我国作为农业大国,农药的大量使用引起的环境残留问题已日趋严重。几丁质合成抑制剂作为“二十一世纪”新型高效低毒农药得到了广泛使用,由于其高疏水性和难降解导致其在农药施用周边的环境中均有残留检出。同时,该类农药还可能通过各种途径在食物链中富集,进而引起非靶标生物出现不良生物效应,表现为畸形率升高、产卵率和存活率降低等。DNA作为生物体重要的遗传物质,外源化合物经过体内吸收可能会对其产生不利影响,如基因突变、染色体畸变、链断裂等,遗传物质的这些改变会对生物体产生重大影响。因此,研究几丁质合成抑制剂与DNA的相互作用具有十分重要的意义。本文利用紫外-可见分光光谱、荧光光谱分析技术,测定了八种苯甲酰脲类农药（伏虫脲、伏虫隆、双三氟虫脲、氟铃脲、虱螨脲、氟酰脲、氟啶脲和氟虫脲）以及一种噻二嗪类药物（噻嗪酮）与小牛胸腺DNA（ctDNA）之间的结合常数和结合位点数,判断药物与ctDNA之间作用模式和作用力类型,从分子水平探讨几丁质合成抑制剂中化学结构和作用模式的相关性,为环境暴露该类药物的非靶标生物遗传毒性风险评价提供基础数据。本文的主要研究内容及结果如下:1.在pH 7.4生理条件下,利用紫外光谱、荧光光谱分析技术,测定了8种苯甲酰脲类杀虫剂与ctDNA间的相互作用。结果发现含有不同取代基的药物与ctDNA结合能力随N-苯基芳环上取代基长度的增加而降低,其中氯氟取代苯甲酰脲类结合能力最高,氯氟烷氧基取代苯甲酰基类次之,氯氟苯氧基/吡啶氧基苯甲酰脲类则较低。通过计算药物与ctDNA间相互作用的热力学参数,发现苯甲酰脲类杀虫剂与ctDNA间相互作用主要依靠氢键和范德华力。2.通过DNA熔点测试、KI猝灭和盐效应实验,进一步探讨了不同取代基药物与ctDNA间的作用模式。其中伏虫隆、伏虫脲和氟铃脲三种药物以嵌插的方式与ctDNA结合,氟酰脲和氟虫脲以沟槽的方式与ctDNA结合,虱螨脲以静电的方式与ctDNA结合,而双三氟虫脲和氟啶脲均同时存在两种与ctDNA结合的方式,双三氟虫脲为嵌插和沟槽作用,氟啶脲则为沟槽和静电作用。3.以亚甲基蓝（MB）为分子探针,通过紫外、荧光光谱法研究生理条件下噻嗪酮与ctDNA结合模式,同时选取与DNA结合强度不同的四种典型金属离子(Cd2+、Co2+、Cu2+、Ni2+),探讨重金属对噻嗪酮与ctDNA结合作用的影响机制。结果表明噻嗪酮可以以嵌插方式与ctDNA结合,金属离子的存在不会影响噻嗪酮与ctDNA之间的作用模式,但少量Cu2+、Ni2+可能会协助噻嗪酮与ctDNA的作用,使结合常数呈现一定的增强,但高浓度时则会削弱噻嗪酮与ctDNA的结合;Co2+、Cd2+可能会与噻嗪酮竞争结合ctDNA上的结合位点,导致结合常数下降。
