Die Fähigkeit von Bisphenolen und hydroxylierten polychlorierten Biphenylen, die Östrogenrezeptor-α- und -β-Subtypen (bsERα und bsERβ) in Baikalrobben (Pusa sibirica) zu aktivieren, wurde sowohl durch In-vitro- als auch computergestützte (in silico) Experimente bewertet.
Ein quantitatives Struktur-Aktivitäts-Beziehungsmodell (QSAR) für beide bsERs wurde erfolgreich entwickelt, wobei die Ergebnisse von Computersimulationen und die strukturellen Eigenschaften der Umweltschadstoffe als erklärende Variablen sowie die Daten aus In-vitro-Experimenten als objektive Variablen verwendet wurden.
In der Studie zeigten In-vitro-Experimente, dass die meisten BPs und OH-PCBs eine östrogenähnliche Aktivität gegen jeden bsER-Subtyp aufweisen. Unter den getesteten BPs zeigte Bisphenol AF die stärkste östrogenähnliche Aktivität. In ähnlicher Weise zeigten 4′-OH-CB50 und 4′-OH-CB30 die stärkste Aktivität unter den getesteten OH-PCBs gegen bsERα bzw. bsERβ.
Um weiter zu untersuchen, wie sich diese Umweltschadstoffe an bsER binden, wurden Computer-Docking-Simulationen durchgeführt.
Unter Verwendung der Ergebnisse dieser Computersimulation und der strukturellen Eigenschaften (molekulare Deskriptoren) der Umweltschadstoffe als erklärende Variablen und in vitro experimenteller Daten als objektive Variablen wurden quantitative Struktur-Aktivitäts-Beziehungsmodelle (QSAR) für beide bsER-Subtypen entwickelt. Die Arbeit ist veröffentlicht im Tagebuch Ökotoxikologie und Umweltsicherheit.
Diese Modelle sagten das Aktivierungspotenzial jedes Umweltschadstoffs in In-vitro-Experimenten genau voraus und unterschieden mit einem hohen Maß an Genauigkeit zwischen Verbindungen, die sowohl bsERα als auch bsERβ aktivieren, und solchen, die nicht aktiviert werden. Aus dem QSAR-Modell gelang es den Forschern außerdem, wichtige Faktoren zu extrahieren, die das Aktivierungspotenzial von Umweltschadstoffen beeinflussen.
Darüber hinaus gelang es ihnen, mit derselben Methode ein QSAR-Modell zu konstruieren, das das Aktivierungspotenzial von Maus-ERs vorhersagt, und demonstrierte damit die Anwendbarkeit dieser Methode unabhängig von artspezifischen Reaktionen.
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Hoa Thanh Nguyen et al., In-silico-Simulationen und molekulare Deskriptoren zur Vorhersage der In-vitro-Transaktivierungsstärke von Baikalrobben-Östrogenrezeptoren durch Umweltschadstoffe, Ökotoxikologie und Umweltsicherheit (2023). DOI: 10.1016/j.ecoenv.2023.115495