复合型芳香胺类环境污染物与人血清白蛋白相互作用及复合效应的研究

Currently, most aromatic amines have been found exhibiting carcinogenic, genotoxic and mutagenic properties, which cause a great threat to human health. Aromatic amine pollutants are often exposed to the environment in the mixed forms. Compared with a single aromatic amine molecule, the mixtures of aromatic amines can produce different toxicological effects on human body. In this project, we will employ spectroscopy, thermodynamics, HPLC, and molecular computing simulation methods to investigate the combined effect of mixed aromatic amines on human serum albumin (HSA)；to explore the mutual influence between different aromatic amines in the ligand-protein interaction process and obtain the composite effects of a variety of aromatic amine molecules on human serum albumin；to study the mechanism of interaction between HSA and aromatic amine mixtures in the composite system; to understand the molecular toxicity of aromatic amines in the metabolism and distribution process in the human body; to reveal the toxic denaturation mechanism of the combined environmental pollutants on biological macromolecules. The study on the combinational effect of aromatic amines as environmental pollutants on human serum albumin has access to obtain the true information of the accumulate, metabolism and toxic effects of aromatic amines in the human body, which has important significance either from the view of environmental protection or disease prevention and control. ..We expect to publish 4-6 papers in international SCI journals and graduate 2-3 students.

芳香胺类环境污染物大多具有致突变性与致癌性，并且往往以混合的形式暴露在自然环境之中，对人体健康构成极大威胁。针对芳香胺类化合物组成的混合物可产生不同的毒理学效应的特点，本项目利用光谱学、热力学、高效液相以及分子计算模拟等方法在微观分子水平研究多种芳香胺类与人血清白蛋白（HSA）之间的复合作用情况，考察复合型芳香胺与HSA的作用模式与结合机理以及对HSA结构的影响情况，深入探讨与蛋白作用过程中芳香胺化合物之间的交互影响情况，探究芳香胺类环境污染物在人体内与生物大分子相互作用的复合效应信息及多元体系复合作用机理，了解芳香胺类分子致毒的代谢分配过程并揭示其致毒变性机理。基于分子水平复合效应的研究能够获取芳香胺类环境污染物在体内蓄积、代谢及危害的真实信息，无论是从环保的角度还是从疾病如癌症预防和防治的角度都具有重要的实际意义。该工作预期在国际权威学术期刊发表论文4-6篇，培养研究生2-3名。

芳香胺类化合物是一类重要的化工产品，在染料、橡胶和制药等行业广泛应用，和人类的生产生活密切相关。长期的研究表明芳香胺类化合物具有致突变性和致癌性，对人类健康具有很大的威胁。本研究在微观分子水平系统研究了芳香胺类环境污染物与血清白蛋白相互作用的复合效应信息及作用机理，考察复合型芳香胺与血清白蛋白的作用模式与结合机理以及对血清白蛋白结构的影响情况，探讨与白蛋白作用过程中芳香胺化合物之间的交互影响情况，阐述芳香胺类分子致毒的代谢分配过程并揭示其致毒变性机理。结果发现，(1)芳香胺化合物与血清白蛋白的结合依赖于小分子的空间构象和生物大分子的溶液状态，不同结构的芳香胺化合物可能结合在血清白蛋白的不同位点，结合位点与结合模式的差异性是导致芳香胺化合物与血清白蛋白协同/拮抗作用的主要因素。(2)小分子的结合作用能够引起生物大分子空间构象的改变,尤其是血清白蛋白a-螺旋二级结构的含量降低和蛋白三级结构、聚集态结构的改变，而这种改变的程度与两者结合作用强度以及芳香胺的含量密切相关，芳香胺作用力强并且含量较大的情况容易造成血清白蛋白的不可逆变性，呈现出较为明显的分子毒理效应。这些研究结果从分子水平反映了芳香胺类环境污染物在体内蓄积、代谢及危害的真实信息，无论是从环保的角度还是从疾病如癌症预防和防治的角度都具有重要的实际意义。