《PAHs對抗生素抗性質粒的物理性損傷及機制》是康福星為項目負責人，南京農業大學為依託單位的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：PAHs對抗生素抗性質粒的物理性損傷及機制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：康福星
- 依託單位：南京農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
多環芳烴（PAHs）與抗生素抗性質粒（Arps）常共存於環境中，危害人群健康和生態安全，PAHs-Arps複合污染的風險已引起學界關注。弄清PAHs與Arps間的互動作用是闡釋其複合污染的前提。已證實，PAHs能影響普通DNA內氫鍵、鹼基對芳香環堆積力、鹼基間范德華力，使其發生物理性損傷。然而迄今，關於複合污染背景下PAHs對Arps的物理損傷，相關研究鮮有報導。本項目以常見PAHs和Arps為目標污染物，擬採用微滴定、基因操作等試驗方法，利用譜學、計算化學、原子力學等分析技術，在弄清兩者互作方式的基礎上，系統地揭示PAHs對Arps的物理性損傷規律；研究Arps內抗性基因的轉錄與表達，找出其損傷程度與基因表達水平間內在聯繫，評估其損傷的生物學效應，綜合性地闡釋Arps損傷的機制。成果可為深入揭示PAHs-Arps複合污染原理提供理論基礎，對防治其複合污染、保障生態安全具有重要意義。
結題摘要
多環芳烴（PAHs）與抗生素抗性質粒（Arps）常共存於環境中，危害人群健康和生態安全，弄清PAHs與Arps間的相互作用是闡釋其複合污染的前提。本項目利用譜學、計算化學、原子力學等分析技術，系統地揭示PAHs對Arps的物理性損傷規律。首先，通過使用固相萃取和計算化學的方法，研究了模型化合物菲與四種基因鹼基的相互作用規律，揭示了它們之間的分子驅動機制。在pH7.0條件下，腺嘌呤與菲間的引力較弱，而鳥嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶對菲的線性係數約等於1.0，屬於分配作用，親和力較高。酸性條件有利於腺嘌呤對菲的結合（分配，1/n = 1），但不利於胸腺嘧啶與菲的結合。中性或鹼性條件下，由於胞嘧啶和胸腺嘧啶存在羰基取代基，作為電子給予體含氧嘧啶脫質子化，表面負電性增強，則整個分子極化減弱，平面л電子更易於與菲弧角位碳原子發生“吸電子-贈電子”作用，親和作用增強。紅外光譜和弱力等值面分析表明，鳥嘌呤和腺嘌呤通過兩組CN環（CN六環和五環）同時與菲的兩個毗鄰苯核發生л-л相互作用；而兩類嘧啶僅通過分子平面與菲弧角位置的碳原子發生“贈電子-吸電子”靜電引力作用。能量計算的結果表明基因鹼基作用位點的預測結果是可信的，屬於自發的非共價鍵成因的物理結合過程。其次，我們進一步探討了廣泛存在於環境中、具有代表性的多環芳烴菲、芘和苯並苝與質粒pUC19的相互作用規律。結果表明，具小分子尺寸的菲更易於與Arps形成鬆散的團狀“Arps-PAHs”複合物，造成Arps內部抗生素抗性基因轉換效率的降低。體外轉錄實驗表明，基因轉換效率的降低是由於PAHs抑制劑抑制了抗生素抗性基因DNA片段到RNA的轉錄。螢光微滴定、紅外光譜和理論計算模型的綜合研究顯示，Arps內的腺嘌呤與小分子尺寸的菲和芘之間擁有更強的結合能力；其引力依賴於л-л引力作用。其結合能的變化表明，構建的CT鹼基模型和小分子芳香烴之間主要通過非共價的物理吸附相結合。該研究將為深入揭示芳香烴的基因污染提供理論基礎，對於防治芳香烴污染、保障生態安全有重要意義。
