《Cell Reports Physical Science》：Ovalbumin as a PFAS carrier protein in aquatic environments
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本研究针对全氟和多氟烷基物质(PFAS)在水体中的持久性污染问题，通过实验与模拟相结合的方法，系统揭示了鸡卵卵白蛋白(OVA)与七种PFAS化合物的结合机制。结果表明，OVA能通过疏水作用和静电相互作用高效吸附PFAS，其中长链及磺酸基团修饰的PFOS结合能力最强，结合过程符合准二级动力学模型。该研究为开发低成本、高效益的蛋白质基PFAS污染修复技术提供了理论依据。
全氟和多氟烷基物质（PFAS）是一类具有高度稳定性和生物累积性的合成化合物，广泛用于工业生产和消费品中。由于其独特的碳-氟键结构，PFAS在自然环境中难以降解，并通过水体污染进入食物链，对生态系统和人类健康构成严重威胁。既往研究表明，PFAS与蛋白质的结合是其生物累积和毒性作用的关键环节，但针对低成本、易获取的蛋白质作为PFAS吸附剂的研究仍较缺乏。
在此背景下，Amara等人于《Cell Reports Physical Science》发表了题为"Ovalbumin as a PFAS carrier protein in aquatic environments"的研究论文，系统探讨了鸡卵卵白蛋白（OVA）作为PFAS生物吸附剂的潜力。该研究通过整合液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）、紫外-可见光谱（UV-Vis）、荧光光谱和分子模拟等技术，揭示了OVA与七种结构多样的PFAS（包括PFOS、PFOA、PFHxS、HFPO、PFBS、PFHxA和PFBA）的相互作用机制。
研究采用的主要技术方法包括：1）吸附实验与动力学模型拟合；2）光谱学分析（UV-Vis、荧光淬灭、三维激发-发射矩阵光谱）；3）分子对接与分子动力学（MD）模拟；4）结合自由能计算（线性相互作用能LIE和分子力学/广义玻恩表面积MM/GBSA方法）；5）热力学参数分析（Van't Hoff方程）。
实验表征OVA-PFAS相互作用
通过LC-MS/MS测定PFAS的去除效率，发现OVA对PFAS的吸附能力随链长增加而增强，其中PFOS（87%）和PFOA（80%）的去除率最高，而短链PFBA仅23%。动力学分析表明长链PFAS更符合准二级模型，提示化学吸附主导过程。紫外光谱显示PFAS结合导致OVA在280 nm处的吸收峰降低，表明蛋白质构象变化；荧光淬灭实验进一步证实PFAS通过疏水作用接近色氨酸残基，Stern-Volmer曲线呈线性关系。
OVA-PFAS结合的计算分析
分子对接识别出OVA的三个主要结合位点（A、B、C），其中PFOS优先结合于位点C。MD模拟显示结合自由能（ΔG）排序为PFOS > PFOA > PFHxS > HFPO > PFBS > PFHxA > PFBA，与实验结果一致。能量分解表明范德华力是主要驱动力（PFOS的VDW能量为-25.91 kcal/mol），而静电贡献较小。氢键分析发现PFOS可形成最多5个氢键，关键残基ARG50和LYS46通过氢键稳定磺酸基团。二级结构分析（DSSP算法）表明OVA在结合后仍保持α螺旋主导的稳定构象。
环境因素的影响
温度升高（0°C–45°C）通过增强疏水作用促进结合，ΔG随温度下降；而盐度呈现非单调效应，低盐（5 ppt）时结合最强，高盐（35 ppt）时因静电屏蔽作用减弱。热力学参数显示结合为熵驱动过程（ΔS > 0），符合疏水结合特征。
本研究首次全面阐明了OVA作为PFAS载体蛋白的分子机制，证实其可通过多重相互作用高效吸附不同结构的PFAS污染物。该发现为设计基于天然蛋白质的PFAS传感与修复技术提供了新思路，尤其在水体污染治理领域具有潜在应用价值。
