Un team di ricercatori dell'Università di Ehime ha rivelato le affinità di legame delle sostanze perfluoroalchiliche (PFAS) con il recettore α attivato dal proliferatore del perossisoma (PPARα) sigillo Baikal utilizzando approcci in vitro e in silico. La scoperta è stata pubblicata il 16 gennaio sulla rinomata rivista di scienze ambientali, Scienze e tecnologie ambientali .

PFAS, come i perfluoroalchil carbossilati (PFCA) e i perfluoroalchil solfonati (PFSA), sono prodotti chimici organici artificiali, che sono stati rilevati a livello globale nell'ambiente, umani e fauna selvatica. A causa della loro persistenza ambientale, potenze di bioaccumulo, e proprietà tossiche, uno dei PFAS, acido perfluorottano solfonico (PFOS), è stata regolamentata a livello internazionale dalla Convenzione di Stoccolma sugli inquinanti organici persistenti (POP). D'altra parte, nessun regolamento di altri PFSA è stato implementato in tutto il mondo.

Il sigillo Baikal (Pusa sibirica), una specie di mammifero d'acqua dolce, è un grande predatore trovato nel lago Baikal, Russia. È esposto a vari POP come diossine, policlorobifenili (PCB), eteri di difenile polibromurato (PBDE) e pesticidi organoclorurati. Inoltre, il nostro gruppo di ricerca ha precedentemente determinato i livelli di accumulo di vari PFAS nei tessuti delle foche Baikal selvatiche, che erano particolarmente elevati per i PFOS, acido perfluorononanoico (PFNA) e acido perfluorodecanoico (PFDA). Però, gli effetti tossici e i rischi dei PFAS negli animali, in particolare la fauna selvatica non modello, non sono completamente comprese.

In questo documento, abbiamo valutato le affinità di legame dei PFAS con varie lunghezze di catena di carbonio (C4-C11) al sigillo Baikal sintetizzato in vitro PPARα. Esperimenti simili sono stati eseguiti anche per il PPARα umano e i risultati sono stati confrontati con quelli della foca Baikal PPARα per studiare le differenze interspecie nel ruolo del PPARα nella tossicità dei PFAS. PPARα è un membro della superfamiglia dei recettori nucleari attivati ​​dal ligando. Questa proteina recettore partecipa alla regolazione del metabolismo lipidico nel fegato ed è quindi coinvolta nei tumori epatici. Precedenti studi hanno studiato le potenzialità dei PFAS per attivare il topo, ratto, e PPARα umano in saggi di geni reporter in vitro, suggerendo l'interruzione della via di segnalazione PPARα da parte dei PFAS. Però, non è stato studiato se i PFAS possono interagire con i PPARα di foche che sono effettivamente contaminati da PFAS.

Un saggio di legame competitivo in vitro ha mostrato che sei PFCA e due PFSA si legano al Baikal sintetizzato in vitro sigillando PPARα in modo dose-dipendente. PFOS, PFDA, PFNA, e l'acido perfluoroundecanoico (PFUnDA) ha mostrato affinità di legame più elevate con il sigillo Baikal PPARα rispetto ad altri PFAS. Inoltre, in silico il modello di omologia PPARα ha predetto che c'erano due tasche leganti il ​​ligando (LBP) nel sigillo Baikal PPARα e nei LBD PPARα umani. Le analisi della relazione struttura-attività hanno suggerito che le potenze di legame dei PFAS a PPARα potrebbero dipendere dal volume della cavità di legame LBP, interazioni del legame idrogeno, il numero di carboni perfluorurati, e l'idrofobicità dei PFAS.

Il confronto interspecie delle affinità di legame in vitro ha rivelato che il sigillo Baikal PPARα aveva una preferenza maggiore per i PFAS con lunghe catene di carbonio rispetto a quelli del PPARα umano. Le simulazioni di docking in silico hanno suggerito che il 1° LBP della foca Baikal PPARα aveva affinità maggiori rispetto a quella del PPARα umano; però, il secondo LBP del sigillo Baikal PPARα aveva affinità inferiori a quello del PPARα umano. Le energie di interazione dei PFAS con il sigillo Baikal PPARα (primo e secondo LBP) determinate utilizzando simulazioni di docking in silico avevano una significativa correlazione negativa con le loro affinità di legame determinate utilizzando saggi di legame PPARα in vitro.

Questi risultati hanno suggerito che la simulazione del docking in silico può essere uno strumento utile per lo screening di potenziali ligandi per il sigillo PPARα. Per quello che ci risulta, questa è la prima prova che mostra differenze interspecie nel legame dei PFAS ai PPARα e nelle loro relazioni struttura-attività. Questi risultati ci spingono a incorporare questi approcci in vitro e in silico nella valutazione del rischio di PFAS nelle specie di foche.