6-PPD的分子转运与毒性机制：与人血清白蛋白（HSA）及α-葡萄糖苷酶（AG）的相互作用研究

本刊推荐：本研究通过多光谱技术、分子对接及动力学模拟，揭示橡胶抗氧化剂6-PPD与人血清白蛋白（HSA）和α-葡萄糖苷酶（AG）的分子互作机制。结果表明6-PPD可强烈结合HSA（K=5.93×105 L·mol?1）与AG（K=3.17×104 L·mol?1），诱导构象变化并抑制AG活性（IC50=8.22 μmol·L?1），为评估其健康风险提供关键分子毒理学依据。

　　

Highlight

本研究通过多学科方法揭示了6-PPD与生物大分子的相互作用机制。荧光寿命测定证实静态淬灭主导结合过程（Fig. 2A-B）。温度依赖性荧光实验表明HSA-6-PPD体系通过静态机制淬灭（Fig. 1C-D），而AG-6-PPD在低浓度时表现为动态淬灭，高浓度转为静态淬灭（Fig. 1E-F）。结合常数显示6-PPD与HSA的亲和力显著高于AG（Table 1）。热力学参数（ΔH<0, ΔS>0）证实疏水作用力是主要驱动力量（Table 2）。

分子对接与分子动力学模拟

分子对接显示6-PPD结合于HSA的IIA亚结构域（Fig. 3A），与TYR161/ILE142形成稳定相互作用（Fig. 3B）。AG-6-PPD体系则锚定于活性口袋附近，与TRP1369/VAL1373产生疏水作用（Fig. 3D）。100 ns分子动力学模拟表明复合物稳定性良好（Fig. 4A-B）。RMSD值显示HSA-6-PPD体系在10 ns后趋于稳定（Fig. 4C），而AG-6-PPD体系在40 ns后达到平衡（Fig. 4D）。能量分解分析揭示van der Waals力和静电作用为主要结合驱动力（Fig. 5），其中HSA体系的TYR138/AG体系的ARG1377贡献最显著。

构象变化分析

同步荧光光谱显示6-PPD未显著改变HSA和AG中酪氨酸（Tyr）和色氨酸（Trp）微环境（Fig. 6A-B）。圆二色谱（CD）证实6-PPD诱导HSA的α-螺旋结构增加（Fig. 6C），而使AG的β-折叠结构重组（Fig. 6D），这种构象变化可能影响蛋白质生理功能。

Alpha-葡萄糖苷酶活性抑制实验

体外酶活实验表明6-PPD以剂量依赖方式抑制AG活性（Fig. 7），计算得到IC₅₀值为8.22 ± 0.44 μmol·L^?1。Lineweaver-Burk双倒数作图显示6-PPD通过竞争性抑制机制与AG结合（Fig. 8）。

ADMET与毒性预测

ADMET预测显示6-PPD具有良好胃肠道吸收特性（Table 3），但可能穿透血脑屏障。PASS在线预测提示其潜在多器官毒性（Table S2），包括肝毒性（0.821）和心血管毒性（0.753）。这些结果为进一步毒理学研究提供重要参考。

Conclusion

本研究系统阐明6-PPD与HSA/AG的分子相互作用机制，证实其通过疏水作用和氢键与蛋白质结合，诱导构象变化并显著抑制AG活性。结合计算机模拟与实验验证，为评估6-PPD的生物转运途径和分子毒性机制提供重要理论依据。