基于3D-QSAR和分子对接的PCBs迁移和生物降解特性研究

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:passtestall
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多氯联苯(Polychlorinated biphenyls,PCBs)是环境持久性有机污染物(Persistent organic pollutants,POPs)之一,具有稳定性、高毒性、环境持久性、生物累积性、长距离迁移性等特点。PCBs的全球迁移性加大了其在环境中降解的难度,持久性和残留性使得其在环境中长期存在,难以降解。因此,本文利用三维定量构效关系(3D-QSAR)模型和分子对接技术对PCBs的全球迁移和生物降解进行了研究。对于PCBs全球迁移,本文利用比较分子立场分析法(CoMFA)和比较分子相似性指数分析法(Co MSIA)两种方法建立3D-QSAR模型,对209种PCBs的KOA值进行预测以及对PCBs所拥有的Cl原子个数与各Cl原子下PCBs的log KOA平均值进行相关性分析,并对PCBs全球范围内的迁移能力进行研究。结果表明,两种方法所建立的3D-QSAR模型都能很好的预测209种PCBs的KOA值,两个模型的结果均表明静电场对PCBs的KOA值影响最大,立体场和疏水场次之,氢键场对其没有影响;静电场中,在PCBs的一些位置适当引入一些正电基团可显著降低PCBs的KOA值,减少其迁移能力;随着PCBs的Cl原子数的增多,其KOA值也随之增加,相关文献也证实了PCBs KOA值越大,其全球范围迁移能力越强。此外,运用分子对接方法将9种Bph A(1ULJ,1WQL,2YFJ,2YFL,2GBX,2XSH,2E4P,3GZX,3GZY)分别与209种PCBs进行对接。利用Pearson相关性分析,研究结合能与PCBs四大特性之间的相关性并将209种PCBs的结合能与分子结构参数建立3D-QSAR模型,从分子内部解释结合能与分子特性之间的相关关系,在提高PCBs降解效率的同时,降低其全球迁移性。结果表明,9种不同Bph A中,2GBX对PCBs的降解效率最高;结合能与PCBs的分子量、KOA、BCF、t1/2都具有极显著的正相关关系,而与IC50相关性不显著;3D-QSAR模型表明静电场对结合能值的影响最大,相关文献可证明静电场对KOA、BCF、t1/2值的影响最大,表明分子结构对PCBs的结合能、KOA、BCF和t1/2的影响是一致的;静电场中,在3’号位上引入负电性基团或在3号位上引入正点性基团可同时减少PCBs的结合能和KOA、BCF、t1/2值,从分子内部解释结合能与PCBs的KOA、BCF、t1/2具有一定的正相关性。同时,在PCBs的一些位置引入一些基团,不仅可以增强PCBs的生物降解能力,而且可以降低其自身的全球迁移能力。本文通过3D-QSAR模型的建立及其较高的预测能力为今后研究PCBs在全球范围内的迁移规律和PCBs的同系物及衍生物的KOA预测提供理论支撑。同时,PCBs结合能的减少可提高自身的降解效率,KOA、t1/2和BCF的减少可降低PCBs在环境中的行为,对于更好的研究生物降解PCBs具有重要意义。
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