四溴双酚A/S与人血红蛋白结合作用的比较研究：光谱学与计算模拟技术揭示分子互作机制

本研究针对溴化阻燃剂TBBPA/TBBPS与人类血红蛋白(HHb)的相互作用机制，综合运用稳态荧光光谱、分子对接和分子动力学(MD)模拟等技术，首次揭示二者通过静电作用静态猝灭HHb荧光，诱导蛋白构象松弛，并鉴定出关键结合残基(ValC:1、AspC:126等)。成果为评估这两种环境污染物对氧运输功能的潜在干扰提供了分子基础，对设计环保型阻燃剂具有重要指导意义。

　　

随着电子垃圾的激增，溴化阻燃剂四溴双酚A（Tetrabromobisphenol A, TBBPA）及其替代物四溴双酚S（TBBPS）在环境中的残留问题日益严峻。这些物质可通过呼吸道、皮肤等途径进入人体，甚至在母乳中检出。国际癌症研究机构（IARC）已将TBBPA列为2A类致癌物，而号称更稳定的TBBPS同样表现出神经毒性、发育毒性等危害。作为氧气运输的核心载体，人血红蛋白（Human hemoglobin, HHb）一旦与这些污染物结合，可能引发贫血、缺氧等健康风险。然而，这两种物质如何与HHb相互作用、是否影响其生理功能，仍是未解之谜。

中国国家自然科学基金资助的研究团队在《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》发表论文，通过紫外-可见光谱（UV-vis）、稳态荧光光谱、圆二色谱（CD）等实验技术，结合分子对接和200 ns分子动力学（MD）模拟，系统比较了TBBPA/TBBPS与HHb的结合特性。研究发现，两者均通过静态猝灭机制使HHb荧光强度降低，结合常数显示TBBPA亲和力更强。分子对接揭示二者共享HHb的活性腔室，但结合模式存在差异：TBBPA的异丙基桥与TyrA:140形成氢键，而TBBPS的砜基则与LysC:99相互作用。MD模拟证实复合物稳定性，并发现关键结合残基——ValC:1的甲基作为溴原子"锚定点"，AspC:126和LysC:127可能通过变构效应影响HHb携氧能力。

【主要技术方法】
研究采用10^-3 M HHb Tris-HCl缓冲体系，通过UV-vis检测蛋白构象变化（219 nm骨架峰、280 nm芳香族氨基酸峰、406 nm血红素峰），荧光光谱分析猝灭机制（Stern-Volmer方程计算猝灭常数），DTNB法测定硫醇含量。计算生物学方面，使用AutoDock Vina进行分子对接，GROMACS软件运行MD模拟，MM-PBSA方法分解结合能。

【研究结果】
• UV–vis测量：406 nm处血红素特征峰红移，提示配体结合引起HHb微环境极性改变
• 荧光猝灭分析：TBBPA/TBBPS均导致HHb内源性荧光猝灭，Stern-Volmer曲线符合静态猝灭特征，结合常数K_b(TBBPA)=3.72×10⁴ M^-1高于TBBPS(2.15×10⁴ M^-1)
• 构象变化：CD谱显示α-螺旋含量减少4.3%-6.7%，DTNB检测到游离巯基减少21%-34%，表明蛋白结构松弛
• 分子对接：两配体均位于HHb中央空腔，TBBPA结合能-7.8 kcal/mol优于TBBPS(-6.4 kcal/mol)
• MD模拟：RMSD值<0.3 nm证实复合物稳定，能量分解识别ProA:95、ThrA:137等7个关键残基贡献>1 kcal/mol

【结论与意义】
该研究首次阐明TBBPA/TBBPS通过静电作用与HHb形成稳定复合物，诱发蛋白构象变化并可能干扰氧结合位点。特别值得注意的是，两种配体因桥基差异（异丙基vs砜基）导致结合模式分化：TBBPA与TyrA:140的相互作用可能更易破坏氧结合口袋的氢键网络，这与其更强的结合亲和力一致。发现ValC:1作为溴原子的通用结合位点，为设计低毒性阻燃剂提供了关键靶点。研究成果不仅揭示了BFRs（Brominated flame retardants）与血液蛋白互作的分子机制，更为评估其健康风险和开发绿色替代品奠定了理论基础。