多组学解析空肠弯曲菌活性氧靶点及氧化应激防御机制

推荐：研究人员针对空肠弯曲菌(Campylobacter jejuni)在宿主氧化压力下的生存机制，通过LC-MS/MS标记蛋白质组学技术，系统分析了H2 O2 和超氧化物诱导剂百草枯(PQ)处理的蛋白表达变化，发现KatA、AhpC等抗氧化酶及外膜蛋白Cj1170c的关键保护作用，鉴定1334个Cys-SO2 H/SO3 H修饰位点，揭示了Fe-S簇是ROS主要靶点，为开发靶向氧化应激通路的抗菌策略提供新依据。

　　

空肠弯曲菌(Campylobacter jejuni)作为人类胃肠炎的主要病原体，其致病性高度依赖于应对宿主内源性活性氧(ROS)的能力。这种ROS不仅来源于宿主免疫细胞的"呼吸爆发"，也来自肠道微生物群的代谢活动。尽管已知氧化应激反应是细菌存活的关键，但空肠弯曲菌如何精准调控抗氧化防御网络，特别是哪些分子靶点易受ROS攻击，以及这些攻击如何影响其代谢重塑，仍是微生物致病机制研究的空白领域。

为破解这一科学难题，研究人员采用多组学联用策略，通过定量蛋白质组学结合氧化修饰组学，系统绘制了空肠弯曲菌在H₂
O₂
和超氧化物诱导剂百草枯(PQ)刺激下的分子应答图谱。研究发现发表在《Journal of Proteome Research》上，揭示了该病原体应对氧化压力的独特生存策略。

研究主要运用了三种关键技术：1) 标记定量蛋白质组学(LC-MS/MS)分析1347种蛋白表达变化；2) 强阳离子交换(SCX)和亲水相互作用色谱(HILIC)联合LC-MS/MS鉴定半胱氨酸过氧化修饰；3) 靶向代谢分析结合基因敲除(Δcj1170c)验证关键蛋白功能。

氧化应激诱导的蛋白表达重塑
通过比较10 μM/0.5 mM H₂
O₂
和2 μM/10 μM PQ处理组的蛋白表达差异，发现经典抗氧化酶如过氧化氢酶(KatA)和烷基过氧化氢还原酶(AhpC)显著上调。值得注意的是，营养物质转运蛋白(SdaC/PutP/LctP)的变化与其底物(丝氨酸/脯氨酸/乳酸)的胞内浓度呈正相关，提示氧化应激会触发代谢重编程以适应宿主环境。

外膜蛋白Cj1170c的双重保护作用
定量分析揭示Cj1170c是ROS响应最显著的外膜蛋白。基因敲除实验证实Δcj1170c突变株对H₂
O₂
和渗透压异常敏感，且胞内苏氨酸/高丝氨酸水平显著降低，表明该蛋白通过维持渗透平衡和氨基酸稳态协同增强菌体抗压能力。

半胱氨酸过氧化的全局图谱
创新性地鉴定到867个Cys-SO₂
H/SO₃
H修饰位点(涉及495种蛋白)，其中约30%在基础条件下即存在修饰，印证了空肠弯曲菌固有的微需氧特性会自发形成氧化性胞内环境。特别值得注意的是，铁硫簇(Fe-S)组装相关蛋白的Cys位点呈现高度过氧化敏感性，这可能是ROS破坏能量代谢的关键切入点。

代谢网络的氧化调控节点
PQ处理引发苏氨酸/高丝氨酸异常积累，而Δcj1170c菌株则出现这两种代谢物耗竭。结合转运蛋白表达数据，说明ROS通过干扰氨基酸吸收与分解代谢的平衡，迫使细菌启动"代谢休眠"状态以适应氧化环境。

该研究首次系统揭示了空肠弯曲菌应对氧化应激的三重防御机制：1) 快速诱导KatA/AhpC等经典抗氧化系统；2) 通过Cj1170c等特殊膜蛋白维持渗透/代谢稳态；3) 选择性允许Fe-S簇相关蛋白的Cys过氧化以调节能量代谢节奏。发现的1334个Cys-SO₂
H/SO₃
H修饰位点不仅绘制了最全面的细菌氧化修饰图谱，更指