Οι κύριες εφαρμογές του βουταδιενίου είναι το συνθετικό καουτσούκ (SBR, SBS, θερμοπλαστικό καουτσούκ κ.λπ.), που χρησιμοποιείται ευρέως στην παραγωγή σόλων υποδημάτων, ελαστικών και άλλων ανταλλακτικών για την αυτοκινητοβιομηχανία, κόλλες και στεγανωτικά, τροποποιήσεις ασφάλτου και πολυμερών και ενώσεων για ατελείωτους σκοπούς.
Έχουμε δείξει προηγουμένως ότι το μονοξείδιο του βουταδιενίου (BM), ο πρωτεύων μεταβολίτης του 1,3-βουταδιενίου, αντέδρασε με νουκλεοσίτες για να σχηματίσει προϊόντα αλκυλίωσης που εμφάνισαν διαφορετικούς ρυθμούς σχηματισμού και διαφορετικές σταθερότητες υπό in vitro φυσιολογικές συνθήκες. Στην παρούσα μελέτη, το ΒΜ αντέδρασε με μονόκλωνο (ss) και δίκλωνο (ds) DNA θύμου μόσχου και τα προϊόντα αλκυλίωσης χαρακτηρίστηκαν μετά από ενζυματική υδρόλυση του DNA. Τα πρωτογενή προϊόντα ήταν τοποϊσομερή προϊόντα προσθήκης Ν-7-γουανίνης. Σχηματίστηκαν επίσης Ν-3-(2-υδροξυ-3-βουτεν-1-υλ)αδενίνη και Ν-3-(1-υδροξυ-3-βουτεν-2-υλ) αδενίνη, που αποπουρινώθηκαν από το DNA ταχύτερα από τα προϊόντα προσθήκης Ν-7-γουανίνης.
Επιπροσθέτως, ανιχνεύθηκαν Ν6-(2-υδροξυ-3-βουτεν-1-υλ)δεοξυαδενοσίνη και Ν6-(1-υδροξυ-3-βουτεν-2-υλ)δεοξυαδενοσίνη και ελήφθησαν στοιχεία ότι αυτά τα προϊόντα προσθήκης σχηματίστηκαν με αναδιάταξη Dimroth των αντίστοιχων Ν-1-δεοξυαδενοσίνης, αλλά όχι στην απελευθέρωση των προσαγωγών DNA, αλλά όχι στην απελευθέρωση των προϊόντων προσθήκης DNA, Ν-1-αλκυλιωμένοι νουκλεοσίτες με ενζυματική υδρόλυση. Ανιχνεύθηκαν επίσης προϊόντα προσθήκης Ν-3-(2-υδροξυ-3-βουτεν-1-υλ)δεοξυουριδίνης, τα οποία προφανώς σχηματίστηκαν μετά από αντιδράσεις απαμίνωσης των αντίστοιχων προϊόντων προσθήκης δεοξυκυτιδίνης, και ήταν σταθερά στο DNA. Ο σχηματισμός προϊόντος προσθήκης εξαρτιόταν γραμμικά από τη συγκέντρωση ΒΜ (10-1000 mM), με τις αναλογίες προσθήκης να είναι παρόμοιες στις διάφορες συγκεντρώσεις ΒΜ. Σε υψηλή συγκέντρωση ΒΜ (750 mM), τα προϊόντα προσθήκης σχηματίστηκαν με γραμμικό τρόπο για έως και 8 ώρες τόσο στο ssDNA όσο και στο dsDNA. Ωστόσο, οι ρυθμοί σχηματισμού των προϊόντων προσθήκης Ν-3-δεοξυουριδίνης και Ν6-δεοξυαδενοσίνης αυξήθηκαν 10- έως 20 φορές στο ssDNA έναντι του dsDNA, ενώ τα προϊόντα προσθήκης Ν-7-γουανίνης αυξήθηκαν μόνο ελαφρώς, πιθανώς λόγω διαφορών στους δεσμούς υδρογόνου στο ssDNA έναντι του dsDNA. Αυτά τα αποτελέσματα μπορεί να συμβάλουν στην καλύτερη κατανόηση των μοριακών μηχανισμών μεταλλαξιογένεσης και καρκινογένεσης τόσο του ΒΜ όσο και της μητρικής του ένωσης, του 1,3-βουταδιενίου.
Όταν το 1,3-βουταδιένιο επωάζεται με ηπατικά μεταμιτοχονδριακά κλάσματα από ποντίκι, αρουραίο, πίθηκο ή άνθρωπο και ένα σύστημα αναγέννησης NADPH, ο ρυθμός σχηματισμού μονοξειδίου του βουταδιενίου είναι διαφορετικός στα τέσσερα είδη. Με εξαίρεση τον πίθηκο rhesus, η ποσότητα του εποξειδίου είναι ανάλογη με τη δραστηριότητα της μονοοξυγενάσης. Η αλληλουχία σχηματισμού εποξειδίου είναι ποντίκι B6C3F1, αρουραίος Sprague Dawley, άνθρωπος, πίθηκος ρέζους. Η αναλογία μεταξύ ποντικιού και πιθήκου ήταν περίπου 7∶1. Όταν το 1,3-βουταδιένιο επωάζεται με ομογενοποιήματα από πνευμονικό ιστό, μόνο ιστοί από ποντίκια και αρουραίους παράγουν μετρήσιμες συγκεντρώσεις μονοξειδίου του βουταδιενίου. Η δραστηριότητα μονοοξυγενάσης στον πνευμονικό ιστό του ποντικού ήταν μόνο το 1/30 αυτής στο ήπαρ ποντικού. Αντίθετα, ο πνευμονικός ιστός σχημάτισε συγκεντρώσεις εποξειδίου συγκρίσιμες με εκείνες που σχηματίζονται από τον ιστό του ήπατος, ενώ ο πνευμονικός ιστός του πιθήκου και του ανθρώπου δεν παρήγαγε μετρήσιμα επίπεδα μονοξειδίου του βουταδιενίου. Τα δεδομένα ενδέχεται να υποδηλώνουν ότι τα αποτελέσματα πρόσφατων μελετών εισπνοής τρωκτικών με 1,3-βουταδιένιο δεν θα μπορούσαν να προεκταθούν αυτόματα στον άνθρωπο.