四环素抗性基因在天然水中的光降解途径和机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21707017
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    28.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0604.水污染与控制化学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

It is of great significance for the ecological risk assessment of antibiotic resistance genes (ARGs) to investigate their environmental degradation behaviors. ARGs can undergo environmental degradation in natural water. However, the detailed degradation pathways are still unclear, and the degradation reaction mechanisms need to be revealed. Thus, in this project, the frequently detected tetracycline resistance genes are selected to determine the photochemical degradation kinetics and products in natural water by employing the experimental determination and quantum chemistry calculation. The direct photochemical degradation, and photo-induced oxidation kinetics and products will also be determined to investigate the degradation pathways of these ARGs in natural water. The reaction pathways of DNA bases will be calculated with quantum chemistry methods to elucidate the photo-reactive regions of tetracycline resistance genes. And quantum mechanics/molecular mechanics (QM/MM) methods will be used to elucidate the reaction pathways of the reactive regions on tetracycline resistance genes. The degradation reaction mechanisms of tetracycline resistance genes will be revealed with the experimental and computational results. The project can provide a foundational tool for the study on the environmental degradation of ARGs, and provide scientific basis for ecological risk assessment of ARGs.
研究抗生素抗性基因(ARGs)在水环境中的降解行为对评价其生态风险具有重要意义。ARGs在天然水中可以发生降解,但具体的降解途径还不清楚,降解反应机制还有待揭示。本项目拟采用光照实验测定和理论计算相结合的研究方法,选取水体中经常被检出的四环素抗性基因为目标,测定其在天然水中的光化学降解动力学和产物,并测定四环素抗性基因在水中的直接光降解和光氧化降解动力学和产物,阐明四环素抗性基因在天然水中的光降解途径;基于量子化学方法计算DNA碱基的光降解反应路径,阐明四环素抗性基因的光活性位点,基于量子力学/分子力学(QM/MM)方法计算四环素抗性基因DNA模拟结构的光降解反应路径,揭示四环素抗性基因在天然水中的光降解反应机制。本项目可为环境中ARGs的降解行为研究提供可借鉴的方法,为ARGs的生态风险评价提供科学依据。

结项摘要

抗生素和抗生素抗性基因(ARGs)的环境行为及风险评价已经成为环境化学领域的研究热点问题之一。本项目围绕四环素耐药基因(Tc-ARG)在太阳光照射的表层水中的传播扩散行为开展了系统研究。基于实验室模拟光照实验研究了Tc-ARG在水中的光降解途径,发现其可以发生直接光解及羟基自由基(•OH)参与的氧化降解。Tc-ARG的光降解使其转化效率显著降低。溶解性有机质(DOM)可以促进Tc-ARG的光降解并进一步抑制其水平转移。基于四种脱氧核苷(dA, dT, dG和dC)的降解结果可知,Tc-ARG的降解主要归因于dG的降解,8-羟基-2-脱氧鸟苷(8-oxo-dG)是主要的氧化产物。以DNA基础单元碱基(A, T, G和C)和双碱基(G-C)为目标,实验和量子化学计算相结合研究了Tc-ARG的光降解微观机理。发现4种碱基均可以通过不饱和键上的加成和摘取氢两种途径发生和•OH的氧化反应;G和T可以发生单线态氧(1O2)引发的氧化降解。G-C和•OH首先发生加成反应,进而发生OH-或•OH参与的二次反应,经氢转移过程生成8-oxo-dG。模拟光照实验结果显示四环素耐药菌(Tc-ARB)在光照条件下可以发生快速光失活,且光照对四环素耐药性表达有特异的抑制作用。直接光照和后续产生的活性氧物种(ROS)引发的细胞膜损伤是Tc-ARB光失活的主要原因。细胞膜上四环素特异外排泵的破坏是光照抑制四环素耐药性表达的内在机制。四环素的存在可以通过对Tc-ARB的选择压力作用抑制Tc-ARB的光失活。DOM可以促进Tc-ARB的光失活且进一步抑制四环素耐药性的表达。四环素类抗生素(土霉素为例)不仅可影响Tc-ARB的光失活,其本身在表层水中也可以发生光降解,且其光解受到DOM、pH值、离子强度和卤素离子的影响。DOM在Tc-ARG的光降解和Tc-ARB的光失活过程中均发挥重要作用。研究了DOM光致生成其激发三线态、1O2和•OH的预测模型和机理,发现所构建的QSAR模型可以用于实际DOM生成光活性物质量子产率的定量预测和机理解释,有助于深入阐明DOM对Tc-ARG光降解和Tc-ARB光失活的影响机理。本项目研究成果可为环境中ARGs的降解行为研究提供可借鉴的方法,为ARGs的生态风险评价提供科学依据。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Unveiling the important roles of coexisting contaminants on photochemical transformations of pharmaceuticals: Fibrate drugs as a case study
揭示共存污染物对药物光化学转化的重要作用:以贝特类药物为例
  • DOI:
    10.1016/j.jhazmat.2018.06.068
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Hazardous Materials
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Zhang Ya-nan;Zhou Yangjian;Qu Jiao;Zhao Jianchen;Lu Ying;Li Chao;Chen Jingwen;Xie Qing;Peijnenburg Willie J. G. M.;Peijnenburg Willie J. G. M.;Qu J
  • 通讯作者:
    Qu J
Continuous flow electrosorption-microbial fuel cell system for efficient removal of oxytetracycline without external electrical supply
连续流电吸附-微生物燃料电池系统,无需外部电源即可高效去除土霉素
  • DOI:
    10.1016/j.biortech.2019.121751
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Bioresource Technology
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Zhao Wenjun;Qu Jiao;Zhou Yangjian;Zhao Jianchen;Feng Yong;Guo Cuicui;Lu Ying;Zhao Yahui;Peijnenburg Willie J G M;Zhang Ya nan
  • 通讯作者:
    Zhang Ya nan
Phototransformation of 2,3-Dibromopropyl-2,4,6-tribromophenyl ether (DPTE) in Natural Waters: Important Roles of Dissolved Organic Matter and Chloride Ion
天然水中 2,3-二溴丙基-2,4,6-三溴苯醚 (DPTE) 的光转化:溶解有机物和氯离子的重要作用
  • DOI:
    10.1021/acs.est.8b03258
  • 发表时间:
    2018-09-18
  • 期刊:
    ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Zhang, Ya-nan;Wang, Jieqiong;Xie, Qing
  • 通讯作者:
    Xie, Qing
Development of a quantitative structure-activity relationship model for mechanistic interpretation and quantum yield prediction of singlet oxygen generation from dissolved organic matter
开发定量构效关系模型,用于溶解有机物产生单线态氧的机理解释和量子产率预测
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2019.136450
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Science of the Total Environment
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Zhao Jianchen;Zhou Yangjian;Li Chao;Xie Qing;Chen Jingwen;Chen Guangchao;Peijnenburg Willie J. G. M.;Zhang Ya-nan;Qua Jiao
  • 通讯作者:
    Qua Jiao
Insights into degradation pathways and toxicity changes during electro-catalytic degradation of tetracycline hydrochloride
深入了解盐酸四环素电催化降解过程中的降解途径和毒性变化
  • DOI:
    10.1016/j.envpol.2019.113702
  • 发表时间:
    2020-03-01
  • 期刊:
    ENVIRONMENTAL POLLUTION
  • 影响因子:
    8.9
  • 作者:
    Liu, Haiyang;Qu, Jiao;Zhang, Ya-nan
  • 通讯作者:
    Zhang, Ya-nan

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

北太平洋大洋钻探研究进展 −古海洋与古气候
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    海洋地质与第四纪地质
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张亚南;仲义;陈艇;赵德博;王敦繁;盖聪聪;姜兆霞;蒋晓东;刘青松
  • 通讯作者:
    刘青松
一种高效的OpenFlow流表拆分压缩算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    小型微型计算机系统
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姜腊林;张亚南;熊兵
  • 通讯作者:
    熊兵
盲肠灌注丙酸对生长猪结肠黏膜基因表达的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    动物营养学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈慧子;张亚南;余凯凡;朱伟云
  • 通讯作者:
    朱伟云
凉血潜阳药物对寻常性银屑病血热证患者程序性死亡蛋白-1及其配体影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    世界临床药物
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐蓉;缪晓;李欣;陈洁;张亚南;李斌
  • 通讯作者:
    李斌
润滑油温度变化速率影响因素的灰色关联分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    太原科技大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张笑天;王建梅;张亚南;苗克军
  • 通讯作者:
    苗克军

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

张亚南的其他基金

表层海水中新型卤代污染物光化学生成机理研究
  • 批准号:
    22176030
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    60 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码