时,本研究将重组蛋白与15种典型的有机磷酸酯结合,结果表明:除了已报道的TPHP和EHDPP外,BPADP、TCr P、TNBP、RDP、TEHP、TDCIPP也具有LXRα的拮抗活性,说明该方法能够特异性的捕捉效应物质,可以用于环境样品中高通量筛选LXRα的效应物质。(3)本研究联合了亲和结合的方法与UHPLC-QE-MS/MS技术,将高碑店污水处理厂二沉池和出水水样中的物质信息转化为数据。采用Progenesis QI软件和Simca-P软件对数据进行分析,PCA和OPLS-DA的结果均表明实验组和对照组之间存在着明显的差异,证明了p Cold-TF-LXRα重组蛋白确实对部分物质进行了特异性吸附。然后,通过实验组和对照组倍数比值关系、学生t检验以及手动校正等方法,在二沉池水样中筛选出155个疑似效应物质,出水水样中筛选出113个疑似效应物质。最后,与mz Cloud标准谱图库与商业标准品的色谱质谱图比对,鉴定出2个潜在效应物质的结构式,分别是4-Acetamidoantipyrine(二沉池/出水)和Catechol(二沉池/出水),并通过酵母双杂交实验检测,证明了4-Acetamidoantipyrine和Catechol均具有LXRα的拮抗效应。(4)为了进一步的应用本方法,本研究以某饮用水厂的样品为研究对象,对其中潜在的LXRα效应物质进行分析与鉴定。结果表明:存在于进水水样和砂滤池水样中的心血管药物Telmisartan和仅存在于进水水样中的三唑类杀菌剂Propiconazole是LXRα的效应物质,并具有LXRα的拮抗效应。综上所述,本研究鉴定出了四种全新的LXRα拮抗剂,而其他疑似物质虽未鉴定出确切的化学结构式,但它们有精确的质量数、保留时间等重要信息,可以预测其分子式,为下一步鉴定提供了重要的信息。同时,本研究利用亲和结合的原理首次在水体环境中检测到了LXRα的拮抗剂,为后续筛查环境中潜在的污染物质提供了重要的理论经验和技术基础。
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