基于植物RuBisCO蛋白酪氨酸加合物的有机磷神经性毒剂环境暴露溯源研究

莫宏倩; 徐华; 徐斌; 李永齐; 陈佳; 薛晋娟; 孔琳琳; 吴剑峰; 刘玉龙; 谢剑炜; 熊志立

doi:10.12452/j.fxcsxb.25061010

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基于植物RuBisCO蛋白酪氨酸加合物的有机磷神经性毒剂环境暴露溯源研究

研究报告 | 更新时间：2025-08-28

- 基于植物RuBisCO蛋白酪氨酸加合物的有机磷神经性毒剂环境暴露溯源研究
- Research on Environmental Exposure Traceability of Organophosphorus Nerve Agents Based on the Tyrosine Adducts of Plant RuBisCO
- 分析测试学报 2025年44卷第9期页码：1933-1940
- 作者机构：
  
  1.沈阳药科大学药学院，辽宁沈阳 110000
  2.军事医学研究院，北京 100850
- 作者简介：
  
  徐斌，博士，副研究员，研究方向：毒物分析与分析毒理学，E-mail：xb.xy99@gmail.com
- 基金信息：
- DOI：10.12452/j.fxcsxb.25061010
  中图分类号： O657.7;O657.63
- 收稿日期：2025-06-10，
  
  修回日期：2025-07-11，
  
  纸质出版日期：2025-09-15
- 稿件说明：
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莫宏倩,徐华,徐斌,李永齐,陈佳,薛晋娟,孔琳琳,吴剑峰,刘玉龙,谢剑炜,熊志立.基于植物RuBisCO蛋白酪氨酸加合物的有机磷神经性毒剂环境暴露溯源研究[J].分析测试学报,2025,44(09):1933-1940.

MO Hong-qian,XU Hua,XU Bin,LI Yong-qi,CHEN Jia,XUE Jin-juan,KONG Lin-lin,WU Jian-feng,LIU Yu-long,XIE Jian-wei,XIONG Zhi-li.Research on Environmental Exposure Traceability of Organophosphorus Nerve Agents Based on the Tyrosine Adducts of Plant RuBisCO[J].Journal of Instrumental Analysis,2025,44(09):1933-1940.
莫宏倩,徐华,徐斌,李永齐,陈佳,薛晋娟,孔琳琳,吴剑峰,刘玉龙,谢剑炜,熊志立.基于植物RuBisCO蛋白酪氨酸加合物的有机磷神经性毒剂环境暴露溯源研究[J].分析测试学报,2025,44(09):1933-1940. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.25061010.

MO Hong-qian,XU Hua,XU Bin,LI Yong-qi,CHEN Jia,XUE Jin-juan,KONG Lin-lin,WU Jian-feng,LIU Yu-long,XIE Jian-wei,XIONG Zhi-li.Research on Environmental Exposure Traceability of Organophosphorus Nerve Agents Based on the Tyrosine Adducts of Plant RuBisCO[J].Journal of Instrumental Analysis,2025,44(09):1933-1940. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.25061010.

摘要

针对有机磷神经性毒剂（OPNAs）环境暴露溯源中生物医学样本的安全与伦理限制，该研究通过鉴定植物中高丰度核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶（RuBisCO）与OPNAs的酪氨酸加合物，实现了对其环境暴露的溯源分析。选择拟南芥和水稻（日本晴）为主要研究对象，暴露于维埃克斯（VX）、塔崩（GA）及梭曼（GD）后，利用高效液相色谱-串联质谱（HPLC-MS/MS）进行分析，成功鉴定到RuBisCO蛋白与VX、GA和GD形成的酪氨酸加合物。优化了酶解条件、固相萃取条件及RuBisCO蛋白纯化方法（硫酸鱼精蛋白沉淀法（PSP））。在拟南芥中，VX、GA和GD的最低可检出暴露剂量分别为7.4 μg/株、9.3 μg/株、91 ng/株。在水稻中，VX的最低可检出暴露剂量为74 ng/株，GA、GD的结果与拟南芥中一致。加合物浓度与暴露剂量呈正相关，且在冻干植物中可稳定存在长达6个月。该研究首次证明了RuBisCO蛋白来源的酪氨酸加合物，并验证其可作为OPNAs环境暴露溯源分析的生物标志物。鉴于RuBisCO蛋白是植物中含量最丰富的可食用蛋白，也为绿色食品中有机磷农药残留污染的分析提供新思路。

Abstract

Due to the biosafety and ethical limitations of biomedical samples in the traceability of environmental exposure to organophosphorus nerve agents（OPNAs），the environmental exposure of OPNAs was traced and analyzed by identifying the OPNAs tyrosine adducts（OPNAs-Tyr） of plant abundant ribosyl-1，5-diphosphate carboxylase（RuBisCO） in the manuscript. Arabidopsis thaliana and rice（

Oryza sativa

‘Nipponbar

e’） were selected as the main research objects and exposed to VX（VX），Tabun（GA） and Soman（GD），and the OPNAs-Tyr adducts were identified by high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry（HPLC-MS/MS） analysis. The tyrosine adducts formed by RuBisCO protein with VX，GA and GD were successfully identified. The enzymatic hydrolysis conditions，solid-phase extraction conditions and the purification method of RuBisCO protein（protamine sulfate precipitation method（PSP）） were optimized. In Arabidopsis thaliana，the minimum detectable exposure doses of VX，GA and GD were 7.4 μg per plant，9.3 μg per plant and 91 ng per plant，respectively. In rice，the minimum detectable exposure doses for VX were 74 ng per plant，and the same results for GA and GD were obtained compared with those in Arabidopsis thaliana. The adducts concentration was positively correlated with the exposure dose and could remain stable up to six months in freeze-dried plant. This study demonstrates for the first time that the tyrosine adducts from the RuBisCO protein can be used as a reliable biomarker for the traceability analysis of environmental exposure to OPNAs. Given that RuBisCO protein is the most abundant edible protein in plants，this study also provides new ideas for the analysis of organophosphorus pesticide residue pollution in green food.

关键词

Keywords

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