Учените откриват, че токсичните съединения в ежедневните продукти увреждат жизненоважните човешки протеини

Проучване на Тексаския университет в Ел Пасо разкрива, че както нанопластмасите, така и постоянните химикали модифицират жизненоважни протеини в кърмата и формулата за кърмачета.

Изследователи от Тексаския университет в Ел Пасо постигнаха важен напредък в изучаването на нанопластмаси и перфлуороалкилови и полифлуороалкилови вещества (PFAS), наричани също дълготрайни химикали. Техните изследвания показват как тези съединения могат да променят структурата и функцията на биомолекулите. По-конкретно, екипът установи, че тези вещества могат да променят протеините, намиращи се в кърмата и формулата за кърмачета, което може да доведе до проблеми с развитието по-късно.

Нанопластмасите и постоянните химикали са създадени от човека съединения, открити в околната среда; Поредица от скорошни проучвания го свързват с няколко отрицателни последици за здравето. Докато нанопластмасите възникват основно от разграждането на по-големи пластмаси, като бутилки за вода и опаковки за храни, постоянните химикали се намират в толкова различни продукти, като съдове за готвене и дрехи.

Изследователският екип от Тексаския университет в Ел Пасо се фокусира върху ефекта на съединенията върху три протеина, важни за човешкия растеж и функция: бета-лактоглобулин, алфа-лакталбумин и миоглобин. Техните открития, които дават представа на атомно ниво за вредните ефекти на нанопластмасите и PFAS върху човешкото здраве, са описани в две скорошни статии в списанието Вестник на Американското химическо дружество И Приложни материали и фасади ACS.

Д-р Махеш Нараян е професор и ръководител на катедрата по биохимия в катедрата по химия и биохимия в Тексаския университет в Ел Пасо. Кредит за изображение: Тексаски университет в Ел Пасо

„Чрез разбирането на молекулярните механизми за това как нанопластмасите и постоянните химикали нарушават клетъчните функции, учените могат да разработят повече алтернативи“, каза Махеш Нараян, професор и сътрудник на Кралското дружество по химия и ръководител на катедрата по биохимия в катедрата по химия и Биохимия в Тексаския университет в Ел Пасо, който ръководи двете проучвания за безопасността на тези материали. „Прозренията, получени от това изследване, имат далечни последици.“

По-важното е, че техните изследвания разкриват, че нанопластиката и PFAS напълно „разтварят“ област от протеини, известни като алфа спирала, превръщайки ги в структури, наречени бета листове, каза Нараян.

„Не очаквахме всички тези вещества да имат същия ефект върху алфа спиралата. Беше пълно съвпадение“, каза Нараян. Екипът отбеляза, че тази промяна се случва и в амилоидните протеини, които могат да причинят невродегенерация и невротоксични резултати, ако синтетичните химикали достигнат до мозъка.

Допълнителни ключови констатации от проучванията са описани по-долу.

Млечен протеин: бета-лактоглобулин (BLG)

BLG е протеин, намиращ се в овче и краве мляко и обикновено се използва като съставка в адаптираното мляко за кърмачета. Протеинът се свързва с ретинол (витамин А) и мастни киселини и е от съществено значение за зрението и развитието на мозъка при децата.

Изследователският екип откри, че ефективността на свързване на BLG с ретинол и мастни киселини намалява при излагане на нанопластики и PFAS. Този спад, моделиран от д-р Лела Вукович, асистент в катедрата по химия и биохимия, може да доведе до значителни проблеми с растежа при новородените, каза екипът.

В допълнение, за първи път екипът наблюдава, че PFAS се свързва с млечния протеин, превръщайки го в носител за тези съединения.

Изследователският екип включва (горен ред, отляво надясно): Махеш Нараян, д-р, професор и ръководител на отдела по биохимия в катедрата по химия и биохимия в Тексаския университет в Ел Пасо; Randall Ramirez Orozco, докторант по компютърни науки; София Борего, второкурсник, специалност биомедицински науки; Саманта Арсе, второкурсник по биомедицински науки; Дейзи Уилсън, докторант по екологични науки и инженерство; (Долен ред, отляво надясно) Уми Хабиба Суити, докторант по екологични науки и инженерство; и Jyotesh Kumar, докторант в катедрата по химия и биохимия. В изследването участва и д-р Лела Вукович, доцент в катедрата по химия и биохимия. Авторско право: Тексаски университет в Ел Пасо

Човешка кърма: алфа-лакталбумин

Алфа-лакталбуминът се намира в майчиното мляко, участва в синтеза на лактоза и се поглъща от кърмачета, за да задоволи хранителните им нужди. Изследователи от Тексаския университет в Ел Пасо откриха, че нанопластиките и PFAS денатурират структурата на протеина алфа-лакталбумин, като по този начин компрометират образуването на лактоза. Екипът каза, че това разстройство може да доведе до по-късни дефекти в развитието на новородените, като слаб имунитет и намалена абсорбция на минерали.

Съхранение на кислород: миоглобин

Миоглобинът, открит в кръвта и мускулната тъкан на повечето бозайници, е от съществено значение за съхранението на кислород. Изследователският екип от Тексаския университет в Ел Пасо установи, че нанопластиката и PFAS увреждат функцията на протеина миоглобин, нарушавайки способността му да съхранява кислород. Това разстройство може да доведе до здравословни проблеми като задух и анемия.

По-нататъшни експерименти, проведени от екипа, показаха, че излагането на нанопластични частици уврежда движението на червеите, с ефекти, подобни на тези, причинени от паракват – хербицид, свързан с патогенезата на болестта на Паркинсон.

„Тази работа има потенциала да повлияе значително на общественото здравеопазване и екологичната политика, подчертавайки жизненоважната роля на научните изследвания за справяне с глобалните предизвикателства“, каза д-р Робърт Киркин, декан на Колежа по наука. „Гордея се с новаторските изследвания, проведени от д-р Нараян, д-р Вукович и техните екипи. Техният новаторски подход към разбирането как тези създадени от човека материали нарушават жизненоважни молекулярни функции е отличен пример за трансформативната работа, която изследователите от UT El Paso редовно извършват изпълнявам.“

Нараян и неговият изследователски екип планират да продължат проучванията си и да изследват ефектите на други пластмаси и PFAS съединения.

Препратки: „Атомен и молекулярен поглед върху това как PFOA намалява α-спиралността, уврежда свързването на субстрата и създава свързващи джобове в типичен глобуларен протеин“ от Anju Yadav, Leela Vukovic и Mahesh Narayan, 24 април 2024 г. Вестник на Американското химическо дружество.
DOI: 10.1021/jacs.4c02934

„Взаимодействия между нанопластмаси и биологични системи: Към атомно и молекулярно разбиране на индуцирания от пластмаси биологичен дисбаланс“ от Афроз Карим, Анджу Ядав, Уми Хабиба Суити, Джотиш Кумар и София А. Делгадо и Хосе А. Ернандес и Джейсън С. Уайт, Лела Вукович и Махеш Нараян, 9 май 2024 г. Приложни материали и фасади ACS.
DOI: 10.1021/acsami.4c03008