基于剂量依赖性酵母功能基因组学解析苯并三唑类紫外线稳定剂的早期分子毒性机制

针对苯并三唑类紫外线稳定剂(BUVSs)毒性机制不明及结构类似物差异不清的问题，研究人员通过剂量依赖性酵母功能基因组学(DYFGA)系统评估11种BUVSs的生物效价，发现其毒性强度与结构复杂度及logKow正相关，关键靶向细胞周期和DNA复制通路，并在人类细胞中验证保守性，为环境友好替代品设计提供科学依据。

　　

苯并三唑类紫外线稳定剂(BUVSs)作为塑料、防晒霜等产品的抗光老化添加剂，已在水体、沉积物甚至人体尿液中被广泛检出。尽管UV-328已被列为《斯德哥尔摩公约》持久性有机污染物(POPs)，但多数BUVSs的毒理学特征仍如"黑箱"——尤其是结构类似物间的毒性差异及早期分子响应机制尚未阐明。传统研究多聚焦有限毒性终点，而如何通过高通量方法实现精准毒性分级，成为环境毒理学领域的迫切需求。

中国研究团队在《Environmental Pollution》发表的研究中，创新性采用剂量依赖性酵母功能基因组学(DYFGA)，对11种环境高检出BUVSs展开系统评估。该技术整合全基因组单基因敲除库与剂量响应模型，通过竞争性生长分析定量测定5000余个基因的敏感性，结合人类细胞实验验证进化保守性。

【化学信息与酵母突变库】
研究选用BY4743背景的酵母全基因组敲除库，涵盖5000个非必需基因。11种BUVSs涵盖UV-P至UV-531等环境常见变体，测试浓度涵盖环境相关水平。

【细胞毒性】
仅UV-PS等5种化合物在最高浓度下表现出<4%的微弱生长抑制，其余6种未见显著毒性，提示传统细胞毒性检测对BUVSs灵敏度不足。

【剂量响应基因分析】
通过POD_DRG20（剂量响应基因20百分位拐点）定量生物效价，发现UV-360毒性最强(0.0334 nM)，UV-531最弱(1.21 nM)。结构-活性关系显示：苯环取代基数量增加与logK_ow升高均显著增强毒性。

【保守性验证】
人类细胞实验揭示BUVSs引发G1期阻滞(57.23%→65.97%)和S期抑制(19.80%→12.62%)，DNA复制活性显著降低，证实酵母模型发现的细胞周期紊乱机制在高等生物中保守存在。

该研究建立了BUVSs毒性预测新范式——化学结构复杂度与logK_ow可协同预判生物效价。突破性地揭示细胞周期与DNA复制是BUVSs最敏感通路，其进化保守性为跨物种风险评估提供分子锚点。所开发的DYFGA平台兼具高通量与高灵敏度优势，为环境污染物优先级划分及绿色化学设计提供了方法论创新。研究结果直接支撑欧盟化学品管理局(ECHA)对UV-326等物质的监管决策，对推动"无害化替代"战略具有重要实践意义。