본 연구에서는 알킬페놀 화합물에 대해 HeLa cell을 이용한 세포독성실험 및 상추종자를 이용한 발아실험과 생분해실험(BOD, COD)을 실시하였으며 알킬페놀 화합물이 세포독성 실험, 발아 실험, 생분해 실험 등을 통해 QSAR에 적합한지를 평가하고자 하였다. HeLa cell에 대한 알킬페놀 화합물의 세포독성은 Heptyl-, Octyl- 그리고 Nonylphenol에서 증가하였고 4-n-Nonylphenol > 4-tert-Octylphenol > 4-n-Octylphenol > 4-n-Heptylphenol 등의 순으로 나타났다. 반면에 다른 알킬페놀 화합물에 대해서는 적은 독성을 나타냈다. 발아실험을 위해서 ...
본 연구에서는 알킬페놀 화합물에 대해 HeLa cell을 이용한 세포독성실험 및 상추종자를 이용한 발아실험과 생분해실험(BOD, COD)을 실시하였으며 알킬페놀 화합물이 세포독성 실험, 발아 실험, 생분해 실험 등을 통해 QSAR에 적합한지를 평가하고자 하였다. HeLa cell에 대한 알킬페놀 화합물의 세포독성은 Heptyl-, Octyl- 그리고 Nonylphenol에서 증가하였고 4-n-Nonylphenol > 4-tert-Octylphenol > 4-n-Octylphenol > 4-n-Heptylphenol 등의 순으로 나타났다. 반면에 다른 알킬페놀 화합물에 대해서는 적은 독성을 나타냈다. 발아실험을 위해서 Lactuca sativa L.(상추)종자를 24개 알킬페놀 화합물에 노출시켰다. 발아율은 독성이 알려진 화합물인 2,2’-thiobis(4-tert-octyl phenol), 4-tert-Octylphenol등에서 100%의 발아율을 나타냈으며 출현지표도 octyl- 및 nonylphenol에서 높은 값을 나타냈다. 알킬페놀 화합물에 대한 생분해실험(BOD와 COD)을 실시한 결과, COD 값은 Octy- 과 Nonylphenol에서 비교적 높게 나타났고 BOD 값은 알킬페놀 화합물간에 특별한 차이가 없었다. 반면에 알킬페놀 화합물의 g당 산소의 ㎎을 가지고 나타낸 BODM와 CODM의 결과에서는 유사한 양상을 보였으며 2-(2H-Benzotriazol-2-yl)-4,6-Di-tert-PentyIphenol, 4-n-Octylphenol, 4-tert-Octylphenol, 2,2’-Thiobis(4-tert-Octylphenol), 4-n-Nonylphenol에서 낮은 값을 보였다. 알킬레이트 활성에 대한 4-NBP 알킬화 반응실험을 실시한 결과 24개 알킬페놀 화합물은 알킬레이트 활성을 가지고 있지 않았으며 이는 DNA분자와 알킬화하는 능력이 없다는 것을 제시하고 있다. 본 연구에서 알킬페놀 화합물과 분자표현자와의 상관관계를 Pearson’s correlation coefficient로 비교한 결과, Percent Hydrophilic Surface Area은 Y = -0.4524 (p = 0.0265)로 세포독성과 상관성을 보였고 Hydrogen bond number는 Y = -0.6404(p = 0.0007)로 발아율과 비교적 큰 상관성을 보이고 있다. Enthalpy of formation는 Y = -0.4970(p = 0.0135)로 출현지표와 상관성을 보이고 있다. COD(㎎/L)는 Density와 Y = -0.4861 (p = 0.016)로 상관성을 보이고 있다. BODM(㎎/G)은 Hydrogen bond number과 Y = 0.7676(p < O.0001)로, CODM(㎎/G)은 HBN과 Y =0.9087 (p <0.0001)로 높은 상관성을 보이고 있다. PASS 프로그램의 결과를 이용한 약리학적인 예측치인 에스트로겐성, 항산화성 및 성장 촉진성을 계산하여 상관성을 비교하였다. 에스트로겐성(estrogen agonist)과 발아율(germination ratio)을 비교하였을 경우, p의 값이 0.0032 수준에서 -0.5758(Y)의 상관계수의 값을 가지며, 출현지표(emergence index)에서는 Y= -0.4591 (p = 0.0240)로 상관성을 보였다. 유의수준 α=0.05에서 신뢰할 수 있는 변수들을 선택해서 단계적 다중회귀분석(stepwise multipIe regression analysis)을 수행한 결과, 세포독성, 발아율, 출현지표, BOD, COD 등은 설명력이 낮게 나타났으며 BODM(㎎/G) = -12766 + 14293252 HBN (R²= 0.5892)로, BODM(㎎/G)는 HBN과 양의 상관관계를 보여 HBN이 증가하면 비례적으로 증가하는 추세를 나타냈고 분자표현자와 비교적 큰 상관관계를 나타냈으며 결정계수의 값이 0.5892로 비교적 설명력이 있는 모델로 나타났다. CODM(㎎/G) = 57.83875 + 47178 HBN - 1.41798 DM (R²= 0.8656)로, CODM(㎎/G)는 HBN 및 DM 과는 비교적 커다란 상관관계를 나타냈으며 이때 결정계수 값이 0.8656으로 설명력이 큰 모델로 나타났다. 독성실험의 결과를 가지고 상관성 분석을 한 결과, CODM은 QSAR에 가장 좋은 모델 이였고 발아율, BODM 모델도 적절한 모델임이 밝혀졌다. 본 연구에서는 알킬페놀 화합물의 분자표현자를 비교하여 이들의 변수가 세포독성, 종자발아, 생분해성을 예측하는데 중요한 인자로 작용하는지를 파악하고자 하였으며 그에 대한 다중회귀 방정식을 도출하여 QSAR의 연구에 의한 알킬페놀 화합물의 독성을 유추하는 근거를 발견하였다. 또한 이러한 연구를 바탕으로 다른 화합물의 동족체들에 대한 독성을 예측하는데 가능성을 확인하였다.
본 연구에서는 알킬페놀 화합물에 대해 HeLa cell을 이용한 세포독성실험 및 상추종자를 이용한 발아실험과 생분해실험(BOD, COD)을 실시하였으며 알킬페놀 화합물이 세포독성 실험, 발아 실험, 생분해 실험 등을 통해 QSAR에 적합한지를 평가하고자 하였다. HeLa cell에 대한 알킬페놀 화합물의 세포독성은 Heptyl-, Octyl- 그리고 Nonylphenol에서 증가하였고 4-n-Nonylphenol > 4-tert-Octylphenol > 4-n-Octylphenol > 4-n-Heptylphenol 등의 순으로 나타났다. 반면에 다른 알킬페놀 화합물에 대해서는 적은 독성을 나타냈다. 발아실험을 위해서 Lactuca sativa L.(상추)종자를 24개 알킬페놀 화합물에 노출시켰다. 발아율은 독성이 알려진 화합물인 2,2’-thiobis(4-tert-octyl phenol), 4-tert-Octylphenol등에서 100%의 발아율을 나타냈으며 출현지표도 octyl- 및 nonylphenol에서 높은 값을 나타냈다. 알킬페놀 화합물에 대한 생분해실험(BOD와 COD)을 실시한 결과, COD 값은 Octy- 과 Nonylphenol에서 비교적 높게 나타났고 BOD 값은 알킬페놀 화합물간에 특별한 차이가 없었다. 반면에 알킬페놀 화합물의 g당 산소의 ㎎을 가지고 나타낸 BODM와 CODM의 결과에서는 유사한 양상을 보였으며 2-(2H-Benzotriazol-2-yl)-4,6-Di-tert-PentyIphenol, 4-n-Octylphenol, 4-tert-Octylphenol, 2,2’-Thiobis(4-tert-Octylphenol), 4-n-Nonylphenol에서 낮은 값을 보였다. 알킬레이트 활성에 대한 4-NBP 알킬화 반응실험을 실시한 결과 24개 알킬페놀 화합물은 알킬레이트 활성을 가지고 있지 않았으며 이는 DNA분자와 알킬화하는 능력이 없다는 것을 제시하고 있다. 본 연구에서 알킬페놀 화합물과 분자표현자와의 상관관계를 Pearson’s correlation coefficient로 비교한 결과, Percent Hydrophilic Surface Area은 Y = -0.4524 (p = 0.0265)로 세포독성과 상관성을 보였고 Hydrogen bond number는 Y = -0.6404(p = 0.0007)로 발아율과 비교적 큰 상관성을 보이고 있다. Enthalpy of formation는 Y = -0.4970(p = 0.0135)로 출현지표와 상관성을 보이고 있다. COD(㎎/L)는 Density와 Y = -0.4861 (p = 0.016)로 상관성을 보이고 있다. BODM(㎎/G)은 Hydrogen bond number과 Y = 0.7676(p < O.0001)로, CODM(㎎/G)은 HBN과 Y =0.9087 (p <0.0001)로 높은 상관성을 보이고 있다. PASS 프로그램의 결과를 이용한 약리학적인 예측치인 에스트로겐성, 항산화성 및 성장 촉진성을 계산하여 상관성을 비교하였다. 에스트로겐성(estrogen agonist)과 발아율(germination ratio)을 비교하였을 경우, p의 값이 0.0032 수준에서 -0.5758(Y)의 상관계수의 값을 가지며, 출현지표(emergence index)에서는 Y= -0.4591 (p = 0.0240)로 상관성을 보였다. 유의수준 α=0.05에서 신뢰할 수 있는 변수들을 선택해서 단계적 다중회귀분석(stepwise multipIe regression analysis)을 수행한 결과, 세포독성, 발아율, 출현지표, BOD, COD 등은 설명력이 낮게 나타났으며 BODM(㎎/G) = -12766 + 14293252 HBN (R²= 0.5892)로, BODM(㎎/G)는 HBN과 양의 상관관계를 보여 HBN이 증가하면 비례적으로 증가하는 추세를 나타냈고 분자표현자와 비교적 큰 상관관계를 나타냈으며 결정계수의 값이 0.5892로 비교적 설명력이 있는 모델로 나타났다. CODM(㎎/G) = 57.83875 + 47178 HBN - 1.41798 DM (R²= 0.8656)로, CODM(㎎/G)는 HBN 및 DM 과는 비교적 커다란 상관관계를 나타냈으며 이때 결정계수 값이 0.8656으로 설명력이 큰 모델로 나타났다. 독성실험의 결과를 가지고 상관성 분석을 한 결과, CODM은 QSAR에 가장 좋은 모델 이였고 발아율, BODM 모델도 적절한 모델임이 밝혀졌다. 본 연구에서는 알킬페놀 화합물의 분자표현자를 비교하여 이들의 변수가 세포독성, 종자발아, 생분해성을 예측하는데 중요한 인자로 작용하는지를 파악하고자 하였으며 그에 대한 다중회귀 방정식을 도출하여 QSAR의 연구에 의한 알킬페놀 화합물의 독성을 유추하는 근거를 발견하였다. 또한 이러한 연구를 바탕으로 다른 화합물의 동족체들에 대한 독성을 예측하는데 가능성을 확인하였다.
The purpose of the present study was to perform experiments of cytotoxicity using HeLa cell, seed germination using Lactucaz satiua L. and biodegradation test(BOD and COD), and to evaluate the possibility that the alkylphenols are applicable to the QSAR through cytotoxicity, seed germination, biodeg...
The purpose of the present study was to perform experiments of cytotoxicity using HeLa cell, seed germination using Lactucaz satiua L. and biodegradation test(BOD and COD), and to evaluate the possibility that the alkylphenols are applicable to the QSAR through cytotoxicity, seed germination, biodegradation test(BOD and COD) and other experimental data. Exposure of HeLa cell to alkylphenols caused increasing toxicity with Heptyl-, Octyl and Nonylphenol in following order : 4-n-Nonylphenol > 4-tert-Octylphenol > 4-n-Octylphenol > 4-n-Heptylphenol. Whereas other alkylphenols were found to be less toxic to HeLa cell distinctively. In order to examine the seed germination, 24 alkylphenols were exposed to Lactuca satiua L The germination ratio profiles showed unexpected results that both 2'2-thiobis(4-tert-octyl) and 4-tertoctylphenol, which are known as endocrine disruptors, showed 100% germination ratio. Also, the high values of Emergence Index were shown with similar compounds such as octyl and nonyl compounds. We examined the biodegradability(BOD and COD) of alkylphenols and we found that COD values of Octy and Nonyl compounds were relatively high. However there wasn't distinctive difference among alkylphenols in BOD values. From the results of BODM and CODM in mg per gram of alkylphenol, the overall trend was very similar. Conspicuously the BODM and CODM values of 2-(2H-Benzotriazol-2-yl)-4,6-Di-tertPentylphenol, 4-n-Octylphenol, 2,2' -Thiobis (4-tent-Octylphenol) and 4-n-Nonylphenol were shown to be relatively low, which indicates that these alkylphenols are poorly biodegradable of 24 testing compounds. 4-NBP alkylation tests were performed for alkylating activities. The results shows that 24 alkylphenols does not have alkylating activity, indicating that the 24 alkylphenols have no capability to bind to DNA molecule. The correlation coefficient between cytotoxicity and Percent Hydrophilic Surface Area(PHSA) was significant(y= -0.4524) at p = 0.0265. Comparing The Hydrogen bond number to germination ratio, a fairly significant correlationship(y = -0.6404) at p =0.0007 was found. Also the correlation coefficient between Emergence index and Enthalpy of formation was significant(y= -0.4970) at p = 0.0135. The correlation coefficient between COD(mg/L) and Density was significant(y= =0.4861) at p = 0.016. The correlation coefficient between BODM(mg/G) and Hydrogen bond number was significant(y= 0.7676) at p <0.0001. Remarkably the CODM(mg/G) with the HBN showed a high correlationship(y= 0.9087) at p <0.0001. Comparing with the pharmacological data obtained from the PASS, the correlation coefficient between Germiantion ratio and estrogen agonist(from the PASS) was significant(y= -0.5758) at p = 0.0032, and the correlation coefficient between Emergence index and estrogen agonist was significant(y= -0.4591) at p = 0.0240. Quantitative structure-activity relationships (QSAR) using stepwise multiple regression analysis were developed and mechanistically interpreted using SAS program. By using Hydrogen bond number (HBN) quantitative structure-activity relationships models(QSARs) were developed : BODM(mg/G) = -12766 + 14293252 HBN(RZ = 0.5892, a = 0.05). The QSAR equation using Hydrogen bond number and Dipol moment(DM) were developed as follows : CODM(mg/G) = 57.83875 + 47178 HBN - 1.41798 DM(Rz = 0.8656, a = 0.05). The above results showed that CODM model was found to be the best model in this QSAR study, and that the germination ratio and BODM models were found to be fairly good models as well. This study is concluded that some evidence of experimental data is available to determine whether QSAR methods can be of general use in predicting the cytotoxicity, seed germination, biodegradation test of chemicals, and that until further work is undertaken to develop QSARs for a much wider range of homologous series of alkylphenol compounds.
The purpose of the present study was to perform experiments of cytotoxicity using HeLa cell, seed germination using Lactucaz satiua L. and biodegradation test(BOD and COD), and to evaluate the possibility that the alkylphenols are applicable to the QSAR through cytotoxicity, seed germination, biodegradation test(BOD and COD) and other experimental data. Exposure of HeLa cell to alkylphenols caused increasing toxicity with Heptyl-, Octyl and Nonylphenol in following order : 4-n-Nonylphenol > 4-tert-Octylphenol > 4-n-Octylphenol > 4-n-Heptylphenol. Whereas other alkylphenols were found to be less toxic to HeLa cell distinctively. In order to examine the seed germination, 24 alkylphenols were exposed to Lactuca satiua L The germination ratio profiles showed unexpected results that both 2'2-thiobis(4-tert-octyl) and 4-tertoctylphenol, which are known as endocrine disruptors, showed 100% germination ratio. Also, the high values of Emergence Index were shown with similar compounds such as octyl and nonyl compounds. We examined the biodegradability(BOD and COD) of alkylphenols and we found that COD values of Octy and Nonyl compounds were relatively high. However there wasn't distinctive difference among alkylphenols in BOD values. From the results of BODM and CODM in mg per gram of alkylphenol, the overall trend was very similar. Conspicuously the BODM and CODM values of 2-(2H-Benzotriazol-2-yl)-4,6-Di-tertPentylphenol, 4-n-Octylphenol, 2,2' -Thiobis (4-tent-Octylphenol) and 4-n-Nonylphenol were shown to be relatively low, which indicates that these alkylphenols are poorly biodegradable of 24 testing compounds. 4-NBP alkylation tests were performed for alkylating activities. The results shows that 24 alkylphenols does not have alkylating activity, indicating that the 24 alkylphenols have no capability to bind to DNA molecule. The correlation coefficient between cytotoxicity and Percent Hydrophilic Surface Area(PHSA) was significant(y= -0.4524) at p = 0.0265. Comparing The Hydrogen bond number to germination ratio, a fairly significant correlationship(y = -0.6404) at p =0.0007 was found. Also the correlation coefficient between Emergence index and Enthalpy of formation was significant(y= -0.4970) at p = 0.0135. The correlation coefficient between COD(mg/L) and Density was significant(y= =0.4861) at p = 0.016. The correlation coefficient between BODM(mg/G) and Hydrogen bond number was significant(y= 0.7676) at p <0.0001. Remarkably the CODM(mg/G) with the HBN showed a high correlationship(y= 0.9087) at p <0.0001. Comparing with the pharmacological data obtained from the PASS, the correlation coefficient between Germiantion ratio and estrogen agonist(from the PASS) was significant(y= -0.5758) at p = 0.0032, and the correlation coefficient between Emergence index and estrogen agonist was significant(y= -0.4591) at p = 0.0240. Quantitative structure-activity relationships (QSAR) using stepwise multiple regression analysis were developed and mechanistically interpreted using SAS program. By using Hydrogen bond number (HBN) quantitative structure-activity relationships models(QSARs) were developed : BODM(mg/G) = -12766 + 14293252 HBN(RZ = 0.5892, a = 0.05). The QSAR equation using Hydrogen bond number and Dipol moment(DM) were developed as follows : CODM(mg/G) = 57.83875 + 47178 HBN - 1.41798 DM(Rz = 0.8656, a = 0.05). The above results showed that CODM model was found to be the best model in this QSAR study, and that the germination ratio and BODM models were found to be fairly good models as well. This study is concluded that some evidence of experimental data is available to determine whether QSAR methods can be of general use in predicting the cytotoxicity, seed germination, biodegradation test of chemicals, and that until further work is undertaken to develop QSARs for a much wider range of homologous series of alkylphenol compounds.
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