灰平革菌将苯并三唑类紫外稳定剂 UV-P 生物转化为葡萄糖苷化和 O-甲基化代谢产物

《Journal of Bioscience and Bioengineering》：Fungal biotransformation of the benzotriazole ultraviolet stabilizer UV-P into glucosylated and O-methylated metabolites by Phanerochaete sordida

　　

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  UV-P被白腐真菌Phanerochaete sordida进行了生物转化。
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  鉴定出两种代谢产物，分别为糖基化和O-甲基化衍生物。
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  甲基化UV-P的细胞毒性与其母体化合物UV-P相当。
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  糖基化UV-P在Neuro2a细胞中表现出略高于UV-P的细胞毒性。

引言

苯并三唑类紫外稳定剂（BUVSs）被广泛用作各种聚合物材料中的添加剂，以防止光照引起的黄化和降解。这些化合物具有共同的（2-羟基苯基）苯并三唑结构，生产量巨大，通常被添加到各种建筑材料、汽车聚合物部件和涂料中。BUVSs具有高度亲脂性，预测的logK_ow值（n-辛醇/水分配系数）超过5（1），表明其具有较高的生物富集潜力。由于其大量生产和广泛应用，BUVSs已在各种环境和生物基质中被检出，包括沉积物、水生生物、室内灰尘、废水相关基质以及人类生物样本（2,3）。

已有若干研究报告了BUVSs的毒理学效应。尽管急性毒性似乎相对较低（4），但已记录了对鱼类内分泌系统的不良影响（5）以及大鼠的慢性毒性（6）。此外，BUVSs对人芳烃受体、雌激素受体和雄激素受体，以及多种大鼠核受体表现出强效配体活性（7, 8, 9），凸显了其作为内分泌干扰化学物质的潜在风险。Giraudo等人（10）研究了UV-234（2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-双(1-甲基-1-苯乙基)苯酚）和UV-328（2-(3,5-二叔-戊基-2-羟基苯基)苯并三唑）对大型蚤Daphnia magna和绿藻Chlamydomonas reinhardtii的影响。虽然在D. magna中未观察到显著的生理或转录反应，但暴露于这些BUVSs会在C. reinhardtii中诱导氧化应激相关基因的表达。因此，这些结果表明BUVSs是无处不在的环境污染物，有可能对人类健康和 aquatic生态系统构成风险，需要在环境风险评估中将其作为新兴污染物予以考虑。

已有若干研究报告了在脊椎动物中发现的BUVSs代谢产物。例如，在暴露于UV-328的人类尿液样本中鉴定出六种UV-328的氧化代谢产物（2），在暴露于UV-P后的斑马鱼肝脏中检测到氧化的UV-P（2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑）（11）。此外，已证实人细胞色素P450 CYP3A4可以氧化UV-328，在体外产生多种代谢产物（12）。然而，关于微生物对BUVSs的代谢，尤其是环境真菌的代谢，相关信息仍然十分匮乏，真菌转化产物的鉴定及其毒理学特性也有待阐明。此外，关于此类生物转化是导致解毒还是形成更具生物活性的衍生物，目前所知甚少。

白腐担子菌是一类木材腐生真菌，能够降解难降解的植物聚合物，包括纤维素、半纤维素和木质素。木质素是一种异质芳香族生物聚合物，为木质组织提供机械强度并赋予其抵抗化学和生物降解的能力。这些真菌分泌细胞外木质素解聚酶，如过氧化物酶和漆酶，启动氧化性木质素解聚，随后通过细胞内代谢途径将低分子量的降解产物矿化（13）。除了木质素之外，据报道白腐真菌还能转化多种难降解的有机污染物。例如，Phanerochaete sordida YK-624是一种选择木质素降解的白腐真菌，已被证明能够降解氯代二噁英（14）、内分泌干扰物（15）、新烟碱类杀虫剂（16,17）和一种溴代阻燃剂（18）。在许多情况下，白腐真菌对异源物的转化是由木质素解聚酶和/或细胞色素P450单加氧酶介导的氧化反应启动的。然而，真菌对疏水性酚类污染物的代谢并不仅限于氧化降解。例如，据报道P. sordida能将疏水性溴代酚类阻燃剂四溴双酚A转化为糖基化代谢物，表明共轭修饰可能是酚类异源物的一种重要转化途径（18）。此类反应可能改变污染物的溶解性、稳定性、细胞分布和生物活性，而未必破坏其核心结构。尽管如此，目前关于真菌对环境污染物转化的大多数研究主要关注母体化合物的消失，而关于真菌转化产物结构和毒理学特性的信息仍然有限，尤其对于BUVSs而言更是如此。

UV-P是结构最简单的BUVSs之一，代表了该类化合物特征性的基本2-(2′-羟基苯基)苯并三唑骨架。尽管如上述，UV-P已在各种环境基质和生物样本中被检出，但其被环境真菌转化及其真菌代谢产物特性的研究仍知之甚少。鉴于其结构简洁以及已报告的生物活性（19,20），UV-P可作为阐明BUVSs真菌转化途径的适宜模型化合物。本研究调查了白腐真菌P. sordida对UV-P的生物转化，鉴定了转化产物，并将其细胞毒性与母体化合物进行比较。研究结果增进了我们对BUVSs真菌修饰的认识，同时也表明在评估其环境归趋时需要对转化产物进行表征。

章节摘要

降解实验

P. sordida YK-624（ATCC 90872）在4°C的土豆葡萄糖琼脂（PDA）培养基上保存。该真菌在30°C的PDA培养基上预培养，取两个覆盖菌丝体的PDA菌块（直径1 cm）接种至含有10 mL Difco土豆葡萄糖肉汤（PDB，Becton, Dickinson and Company，Sparks, MD, 美国）的100 mL锥形瓶中。培养物在30°C、大气条件下静置孵育5天。随后，加入100 μL浓度为10 mM的二甲基亚砜（DMSO）UV-P溶液（Fujifilm

真菌对UV-P的处理

P. sordida YK-624是一种高效的木质素降解白腐真菌，表现出强烈的木质素降解活性，在木材培养中优先降解木质素而非多糖（23）。该真菌在不漂 Kraft浆上生长时，以MnP为主要木质素降解酶进行分泌，从而使浆料的白度提高。此外，P. sordida能够降解多种有机异源物，其中木质素降解酶和细胞色素P450系统在其中发挥主要作用，

CRediT作者贡献声明

Toshio Mori：原稿撰写、项目主管、调查研究。Kae Makino：调查研究。Kotone Sanada：调查研究。Jing Wu：调查研究。Kaoru Nagai：调查研究。Hirokazu Kawagishi：指导、调查研究。Hirofumi Hirai：审阅和编辑、指导。

生成式人工智能在科学写作中的使用声明

在本工作准备过程中，作者使用了DeepL和ChatGPT来提高手稿的可读性和语言表达。在使用这些工具后，作者对所写内容进行了审阅和编辑，并对已发表文章的内容承担全部责任。

致谢

作者未获得本研究的相关资助。作者声明不存在任何已知的竞争性经济利益或个人关系可能对本文报告的工作产生影响。

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