全氟类化合物与人类肝脏型脂肪酸结合蛋白的相互作用及毒性机制研究

Poly-/perfluoroalkyl substances (PFASs), which have been manufactured for more than 50 years, are comprised of a diverse group of chemicals used in a variety of specialized consumer and industrial products. Although the effect on health from long-term environmental PFAS exposure is still unknown, given the ubiquitous presence and persistence of these chemicals and the toxicity observed in experimental animals, these environmental contaminants might present a health risk to human and wildlife and have garnered intense scientific interest. We propose a various approach involving fluorescence spectroscopy, MALDI-QqTOF MS, HPLC/MS/MS, and siRNAs to investigate PFASs interaction with L-FABP and to reveal the molecular mechanism of L-FABP mediated hepatotoxicity. Our project aims to 1) clone, express and purify human L-FABP and mutations, 2) determine noncovalent interaction of PFASs with human L-FABP, 3) explore the roles of non-peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs) pathways in PFASs-induced hepatotoxicity, and 4) identify the key amino acids of L-FABP involved in the antioxidant effect by MALDI Qq TOF MS and investigate the mechanism and efficiency of recombinant L-FABP antioxidant property. Our project will yield new insight into toxic responses to PFASs with covalent binding of L-FABP and delineate the cross-talk within various pathways, espcially, non-PPARs pathways. Our results will also provide important information for assessing health risks to human exposed to PFASs.

全氟和多氟烷基化合物（PFASs）是一类新型持久性有机污染物，PFASs对生态环境和人体健康的影响受到普遍关注。本项目拟以PFASs（重点关注代表性化合物PFOA和PFOS）为研究对象，通过分子克隆方法表达和纯化人L-FABP蛋白及其突变体，研究PFASs同L-FABP相互作用的分子机制，揭示PFASs的链长和功能基团（羧基和磺酸基）在同L-FABP结合中扮演的角色；通过siRNAs干扰等分子生物学技术，采用人肝脏细胞系研究L-FABP的非PPAR依赖性的调控途径；研究L-FABP在PFASs诱导的氧化应激中的保护作用，鉴定L-FABP蛋白质发挥抗氧化作用的氨基酸残基。研究结果将为正确评估PFASs类持久性污染物对人体健康的影响打下良好基础，为PFASs管理策略的制定和替代品研究提供科学依据。

全氟和多氟烷基类化合物（PFASs）是一类新型持久性有机污染物。其结构类似于脂肪酸，易于同蛋白质发生相互作用。肝脏脂肪酸结合蛋白（FABPs）具有重要生物学功能。然而，PFASs同人L-FABP等蛋白相互作用的机制尚不清楚。本项目以PFASs为研究对象，通过表达和纯化人L-FABP蛋白，采用荧光替换、等温滴定等手段和方法，获得以下创新性结果：（1）发现hL-FABP的内外两个结合位点均可以结合PFASs，其中R122和N111在其结合过程中起关键作用。（2）发现多种替代品（如HFPO-TA和6:2 Cl-PFESA）与hL-FABP结合能力较PFOA、PFOS更强，其机制是氧杂型替代品骨架中插入的数个O原子，使分子结构发生空间扭曲，分子尾部与hL-FABP的结合发生改变。（3）PFASs及替代品暴露HL7702细胞后，细胞均出现增殖现象，替代品与PFOA、PFOS促增殖机制不同。（4）揭示PFOA、PFOS及其替代品与人血清白蛋白（HSA）相互作用机制。HSA同脂肪酸结合有7个位点（编号1-7）。通过离体克隆表达纯化蛋白结构域，发现FOA、PFOS及其替代品同蛋白结合最强的分别为区域I（包括位点3和6）及区域II（位点2）（n:2 PFESA），对于相同位点，PFAS及替代品的结合能力随链长增加而增强。（5）体外表达纯化hPPARα、rPPARα及RXRα蛋白，从蛋白结合角度分析了PFAS激活人与大鼠PPARα能力差异的机制。发现PFAS对人与大鼠PPARα的结合能力无种属差异，其激活效应差异可能是由细胞内基因拷贝数的差异发挥主要作用。.研究结果为正确评估PFASs类持久性污染物的肝脏毒性和对人体健康的影响打下良好基础，为PFASs管理策略的制定和替代品研究提供科学依据。相关研究结果共发表SCI论文7篇，培养博士研究生3名，硕士研究生1名。