抗污损活性物质丁烯酸内酯在靶标和非靶标海洋生物中的分子靶点及对非靶标物种潜在的环境危害评估

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41576140
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    75.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0604.生物海洋学与海洋生物资源
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Biofouling increases the weight, drag, and surface corrosion of vessels and block drainage pipelines, leading to substantially increased maintenance costs and huge economic losses to maritime industries. In the past, toxic antifouling compounds such as tributyltin (TBT) were added to marine paints to control biofouling. However, the devastating environmental impact of toxic antifouling compounds led to the prohibition of their use. There is an urgent need for environmentally friendly antifouling compounds and many natural marine products have been identified as potential candidates for antifouling compounds. However, the modes of actions of most candidate compounds unknown and thus, it is not sure if these so-called environmentally friendly compounds will be really safer than the existing antifouling compounds. We recently developed a promising low-toxic antifouling butenolide with very low acute toxicity against both target and non-target organisms, including micro-algae, crustaceans, and fish. Chronic exposure of marine medaka (Oryzias melastigma), to butenolide also showed the lower toxicity indicated by multiple sensitive biomarkers, increased energy production from lipid oxidation for activated detoxification and faster recovery from the toxic effects than a very popular antifouling compound SeaNine 211 (4,5-dichloro-2-n-octyl-4-isothiazolin-3-one, DCOIT) which mainly disrupted the endocrine homeostasis and tended to be an potent estrogenic mimic. Furthermore, we identified a thiolase as the potential binding target of the butenolide in one of the major fouling species Balanus amphitrite. We raised our hypothesis that the butenolide causes energy shortage in fouling organisms so that they cannot complete larval settlement and metamorphosis, an energy demanding process. The objectives of the present proposal are:..1. To verify butenolide targets lipid oxidation in the target species Balanus amphitrite by characterization the interaction between the butenolide and the thiolase using Top-down and Bottom-up proteomic analysis;..2. To study the effect of butenolide and DCOIT on steroidogenic pathway in the non-target species O. melastigma using comparative proteomics and transcriptomics;..3. To evaluate the bioaccumulative potential and metabolic kinetics of the butenolide and DCOIT in the non-target species O. melastigma...We anticipate that our results will further demonstrate the effectiveness and environmental safety of the butenolide; enable us to compare the effect and molecular targets of the butenolide and DCOIT in both the target and non-target species; more importantly, if our hypothesis is correct, a new screening platform targeting the lipid oxidation of larvae may be established to search for more environmentally friendly antifouling compounds.
生物污损会增加船体自重和阻力,加快表面的腐蚀和堵塞进水管,给海洋产业带来巨大经济损失。有机锡抗污损涂料因其环境毒性已被禁用,我们亟需从海洋天然产物中寻找环境无害而高效的抗污损涂料。然而由于化合物活性机制未明,无法肯定它们就比现有的防污剂更安全有效。我们开发出高效低毒的防污化合物butenolide。它对靶标及非靶标生物毒性比DCOIT低,抑制作用可逆,在靶标生物中的作用靶点为thiolase,我们推断它通过干扰幼虫附着变态所需的能量代谢起作用。我们将运用BOTTOM-UP和TOP-DOWN分析来证明它对藤壶脂质氧化的作用; 应用蛋白质组学和转录组方法研究它和DCOIT对青鳉鱼类固醇代谢途径的影响; 评估它和DCOIT在青鳉鱼体内的生物积累性和代谢。通过比较它和DCOIT对靶标及非靶标生物的活性及其作用靶点验证它的高效低毒;并建立以幼虫脂质氧化为参照的环境友好防污损化合物筛选新方法。

结项摘要

生物污损会增加船体自重和阻力,加快表面的腐蚀和堵塞进水管,给海洋产业带来巨大经济损失。有机锡抗污损涂料因其环境毒性已被禁用,我们亟需从海洋天然产物中寻找环境无害而高效的抗污损涂料。然而由于化合物活性机制未明,无法肯定它们就比现有的防污剂更安全有效。我们前期开发出高效低毒的防污化合物butenolide,该化合物具有高效、对靶标及非靶标生物毒性比DCOIT低,抑制作用可逆等优点。本课题继续延续对丁烯酸内酯的研究,以DCOIT为阳性对照,主要对其在环境中的生物降解及对非靶标生物的作用机理及毒性风险进行详细的研究,从而评价其生态环境风险。本项目取得了一系列重要的研究成果:1)在目标物种生物膜中,通过多组学分析丁烯酸内酯对生物膜形成抑制作用机理。 2)应用蛋白质组学和转录组方法研究丁烯酸内酯以及其参照物DCOIT对非目标物种海洋青鳉鱼Oryzias melastigma的脂质氧化和其他的能量代谢途径的影响。3) 评估丁烯酸内酯对非目标物种海洋青鳉鱼的环境毒性风险,建立一套完整的防污剂的环境风险评估体系,这一套环境风险评估体系的建立,对以后抗污损活性物质的商品化过程具有显著指导意义。本项目根据研究目标和计划开展了大量的研究工作,于执行期间已在Env Sci Tech、ACS Sustainable Chemistry & Engineering、Biofouling等杂志发表了10篇SCI论文、取得的研究成果建立已丁烯酸内酯为标准的抗污损活性物质的生态风险评价平台。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Paenialvin A–D, four peptide antibiotics produced by Paenibacillus alvei DSM 29
Paenialvin A–D,由肺类芽孢杆菌 DSM 29 产生的四种肽抗生素
  • DOI:
    10.1038/s41429-017-0001-3
  • 发表时间:
    2018-05
  • 期刊:
    The Journal of antibiotics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jia Meng;Zheng Zhong;Pei-Yuan Qian
  • 通讯作者:
    Pei-Yuan Qian
Chronic Exposure of Marine Medaka (Oryzias melastigma) to 4,5-Dichloro-2-n-octyl-4-isothiazolin-3-one (DCOIT) Reveals Its Mechanism of Action in Endocrine Disruption via the Hypothalamus-Pituitary-Gonadal-Liver (HPGL) Axis
海洋青鳉(Oryzias melastigma)长期暴露于 4,5-二氯-2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮(DCOIT)揭示了其通过下丘脑-垂体-性腺-肝脏扰乱内分泌的作用机制。
  • DOI:
    10.1021/acs.est.6b01137
  • 发表时间:
    2016-04-19
  • 期刊:
    ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Chen, Lianguo;Zhang, Weipeng;Qian, Pei-Yuan
  • 通讯作者:
    Qian, Pei-Yuan
Review on Molecular Mechanisms of Antifouling Compounds: An Update since 2012.
防污化合物分子机制研究进展:2012年以来的更新
  • DOI:
    10.3390/md15090264
  • 发表时间:
    2017-08-28
  • 期刊:
    Marine drugs
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Chen L;Qian PY
  • 通讯作者:
    Qian PY
Optimization of antifouling coatings incorporating butenolide, a potent antifouling agent via field and laboratory tests
通过现场和实验室测试优化含有丁烯内酯(一种有效的防污剂)的防污涂料
  • DOI:
    10.1016/j.porgcoat.2017.04.014
  • 发表时间:
    2017-08-01
  • 期刊:
    PROGRESS IN ORGANIC COATINGS
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Chen, Lianguo;Xia, Chuanhai;Qian, Pei-Yuan
  • 通讯作者:
    Qian, Pei-Yuan
Macrocyclic colibactin induces DNA double-strand breaks via copper-mediated oxidative cleavage
大环大肠杆菌素通过铜介导的氧化裂解诱导 DNA 双链断裂
  • DOI:
    10.1038/s41557-019-0317-7
  • 发表时间:
    2019-10-01
  • 期刊:
    NATURE CHEMISTRY
  • 影响因子:
    21.8
  • 作者:
    Li, Zhong-Rui;Li, Jie;Qian, Pei-Yuan
  • 通讯作者:
    Qian, Pei-Yuan

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其他文献

蕾二岐灯芯柳珊瑚无毒抗附着活性八放烷二萜的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    中国化学会第28届学术年会第6分会场摘要集
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙见凡;雷辉;钱培元;刘永宏
  • 通讯作者:
    刘永宏
香港近岸海域营养盐结构特征及其对浮游植物生长的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    海洋与湖沼
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋秀贤;俞志明;殷克东;钱培元
  • 通讯作者:
    钱培元
Competition among dinoflagellate Alexandrium tamarense,Rahidophyte Heterosigma carterae and Diatom Skeletonema costatum under different combination of temperature and Salinity
不同温度和盐度组合下甲藻亚历山大藻、甲藻异形藻和中肋硅藻的竞争
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Chinese Journal of Oceanology and Limnology
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    --
  • 作者:
    颜天;周名江;钱培元
  • 通讯作者:
    钱培元
国际海底区域矿产资源相关环境问题与管理进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国有色金属学报
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    --
  • 作者:
    高岩;孙栋;黄浩;王春生;钱培元;王宗灵;史先鹏;宋成兵
  • 通讯作者:
    宋成兵
Understanding the effects of nutrients on toxin production in Alexandrium Tamarense
了解营养物质对塔玛亚历山大藻毒素产生的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Harmful Algal Blooms
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    于仁成;周名江;钱培元;李钧;颜天;傅萌
  • 通讯作者:
    傅萌

其他文献

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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

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          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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