近日,中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所煙草病蟲害綠色防控創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)解析了手性酰胺類殺菌劑氟唑菌苯胺的立體選擇性環(huán)境行為及分子機(jī)制,對(duì)手性農(nóng)藥的高效利用和污染修復(fù)具有重要指導(dǎo)意義。相關(guān)研究成果發(fā)表在《有害物質(zhì)雜志(Journal of Hazardous Materials)》。
手性是自然界的一種基本屬性。手性化合物對(duì)映體進(jìn)入環(huán)境介質(zhì)后在遷移、轉(zhuǎn)化、降解和生物效應(yīng)等方面的差異已成為研究熱點(diǎn)。手性化合物對(duì)映體與生物大分子相互作用方式的差異則成為解析其立體選擇性行為機(jī)制的重要途徑。
該研究以全球廣泛使用的酰胺類殺菌劑氟唑菌苯胺為研究對(duì)象,建立了氟唑菌苯胺各對(duì)映體的分離分析方法,獲得了光學(xué)純手性單體R-氟唑菌苯胺和S-氟唑菌苯胺。在此基礎(chǔ)上,研究了R-氟唑菌苯胺和S-氟唑菌苯胺在土壤等環(huán)境介質(zhì)中的穩(wěn)定性差異,對(duì)防治靶標(biāo)的生物活性差異以及對(duì)非靶標(biāo)生物蚯蚓的生態(tài)毒性差異。研究結(jié)果表明,在穩(wěn)定性方面,R-氟唑菌苯胺和S-氟唑菌苯胺在土壤等介質(zhì)中不存在顯著的立體選擇性差異。在生物活性方面,S-氟唑菌苯胺對(duì)立枯絲核菌、鐮刀菌等防治靶標(biāo)具有更高的生物活性。在亞慢性毒方面,S-氟唑菌苯胺在蚯蚓體內(nèi)的生物蓄積效應(yīng)和毒性效應(yīng)均大于R-氟唑菌苯胺。此外,該研究還采用人工智能AlphaFold2建模技術(shù)和分子對(duì)接技術(shù)解析了R-氟唑菌苯胺和S-氟唑菌苯胺與作用靶標(biāo)在氫鍵、疏水鍵等結(jié)合方式上的差異,篩選出導(dǎo)致立體選擇性產(chǎn)生的關(guān)鍵氨基酸殘基,為闡明手性化合物立體選擇性行為機(jī)制提供重要理論依據(jù)。
該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、煙草綠色防控重大專項(xiàng)等項(xiàng)目的資助。(通訊員 鞠曉暉)
原文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389422015229