手性丙溴磷与2-溴-4-氯苯酚对牛血清蛋白的立体选择性毒性机制：多尺度分子-细胞-生物评价

本研究针对手性农药丙溴磷及其代谢物2-溴-4-氯苯酚（2-Bromo-4-chlorophenol）的立体选择性毒性问题，通过多光谱分析、分子对接及斑马鱼实验，揭示了S-丙溴磷对牛血清蛋白（BSA）的α-螺旋结构破坏更强（α-螺旋含量降至52.8%），结合常数Ka达4.70×104?M?1，且对斑马鱼的半数致死浓度LC50（0.670?mg/L）和乙酰胆碱酯酶抑制率（86.64%）均显著高于R-异构体，为手性农药的食品安全风险评估提供了分子机制新视角。

　　

论文解读

在农业生产中，手性农药如丙溴磷（profenofos）因其高效杀虫特性被广泛应用，但其对非靶标生物的潜在毒性及环境残留问题日益凸显。尤其值得注意的是，丙溴磷的磷原子手性中心使其S-和R-异构体可能表现出截然不同的生物活性。更复杂的是，其代谢产物2-溴-4-氯苯酚（2-Bromo-4-chlorophenol）同样具有毒性，但两者的立体选择性相互作用机制尚未阐明。这一问题直接关系到农药残留的食品安全风险评估，亟需从分子层面揭示其毒性差异的根源。

安徽农业大学等机构的研究人员以牛血清蛋白（BSA）为模型蛋白，结合斑马鱼毒理实验，系统评估了S/R-丙溴磷及2-溴-4-氯苯酚的立体选择性毒性。研究发现，S-丙溴磷对BSA的α-螺旋结构破坏更显著（从53.6%降至52.8%），其结合常数K_a（4.70×10⁴?M^?1）高于R-异构体（4.66×10⁴?M^?1），而代谢物的结合能力最弱（4.23×10⁴?M^?1）。斑马鱼实验进一步证实，S-丙溴磷的急性毒性（LC₅₀?=?0.670?mg/L）和乙酰胆碱酯酶抑制率（86.64%）均显著高于其他化合物。该成果发表于《Food Chemistry》，为手性农药的食品安全标准制定提供了关键数据支撑。

关键技术方法
研究采用多光谱技术（荧光猝灭、圆二色谱）分析化合物与BSA的相互作用，通过分子对接模拟结合位点与作用力（如氢键、疏水作用），并结合斑马鱼体内实验（测定LC₅₀和乙酰胆碱酯酶活性）验证毒性差异。

研究结果

Interactions of chiral profenofos and 2-Bromo-4-chlorophenol with BSA
荧光猝灭实验显示，S/R-丙溴磷通过静态猝灭机制改变BSA微环境，最大发射峰红移约3?nm，而代谢物可能兼具静态与动态猝灭。圆二色谱表明，S-异构体诱导的α-螺旋含量下降更显著（52.8% vs. R-异构体的53.0%）。

Conclusion
分子对接揭示S-丙溴磷更易与BSA的Trp-213残基形成氢键，而代谢物主要依赖疏水作用。细胞实验证实S-异构体对HEK293细胞的增殖抑制率更高（p<0.05）。

意义与讨论
该研究首次从分子-细胞-生物多尺度阐明了丙溴磷立体选择性毒性的结构基础，其毒性规律（S>R>代谢物）为农药风险评估提供了新范式。尤其值得注意的是，代谢物2-溴-4-氯苯酚的毒性虽较低，但其与BSA的动态猝灭机制可能延长体内滞留时间，暗示长期暴露风险。研究成果对手性农药的监管政策制定具有重要指导价值。