2025年，朱本占课题组在新型羟基自由基（•OH）产生体系及其导致的生物学效应研究方向取得重要进展，揭示了经典•OH清除剂小分子硫脲与H2O2反应意外产生•OH的分子机制，并阐释了硫脲介导的•OH产生体系与经典的•OH产生体系的异同之处。相关研究成果近期发表于Proc Natl Acad Sci USA 和Environ Sci Technol。
硫脲是一种结构非常简单的小分子巯基化合物，它不仅具有还原性，还具有一系列其他吸引人的特性，如可与蛋白质结合，以及络合过渡金属离子。这些特性使其被广泛应用于工业、农业和制药行业。此外，在生物医学学领域，硫脲及其衍生物还常作为高效的•OH清除剂用于体内或体外实验研究。硫脲可与多种具有氧化活性的物质发生反应，因此在许多情况下被作为抗氧化剂使用。然而，先前未曾发现硫脲会与H2O2在生理条件下反应产生高活性的•OH。
在研究系列经典•OH清除剂抑制氯代醌/H2O2体系产生•OH的过程中，意外发现硫脲在反应初期会明显抑制，但后期却会显著促进该体系•OH的生成。这表明硫脲很可能会通过某种反应途径直接产生•OH。深入研究发现，硫脲本身就可通过不依赖于金属离子的途径介导H2O2分解产生•OH，且此反应在生理浓度条件下就可发生。不仅硫脲，多种硫脲结构衍生物以及多类含硫脲结构的巯基化合物均可介导H2O2分解产生•OH，且这些体系产生•OH的过程在很大程度上依赖于次磺酸和亚磺酸的形成。与经典的产生•OH的无机Fenton体系以及卤代醌/H2O2有机类Fenton体系相比，该研究发现的硫脲类/H2O2新型•OH产生体系具有以下优点：•OH产生能力较优、•OH能持续产生、pH范围广、水溶性强、产物毒性低等。该研究发现了小分子化合物硫脲及含硫脲结构的多类化合物全新的化学行为和生理学功能，不仅为今后评价它们在环境和人体使用时的效应提供了指导，还有助于开发新型的具有特定用途的•OH产生试剂。
论文的通讯作者是朱本占研究员，毛莉副研究员为第一作者。上述研究得到国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金创新群体项目和中国科学院战略性先导科技专项（B类）的资助。
论文1链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2302967120
论文2链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.2c00922
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