Ett team av forskare vid Ehime University avslöjade bindningsaffiniteterna för perfluoroalkylsubstanser (PFAS) till Baikal seal peroxisome proliferator-activated receptor α (PPARα) med in vitro- och in silico-metoder. Fyndet publicerades den 16 januari i den välrenommerade miljövetenskapliga tidskriften, Miljövetenskap och teknik .

PFAS, såsom perfluoralkylkarboxylater (PFCA) och perfluoralkylsulfonater (PFSA), är konstgjorda organiska kemikalier, som har upptäckts globalt i miljön, människor och vilda djur. På grund av deras miljöbeständighet, bioackumuleringsförmåga, och giftiga egenskaper, en av PFAS, perfluoroktansulfonsyra (PFOS), har internationellt reglerats av Stockholmskonventionen om långlivade organiska föroreningar (POP). Å andra sidan, inga bestämmelser från andra PFSA har implementerats över hela världen.

Bajkalsälen (Pusa sibirica), en sötvattensdäggdjursart, är ett topprovdjur som finns i Bajkalsjön, Ryssland. Det är exponerat för olika POPs som dioxiner, polyklorerade bifenyler (PCB), polybromerade difenyletrar (PBDE) och klororganiska bekämpningsmedel. Dessutom, vår forskargrupp har tidigare bestämt ackumuleringsnivåerna av olika PFAS i vävnaderna hos vilda Bajkalsälar, som var särskilt höga för PFOS, perfluorononansyra (PFNA) och perfluordekansyra (PFDA). Dock, de toxiska effekterna och riskerna med PFAS hos djur, särskilt det icke-modelliska vilda djurlivet, är inte helt förstådda.

I det här pappret, vi utvärderade bindningsaffiniteterna för PFAS med olika kolkedjelängder (C4-C11) till in vitro-syntetiserad Baikal-säl PPARa. Liknande experiment utfördes också för human PPARα och resultaten jämfördes med de för Bajkalsäl PPARα för att undersöka skillnader mellan arter i rollen av PPARα i toxiciteten av PFAS. PPARa är en medlem av den ligandaktiverade nukleära receptorsuperfamiljen. Detta receptorprotein deltar i regleringen av lipidmetabolismen i levern och är således involverat i levertumörer. Tidigare studier har undersökt potentialen hos PFAS för att aktivera mus, råtta, och human PPARa i in vitro reportergenanalyser, vilket tyder på störningen av PPARα-signalvägen av PFAS. Dock, det har inte undersökts om PFAS kan interagera med PPARα av sälar som faktiskt är kontaminerade med PFAS.

En kompetitiv bindningsanalys in vitro visade att sex PFCA och två PFSA band till in vitro-syntetiserad Baikal-säl PPARα på ett dosberoende sätt. PFOS, PFDA, PFNA, och perfluorundekansyra (PFUnDA) visade högre bindningsaffiniteter till Bajkalsäl PPARα än andra PFAS. Dessutom, i silico PPARa-homologimodellering förutspådde att det fanns två ligandbindande fickor (LBP) i Baikal-sälen PPARα och humana PPARα LBDs. Struktur-aktivitetssambandsanalyser antydde att bindningsstyrkan för PFAS till PPARα kan bero på LBP-bindande kavitetsvolym, vätebindningsinteraktioner, antalet perfluorerade kol, och hydrofobiciteten hos PFAS.

Jämförelse mellan arter av bindningsaffiniteter in vitro visade att Bajkalsäl PPARα hade en högre preferens för PFAS med långa kolkedjor än för human PPARα. In silico-dockningssimuleringarna antydde att den första LBP för Bajkalsäl PPARα hade högre affinitet än den för human PPARα; dock, den andra LBP av Bajkalsäl PPARa hade lägre affiniteter än den för human PPARa. Interaktionsenergierna för PFAS med Baikal-tätningen PPARα (första och andra LBP) bestämda med hjälp av in silico-dockningssimuleringar hade en signifikant negativ korrelation med deras bindningsaffiniteter bestämda med in vitro PPARα-bindningsanalyser.

Dessa resultat antydde att simulering i silico-dockning kan vara ett användbart verktyg för att screena potentiella ligander för tätningen PPARα. Så vitt vi vet, detta är det första beviset som visar skillnader mellan arter i bindningen av PFAS till PPARαs och deras struktur-aktivitetsrelationer. Dessa fynd uppmanar oss att införliva dessa in vitro- och in silico-metoder för att bedöma risken för PFAS hos sälarter.