Receptori hormonali și sensibilitatea chimică specifică speciilor de mamifere
Substanțele chimice afectează speciile biologice în moduri diferite, ceea ce reprezintă o provocare majoră pentru evaluarea riscurilor chimice asupra mediului. Mecanismele din spatele acestor diferențe au rămas însă în mare parte necunoscute. Pentru a investiga acest aspect, o echipă de cercetători de la Universitatea Ehime s-a concentrat asupra receptorului estrogenic alfa (ERα) și a utilizat „Noile Metodologii de Abordare” (NAMs) — un cadru care combină analiza secvențelor genetice (bioinformatică), modelarea structurală 3D pe calculator (analiză in silico), inteligența artificială (învățare automată) și experimente pe celule (teste in vitro).
Această abordare a dezvăluit modul în care diferențele ecologice dintre mamifere și variațiile aminoacizilor din ERα influențează răspunsurile acestora la substanțele chimice. Pentru studiul publicat în Environmental Science & Technology, cercetătorii au analizat secvențele ERα de la 169 de specii de mamifere și 107 trăsături ecologice — precum dieta, habitatul și strategia de reproducere — relevând grupări distincte aliniate stilurilor de viață ale animalelor.
O analiză structurală 3D a proteinei ERα a arătat, de asemenea, că omnivorele tind să aibă „buzunare de legare” mai mari — locul unde substanțele chimice se fixează în receptor — decât carnivorele și erbivorele. Experimentele pe celule care au vizat ERα de la șase specii de mamifere au demonstrat diferențe marcante în sensibilitatea la substanțe chimice estrogenice naturale și sintetice.
În mod notabil, cetaceele (balenele și delfinii) au prezentat o mutație unică: al 349-lea aminoacid al ERα era serină, în loc de asparagina găsită în ERα uman. Această mutație modifică structura ERα și este asociată cu adaptarea acvatică și cu schimbări în reactivitatea la substanțele chimice.
Analiza modelului bazată pe inteligența artificială (învățare automată) a identificat „raportul masă cerebrală-corp” (raportul dintre greutatea creierului și greutatea corporală totală) ca factor promițător pentru prezicerea variațiilor în structura ERα și a diferențelor de sensibilitate chimică. Studiul identifică factori ecologici și structurali ai ERα care modelează sensibilitățile chimice specifice speciilor. Constatările oferă perspective asupra mecanismelor moleculare necesare pentru a prezice cu mare precizie riscurile chimice asupra faunei sălbatice.
