宏蛋白质组学技术解析大气生物气溶胶的多元生物组成及其健康环境意义

为解决生物气溶胶传统检测技术单一性（仅针对特定物种或非特异性分子标记）的局限，研究人员采用宏蛋白质组学（Metaproteomics）技术，通过超声水相缓冲液提取、溶液内胰蛋白酶消化及纳流液相色谱-高分辨质谱（nanoLC-HRMS）分析，系统表征了法国斯特拉斯堡12周PM10 样本中的生物组分。鉴定到1,087条多肽，涵盖动植物、真菌、细菌和古菌，包括人类过敏原、病原体及生态指标相关蛋白，为大气化学研究提供了创新工具。

　　

生物气溶胶是影响人类健康和环境质量的重要因子，但现有检测技术往往局限于单一物种鉴定或宽泛的分子标记分析，难以全面解析其复杂生物组成。这一技术缺口使得环境中潜在病原体、过敏原及生态功能分子的系统性评估成为难题。为此，来自法国斯特拉斯堡的研究团队创新性地将宏蛋白质组学技术引入大气颗粒物研究领域，通过高通量蛋白质组分析揭示了生物气溶胶中隐藏的"生命密码"。

研究团队采用三大关键技术：1）超声辅助水相缓冲液提取法优化蛋白质回收率；2）溶液内胰蛋白酶消化（in-solution tryptic digestion）制备多肽；3）纳流液相色谱-高分辨质谱（nanoflow LC-HRMS）对法国斯特拉斯堡12周PM₁₀
样本进行深度分析。

【方法优化与验证】
通过大肠杆菌（Escherichia coli）提取物验证方法可靠性，优化超声参数使蛋白质回收率提升30%，为环境样本分析奠定基础。

【多维度生物组成解析】
共检测到1,087条多肽，周均223±104条对应111±40个蛋白质。物种溯源显示：动物源性蛋白含尘螨过敏原Der p1同源肽段；植物蛋白中检出小麦致病菌（Puccinia graminis）效应蛋白；细菌群落包含肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）毒力因子；古菌则发现参与氮循环的氨氧化酶亚基。

【健康与环境关联】
23%的鉴定蛋白与已知过敏原或病原体相关，如真菌Alternaria alternata的Alt a 1致敏蛋白。同时发现地衣共生藻类（Trebouxia）光合蛋白，可作为大气生态变化指标。

该研究首次证实宏蛋白质组学在大气生物气溶胶研究中的双重价值：既能实现跨物种高通量检测，又可精准识别具有健康风险的生物活性分子。相较于传统培养法或PCR技术，该方法单次实验即可覆盖五大生物界（动物、植物、真菌、细菌、古菌），对建立大气微生物-健康效应关联数据库具有里程碑意义。论文发表于《Journal of Proteome Research》，为环境科学与医学的交叉研究提供了新范式。