蓝藻来源核苷类防污剂的发现：腺苷与2'-脱氧腺苷的抗生物附着功效、分子靶点及生态毒理评估

针对当前防污剂环境毒性高的问题，研究人员从蓝藻Leptothoe sp.中定向分离出腺苷(1)和2'-脱氧腺苷(2)，证实其对贻贝幼虫附着抑制EC50达6.63-8.74?μM且无致死效应，通过乙酰胆碱酯酶激活、蛋白质组学揭示其作用于纤毛运动与ATP代谢靶点，环境风险评估显示低累积性与低持久性，为绿色防污材料开发提供新方案。

　　

海洋生物附着是困扰海事工业的世界性难题，船舶和海洋设施表面附着的微生物、无脊椎动物和藻类不仅增加航行阻力、提高燃油消耗，还会加速结构腐蚀。虽然含铜或金属基质的杀菌涂料仍是当前主要防污手段，但其释放的毒性物质对海洋生态系统和人类健康构成严重威胁。随着欧盟《生物杀灭剂产品法规》(BPR)对防污剂环境安全性要求的日益严格，开发高效且生态友好的新型防污剂成为迫切需求。天然产物因其良好的生物可降解性和低环境毒性被视为理想替代源，其中蓝藻作为光合原核生物，具有卓越的生物合成潜力，能产生结构多样的生物活性物质，成为防污剂开发的重要资源宝库。

在这项发表于《Ecotoxicology and Environmental Safety》的研究中，葡萄牙研究团队从蓝藻Leptothoe sp. LEGE 181152中成功分离出两种具有显著防污活性的核苷类化合物——腺苷(adenosine, 1)和2'-脱氧腺苷(2'-deoxyadenosine, 2)，并系统评估了其防污效能、作用机制与环境安全性。

研究人员采用生物活性导向分离技术，通过真空液相色谱(VLC)、快速色谱和高效液相色谱(HPLC)等多级分离手段，从蓝藻甲醇提取物中精确定向分离活性成分。运用核磁共振(NMR)(包括¹H NMR、¹³C NMR、COSY、HMBC、HSQC)和质谱(ESI-MS)技术完成化合物结构解析。防污效能评估涵盖多物种层次：采用地中海贻贝(Mytilus galloprovincialis)幼体附着抑制实验评价宏观附着生物效应；选取5株海洋生物膜形成细菌和舟形藻(Navicula sp.)评估微观附着生物抑制活性；通过分子对接模拟化合物与乙酰胆碱酯酶(AChE)的相互作用；采用体外酶活实验测定对AChE和酪氨酸酶的影响；基于液相色谱-质谱联用(LC-MS/MS)的蛋白质组学分析揭示整体分子响应；通过卤虫(Artemia salina)和藤壶(Amphibalanus amphitrite)无节幼体致死实验评估急性毒性；利用EPI Suite?软件预测环境归趋参数。

3.1 生物导向分离与结构解析

通过多步生物活性导向分离，从活性最高的VLC馏分G2中成功分离出两个核苷类化合物。化合物1经光谱鉴定为腺苷([α]_D²³ -16.66)，ESI-MS显示[M+H]⁺ m/z 268，MS2特征碎片m/z 136对应腺嘌呤基团。化合物2确定为2'-脱氧腺苷([α]_D²³ +5.42)，[M+H]⁺ m/z 252，与化合物1相差16质量单位，¹H NMR显示C-2′位缺失羟基的特征信号(δ_H 2.81和2.42)。

3.2 防污活性评估

两种化合物对贻贝幼体附着抑制EC₅₀分别为6.63μM(1.77 μg/mL)和8.74μM(2.20 μg/mL)，均低于美国海军有效防污剂阈值(25 μg/mL)，且无致死效应(LC₅₀ > 200μM)。对舟形藻生长抑制显示浓度阈值效应，化合物2抑制活性(≈60%)高于化合物1(≈40%)，但对5株海洋细菌无显著抑制作用，表明其对真核生物具有选择性。

3.3 分子作用机制

3.3.1 AChE与酪氨酸酶活性

分子对接显示化合物与电鳗(AElectrophorus electricus)AChE(PDB:1C2O)结合能优于阳性对照pulmonarin A/B(-7.6/-7.8 vs -5.9/-6.8 kcal/mol)。化合物1与催化三联体(His-447)、外周阴离子位点(PAS)(Tyr-124/Tyr-341)、阴离子位点(Trp-86/Tyr-337)等形成氢键；化合物2与Ser-203/His-447、PAS(Tyr-124)等相互作用，并与Phe-338形成π-堆叠。体外酶活实验显示低浓度(≤25μM)促进AChE活性(增加≈30%)，高浓度(200μM)抑制活性(降低≈20%)，呈现激素效应。对酪氨酸酶活性无显著影响。

3.3.2 非靶向蛋白质组学

50μM化合物2处理组鉴定出167个差异表达蛋白(DEPs)，其中34个下调、133个上调。von Willebrand因子A结构域(vWFA)蛋白(A0A8B6C9L4)下调，可能影响足丝基质蛋白(PTMP1)功能；表皮生长因子样(EGF)结构域蛋白(A0A8B6CPN1)上调，可能补偿足丝蛋白(Mfp-2)生产障碍。功能富集分析显示核糖体组成、细胞骨架组织、纤毛运动(放射辐条头蛋白、tektin)、ATP代谢(ATP合酶、柠檬酸合酶、2-氧戊二酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶)等相关蛋白表达改变，表明化合物2引起全局应激响应。

3.4 环境毒性

3.4.1 体内效应

对目标生物(细菌、微藻、贻贝)无致死毒性，治疗比(LC₅₀/EC₅₀) >22.89-30.17。非目标生物实验中，藤壶无节幼体LC₅₀ >32μM，卤虫无节幼体在25-50μM无死亡率，证实低环境毒性。

3.4.2 计算机预测

EPI Suite?预测显示低辛醇-水分配系数(Log K_ow: -1.38/-0.71)、低有机碳-水分配系数(Log K_oc: 0.19/0.50)、低生物浓缩因子(BCF: 3.16 L/kg)，表明低生物累积性和环境持久性。好氧条件下可降解(数天至数周)，厌氧降解性因化合物而异。

该研究首次发现腺苷和2'-脱氧腺苷作为新型天然防污剂的巨大潜力。这两种核苷类化合物通过多靶点作用机制——包括调节AChE活性、影响纤毛运动相关蛋白表达、干扰ATP代谢过程——有效抑制贻贝幼虫附着和硅藻生长，同时对非目标生物表现出低毒性。其低生物累积性、低环境持久性和良好的生物可降解性符合欧盟BPR法规对环保型防污剂的要求。研究不仅揭示了核苷类化合物在防污应用中的新颖价值，更重要的是提供了从天然产物发现到环境风险评估的完整研究范式，为开发下一代绿色防污剂奠定了坚实基础。这些来源于蓝藻的核苷类化合物有望成为海洋防污涂料的新型环保添加剂，为解决海洋生物附着问题提供可持续解决方案。