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大量环境污染物严重威胁人体健康,其可通过改变生物体内表观遗传修饰形式和分布而产生毒性。酰胺酸类手性杀菌剂是目前世界上应用最为广泛的杀菌剂之一,其对生物体具有低毒毒性并且被认为无致癌性、致畸性和致突变性。聚氨酯塑料泡沫是一类由酰胺基(-NHCOO-)聚合成的高聚物,常被用于人类生活的必需品中。二者皆为与人类生产和生活戚戚相关的有机化学物质,并且被认为对人类健康无明显影响。但是作为人工合成有机化学物质,其对人类势必有着潜在的不利影响,比如改变DNA的表观遗传修饰。 本文以DNA甲基化为研究对象,分别以体外实验和体内实验,探讨了酰胺酸类手性杀菌剂和聚氨酯塑料泡沫的表观遗传毒性,并深入研究了酰胺酸类手性杀菌剂的表观遗传毒性机制。 综述酰胺酸类手性杀菌剂以及聚氨酯泡沫塑料的应用和研究现状、DNA甲基化的生物学功能及DNA异常甲基化与相关疾病发作的关系,总结了部分己知环境污染物(有机物、重金属、内分泌干扰物以及农药)对生物体DNA甲基化状态的影响。 选用具有手性结构的原始原料,经过手性合成的方法合成了酰胺酸类手性杀菌剂的单一对映体,得到的产物经液相色谱-质谱联用仪和核磁共振检测。合成产物的光学纯度均高达98%以上,为后续的实验提供优良的试剂,可更好的探讨其对生命体DNA甲基化的影响。 在体外实验,以lambdaDNA为底物,从两个方面研究了酰胺酸类手性杀菌剂(R,S)-甲霜灵、(R,S)-苯霜灵和(R,S)——呋霜灵的表观遗传毒性。首先研究了酰胺酸类手性杀菌剂对lambdaDNA整体甲基化的影响,实验结果表明,无三致作用的酰胺酸类杀菌剂可以造成DNA低甲基化的会影响而表现出不同程度的表观遗传毒性,并且该表观遗传毒性还呈现出对映选择性。在相同浓度下,苯霜灵的表观遗传毒性要大于甲霜灵和呋霜灵,其中呋霜灵的表观遗传毒性最小。对比两个不同的单体,S对映体的毒性要大于R对映体。S-甲霜灵、R-苯霜灵和S-苯霜灵均与表观遗传毒性存在剂量效应关系。该结果为以后的农药施用提供更全面的毒理学支撑。接着探索了30mM酰胺酸类手性杀菌剂对CpG二核苷酸位点的影响。本研究选用了五个具有高CpG二核苷酸位点含量lambdaDNA作为研究对象,并利用touchdown PCR扩增后直接对扩增产物进行测序的方法,并通过与空白对照组和阴性对照组进行对比,来确定CpG位点的甲基化状态。结果表明AACFs干扰甲基转移酶M.SssⅠ催化DNA甲基化的过程,造成CpG位点部分甲基化,并且这种干扰存在对映选择性。该结果进一步证实,酰胺酸类手性杀菌剂的表观遗传毒性是通过改变CpG位点甲基化的状态来实现的。 从酰胺酸类手性杀菌剂手性结构的特点,探索其影响DNA甲基化的机理。实验结果证实,酰胺酸类手性杀菌剂对DNA甲基转移酶活性的影响与其手性结构直接相关,即手性结构可抑制甲基转移酶活性。此外,结果还表明酰胺酸类手性杀菌剂手性中心可在酶促反应体系中失去质子而形成的中间态的碳负离子,该碳负离子可以被甲基化。我们推测中间态的碳负离子可能会通过消耗甲基而干扰甲基供体SAM的循环过程,造成生命体内SAM水平的降低,从而影响DNA的甲基化过程。 以黄粉虫线粒体DNA甲基化为对象,进行体内研究,探索了具有酰胺结构的聚氨酯泡沫塑料的表观遗传毒性。并以此得出在环境污染物胁迫下,环境污染物对线粒体DNA甲基化影响的一般结论。研究结果表明,正常的黄粉虫幼虫、蛹和成虫,其线粒体DNA呈完全未甲基化状态。在经过聚氨酯泡沫塑料喂养,线粒体DNA甲基化的状态和整体甲基化的水平发生改变,致使黄粉虫体内ATP浓度减小,即线粒体功能发生紊乱。此外,黄粉虫的变态发育是导致能量产生和DNA甲基化差异的一个因素。在受到外界环境污染物胁迫时,线粒体DNA会被迫甲基化,从而调控参与代谢过程和呼吸过程基因的表达。我们提出了线粒体DNA甲基化可能的机制,及其与线粒体功能存在的关系。