白腐真菌Phanerochaete chrysosporium对PFAS混合物的蛋白质组响应：防御还是进攻？

本研究针对全氟和多氟烷基物质(PFAS)污染治理难题，创新性地采用蛋白质组学技术解析白腐真菌Phanerochaete chrysosporium在暴露于PFOA和PFAS混合物时的分子响应机制。研究发现尽管25天内未观测到PFAS降解，但真菌通过显著上调细胞色素P450s、谷胱甘肽S-转移酶(GST)、热休克蛋白(HSPs)等关键应激蛋白，激活翻译后修饰、膜外排等防御通路，揭示了真菌应对PFAS胁迫的早期分子适应策略，为开发基于真菌的生物修复技术提供了重要理论依据。

　　

全氟和多氟烷基物质（PFAS）被称为"永远的化学品"，因其极强的碳-氟键化学稳定性，在环境中持久存在并引发癌症、内分泌干扰等健康风险。尽管美国环保署已将全氟辛酸(PFOA)和全氟辛烷磺酸(PFOS)的最高污染物水平(MCL)设定为4ppt，但传统处理方法面临能耗高、易产生有毒副产物等瓶颈。面对这一环境治理难题，美国加州大学洛杉矶分校（University of California, Los Angeles）的研究团队将目光投向了具有强大降解能力的白腐真菌，其研究成果发表在《Journal of Hazardous Materials Letters》上。

研究人员采用液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)技术，结合数据非依赖采集(DIA)和蛋白质聚集捕获(PAC)方法，对暴露于10 mg/L PFOA和环境相关浓度PFAS混合物的Phanerochaete chrysosporium进行蛋白质组分析。通过固相发酵系统培养真菌样本，分别在暴露第5天和第25天收集胞内和胞外蛋白质，运用主成分分析(PCA)和火山图等方法解析差异表达蛋白。PFAS定量采用USEPA 1633方法，通过Agilent 6475三重四极杆质谱进行检测。

"真菌蛋白质组早期响应显著但未见PFAS降解"部分显示，虽然25天暴露期未检测到PFAS浓度变化，但真菌通过显著上调谷胱甘肽S-转移酶(GST)、细胞色素P450s、热休克蛋白(HSP70/90)等应激相关蛋白，激活了包括翻译后修饰、蛋白周转在内的防御机制。主成分分析揭示这些响应具有明显的时间依赖性，胞内蛋白在Day5和Day25形成独立聚类，表明真菌存在时序性适应策略。

"PFAS暴露类型和持续时间驱动独特的蛋白质组表达模式"部分指出，蛋白质响应受暴露时间和亚细胞定位的影响大于化合物类型。固相发酵条件下，真菌优先表达锰过氧化物酶(MnP)而非木质素过氧化物酶(LiP)，提示培养基成分可调控酶通路。差异表达分析发现，PFAS混合物引发更强烈的胞外氧化还原酶上调，可能是由于其中含有的多氟化合物和有机物的协同效应。

"差异蛋白表达揭示应激响应和潜在解毒机制"部分通过COG功能注释发现，最富集的类别包括：蛋白翻译后修饰(O类)、次级代谢物生物合成(Q类)和信号转导(T类)。KEGG通路分析显示，谷胱甘肽代谢、氧化磷酸化和蛋白酶体介导的周转通路被显著激活。值得注意的是，大量功能未知蛋白的差异表达，暴露出真菌数据库注释的严重不足。

这项研究首次系统描绘了白腐真菌应对PFAS胁迫的多层次分子防御网络。虽然短期内未观察到进攻性降解，但真菌通过时空协调的应激响应展现了强大的适应潜力。研究发现暴露持续时间而非化合物类型是塑造蛋白质组响应的主要因素，这一发现为开发基于蛋白质标记的PFAS生物监测工具提供了理论基础。特别是鉴定出的细胞色素P450s、GSTs和ABC转运蛋白等关键分子，可作为后续基因工程改造的靶点，用于增强真菌的PFAS转化能力。研究还强调需要加强真菌蛋白质数据库建设，以支持更精确的异构体水平分析。这些发现为发展可持续的PFAS生物修复策略开辟了新思路，对解决全球性PFAS污染问题具有重要科学价值。