Integrated New Approach Methodologies Reveal the Potential Role of 2,7-Dibromocarbazole in Parkinson’s Disease via Monoamine Oxidase B Inhibition and Dopaminergic Dysfunction

多巴胺能 单胺氧化酶B 神经毒性 单胺氧化酶 计算生物学 生物 药理学 转录组 疾病 化学 对接(动物) 表观遗传学 多巴胺 帕金森病 微阵列 基因 多巴胺能途径 单胺类神经递质 不良结局途径 生物信息学 药物发现 功能(生物学) 生物途径 微阵列分析技术 单胺氧化酶A 神经科学 遗传学
作者
Xinhe Lu,Yanping Luo,Pei Peng,Xingyue Xing,Wei Xia,Hongyan Yin,Hanzeng Li,Shunqing Xu
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
卷期号:60 (9): 7159-7170 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acs.est.5c14167
摘要

High Resolution Image Download MS PowerPoint Slide The neurotoxicity of emerging contaminants, polyhalogenated carbazoles (PHCZs), is elusive. In this study, we investigated the potential toxicity of 13 prevalent PHCZs utilizing a network toxicology approach, which revealed shared molecular targets associated with Parkinson’s disease (PD). Molecular docking simulations assessed the binding affinities of these PHCZs for eight key PD-related targets, identifying monoamine oxidase B (MAOB) as a critical target. Among the dihalogenated PHCZs, 2,7-dibromocarbazole (2,7-BCZ) exhibited the highest binding affinity to MAOB. Comparative molecular docking and dynamics simulations suggest that the inhibition of MAOB activity by 2,7-BCZ is a potential initiating event in PHCZ-induced neurological disorders. In vivo experiments confirmed that 2,7-BCZ exposure highly correlates with α-synuclein aggregation, a hallmark of PD pathology. Transcriptomic sequencing of 2,7-BCZ-exposed SH-SY5Y cells, combined with analysis of public PD microarray data, identified shared transcriptional alterations in genes including CLSTN2, CBLN1, AGTR1, DLK1, and DDC . By integrating pathways from PD-related targets of PHCZs, differentially expressed genes in 2,7-BCZ-exposed cells, and public PD data sets, we further elucidated key biological pathways through which 2,7-BCZ may contribute to PD pathogenesis, particularly dopaminergic synapse function and neurodevelopmental regulation. Collectively, this study not only highlights the potential role of PHCZs in PD, elucidating the potential biological mechanisms by which PHCZs may exacerbate PD, but also exemplifies an innovative, animal-sparing approach using New Approach Methodologies (NAMs) to assess environmental pollutants’ risks in neurodegenerative adverse outcomes.
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