应用量子化学方法对羟基多溴代联苯醚的pKa预测和内分泌干扰效应的机制研究

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基本信息

  • 批准号:
    21207119
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0607.环境毒理与健康
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

Recently hydroxylated polybrominated diphenyl ethers (HO-PBDEs) have caused increasing environmental concern because they have been detected in the blood of fish, birds, and mammalian species and even in the abiotic environment. These chemicals contain one or more ionizable hydroxyl group(s), whose dissociation constants (pKa) could govern their partitioning in different environmental media and organisms, and then influence their potential biological activities. However there is lack of experimental pKa values for these chemicals. Furthermore, it has been shown that most of HO-PBDEs have endocrine disrupting effects, and yet the mechanism is not clear. Thus the aim of our research is to develop a quantum chemical method to estimate the pKa of HO-PBDEs from their neutral molecular structures by employing electronic structure properties-local molecular descriptors. The prediction performance of quantum chemical models will be comparatively analyzed with commercial software ACD and SPARC to develop consensus model strategy for pKa computation. Furthermore, the model performance will be validated by experimental pKa values. Basing on the pKa values, quantitative structure activity relationship (QSAR) models for estrogen disrupting effects and thyroid disrupting effects of HO-PBDEs will be developed employing local molecular descriptors. The molecular mechanism of HO-PBDEs for different hormone disruption effects will also be analyzed by the molecular simulation of several selected HO-PBDEs compounds. The results of this research could provide important physicochemical properties of HO-PBDEs for their ecological risk assessment.
目前在很多环境介质和生物体内都检测到了新兴的有机污染物羟基多溴代联苯醚(HO-PBDEs),引起了环境科学界的广泛关注。这类化合物含有可解离的羟基基团,其酸碱解离常数(pKa)会影响它们在环境介质和生物体内的分配行为,进而影响它们潜在的生物活性。然而,目前pKa实验值尚未有报道。此外,很多研究证实了HO-PBDEs分子具有内分泌干扰效应,但作用机制尚不明确。本研究拟采用量子化学方法计算电子结构性质参数-局域分子描述符,估算HO-PBDEs的pKa值,进一步与商业软件ACD和SPARC的计算结果结合建立pKa的共识模型,并使用实验测定值进行验证。在此基础上,建立HO-PBDEs分子的雌激素和甲状腺激素效应的定量结构性质-活性关系模型(QSAR),并选择案例化合物进行分子模拟,明确HO-PBDEs化合物对不同激素的活性干扰机制。该研究结果将为这类物质的生态风险评价提供基础数据和理论依据。

结项摘要

目前在很多环境介质和生物体内都监测到了新兴有机污染物羟基多溴代联苯醚(HO-PBDEs),引起了环境科学界的广泛关注。因其含有可解离的羟基基团,pKa成为影响该类化合物在环境介质和生物体内分配进而影响其潜在生物活性的重要参数。但目前pKa实验测定值十分有限。此外,很多研究证实HO-PBDEs分子具有内分泌干扰效应,但作用机制尚不明确。本研究使用量子化学方法,设计并计算了一类新的电子结构性质参数-局域分子结构描述符,构建了能够计算该类化合物pKa值的性能良好的预测模型,并通过描述符的物理化学意义解释了影响化合物解离过程的电子和能量信息。在此基础上,使用In Silico方法揭示了HO-PBDEs化合物内分泌干扰效应的分子作用机制,并构建了预测PBDEs及其代谢产物的正辛醇-水分配系数和正辛醇-空气分配系数的QSPR模型。本研究结果一方面可以为该类化合物的生态风险评价和环境归趋研究提供重要的基础数据,另一方面有助于我们深入理解该类化合物的有害结局路径,也为研究HO-PBDEs与其他生物大分子的相互作用提供思路,将会推动该类化合物的毒理学研究进展。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Branched platinum-on-palladium bimetallic heteronanostructures supported on reduced graphene oxide for highly efficient oxygen reduction reaction
还原氧化石墨烯负载的支化铂-钯双金属异质纳米结构用于高效氧还原反应
  • DOI:
    10.1016/j.jpowsour.2014.09.052
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Journal of Power Sources
  • 影响因子:
    9.2
  • 作者:
    Li Shan-Shan;Zheng Jie-Ning;Wang Ai-Jun;Tao Fang-Lei;Feng Jiu-Ju;Chen Jian-Rong;Yu Haiying
  • 通讯作者:
    Yu Haiying
基于DFT方法建立多溴代联苯醚代谢产物的正辛醇-水分配系数的预测模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    科学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈伟;陈建荣;林红军;洪华嫦
  • 通讯作者:
    洪华嫦
有机小分子化合物解离常数pKa的预测研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    科学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    袁泉;陈建荣;林红军;洪华嫦
  • 通讯作者:
    洪华嫦
Electrochemical determination of bisphenol A with a glassy carbon electrode modified with gold nanodendrites
金纳米枝晶修饰玻碳电极电化学测定双酚A
  • DOI:
    10.1007/s00604-014-1377-4
  • 发表时间:
    2015-02-01
  • 期刊:
    MICROCHIMICA ACTA
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Chen, Wan-Yi;Mei, Li-Ping;Yu, Haiying
  • 通讯作者:
    Yu, Haiying
多溴代联苯醚及其代谢产物的正辛醇-空气分配系数的预测模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    浙江师范大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁淳淳;袁泉;林红军;陈建荣
  • 通讯作者:
    陈建荣

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  • 发表时间:
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  • 通讯作者:
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  • 作者:
    姚亭吉;温家乐;张宁;于海瀛;马广才
  • 通讯作者:
    马广才

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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]
      
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