Dave Arthur R. Robledo, Takahito Kumagawa, Mari Ochiai, Hisato Iwata · Ecotoxicology and Environmental Safety · 2025

New Approach Methodologies (NAMs) to assess killer whale (Orcinus orca) estrogen receptor alpha (ERα) transactivation potencies by DDTs and their risks

Resumo em português

As orcas (Orcinus orca), como predadores de topo, acumulam altos níveis de poluentes orgânicos persistentes (POPs) como o diclorodifeniltricloroetano e seus análogos (DDTs) e enfrentam seus riscos a nível populacional. A avaliação da função do receptor de estrogênio alfa (ERα) é crucial para avaliar o impacto dos DDTs na saúde endócrina e reprodutiva das orcas. No entanto, devido a restrições éticas, pouco se sabe sobre os efeitos dos DDTs na função do ERα das orcas (kwERα). Este estudo teve como objetivo avaliar as potências de transativação do kwERα em resposta a vários DDTs (p,p′-DDT, o,p′-DDT, p,p′-DDD, o,p′-DDD, p,p′-DDE, o,p′-DDE e p,p′-DDOH) por meio de Novas Metodologias de Abordagem (NAMs). Construímos um teste de gene repórter in vitro expressando kwERα e medimos as potências de transativação dos DDTs como a concentração efetiva de 10 % (REC10) relativa à resposta máxima à exposição a 17β-estradiol. Também empregamos abordagens in silico, como docking molecular e análise de rede proteína-ligante (PLNA), para elucidar a interação da proteína kwERα com os DDTs. Os resultados in vitro revelaram uma potência estrogênica na ordem: 17β-estradiol > o,p'-DDT > o,p'-DDE > o,p'-DDD > p,p'-DDD > p,p'-DDOH > p,p'-DDT > p,p'-DDE (sem atividade). Foram encontradas correlações positivas fortes entre os valores REC10 in vitro e os escores de docking in silico, sugerindo a relação estrutura-atividade das potências estrogênicas dos DDTs para kwERα. A PLNA evidenciou a contribuição de Glu353 e Phe404 em kwERα como resíduos essenciais para a interação com os DDTs. Avaliações de risco indicaram que as quantidades equivalentes estrogênicas de o,p'-DDT dos DDTs na gordura subcutânea de orcas do Ártico canadense e da Irlanda excederam a REC10 in vitro de o,p'-DDT, sugerindo risco significativo de perturbação endócrina mediada por kwERα nessas populações. Esses achados ressaltam a importância das NAMs, incluindo abordagens in vitro e in silico, para avaliar os riscos endócrino e reprodutivo em orcas.

Resumo original em inglês

Killer whales (Orcinus orca), as apex predators, accumulate high levels of persistent organic pollutants (POPs) such as dichlorodiphenyltrichloroethane and its analogs (DDTs) and face their risks at the population level. The assessment of the function of estrogen receptor alpha (ERα) is crucial for evaluating impact of DDTs on killer whale endocrine and reproductive health. However, due to ethical constraints, little is known about the effects of DDTs on the function of killer whale ERα (kwERα). This study aimed to assess kwERα transactivation potencies in response to various DDTs (p,p′-DDT, o,p′-DDT, p,p′-DDD, o,p′-DDD, p,p′-DDE, o,p′-DDE, and p,p′-DDOH) by New Approach Methodologies (NAMs). We constructed an in vitro kwERα-expressed reporter gene assay and measured transactivation potencies of DDTs as the 10 % effective concentration (REC10) relative to the maximum response to 17β-estradiol exposure. We also employed in silico approaches such as molecular docking and protein-ligand network analysis (PLNA) to elucidate the interaction of kwERα protein and DDTs. The in vitro results revealed an estrogenic potency in the order of 17β-estradiol > o,p’-DDT > o,p’-DDE > o,p’-DDD > p,p’-DDD > p,p’-DDOH > p,p’-DDT > p,p’-DDE (no activity). Strong positive correlations were found between in vitro REC10 values and in silico docking scores, suggesting the structure-activity relationship of the estrogenic potencies of DDTs to kwERɑ. PLNA highlighted contribution of Glu353 and Phe404 in kwERα as essential residues to the interaction with DDTs. Risk assessments indicated that the o,p’-DDT-estrogenic equivalency quantities of DDTs in the blubber of both Irish and Canadian Arctic killer whales exceeded the in vitro REC10 of o,p’-DDT, suggesting a significant risk of kwERα-mediated endocrine disruption in these populations. These findings underscore the importance of NAMs including in vitro and in silico approaches for assessing the endocrine and reproductive risk in killer whales.

Espécies citadas

• Orcinus orca · orca
  ?

  Nomes populares variam entre regiões e uma mesma palavra pode designar espécies diferentes. Confira sempre o nome científico: Orcinus orca.