《Microorganisms》：Epidemic Years Increase Hospitalization but Not Mortality Among Laboratory-Confirmed Dengue Cases in Mexico: A Nationwide Surveillance Study, 2020–2025
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一氧化碳释放分子（carbon monoxide-releasing molecules，CORMs）显示出有前景的抗菌活性，但其整体细胞靶标及潜在机制仍未完全阐明。本研究旨在表征大肠杆菌（Escherichia coli）MG1655在限定最低培养基中暴露于
一氧化碳释放分子（carbon monoxide-releasing molecules，CORMs）显示出有前景的抗菌活性，但其整体细胞靶标及潜在机制仍未完全阐明。本研究旨在表征大肠杆菌（Escherichia coli）MG1655在限定最低培养基中暴露于亚抑菌浓度（10 μM，40 min）的钌基化合物CORM-3与其无活性对应物iCORM-3后的蛋白质组学响应。研究人员利用无标记定量液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）蛋白质组学，结合差异丰度分析、功能注释及基于STRING的网络分析，探索了处理相关的蛋白质组学特征与亚细胞定位模式。尽管iCORM-3未表现出抗菌活性，CORM-3则以浓度依赖方式抑制细菌生长。尽管经多重检验校正后无单个蛋白质达到FDR显著性水平，候选丰度变化仍汇聚于功能相关模块，包括包膜/周质应激、硫代谢与转运、氧化还原/金属稳态及部分能量相关功能。这些发现支持一个生成假说的模型：亚抑菌浓度的CORM-3暴露与多因素细菌应激适应相关，而非单一主导性的蛋白质水平靶标。因此，包膜稳态、含硫通路、氧化还原/金属适应以及部分能量相关功能的减弱，可作为大肠杆菌对CORM-3响应的候选组分，并需未来开展靶向验证。
论文解读：大肠杆菌对亚抑菌浓度CORM-3的蛋白质组学响应
一氧化碳（CO）长期被认为是需氧呼吸的抑制剂，主要通过结合含血红素蛋白（如血红蛋白和细胞色素c氧化酶）干扰氧运输和线粒体电子传递链活性。然而，低浓度下由血红素加氧酶产生的内源性CO已被证实参与多种生理和细胞保护过程，包括抗炎、血管舒张和抗凋亡效应，并被视为气体递质生物学框架的一部分。尽管如此，CO气体作为治疗药物的应用因其毒性和难以实现控制性全身递送而受到限制。因此，过去二十年间，研究人员开发了一氧化碳释放分子（CORMs）作为药理学工具，以可控方式递送CO并减少CO气体给药的局限性。CORM-3是一种钌基水溶性化合物[Ru(CO)
3Cl(甘氨酸盐)]，在体外每个化合物分子释放一个CO分子，半衰期约2分钟，对革兰氏阴性菌和阳性菌均显示出杀菌活性。然而，其全球细胞靶标和作用机制仍不完全清楚，且CORM-3的生物学效应可能不完全依赖于CO释放——有研究表明一种硫醇反应性Ru(II)物种对CORM-3的抗菌和细胞毒性质有重要贡献。因此，使用无CO的iCORM-3作为对照对于区分活性CO释放分子相关响应与含钌骨架潜在效应至关重要。研究人员此前已通过转录组学方法初步比较了两种化合物的细菌响应，本研究进一步采用蛋白质组学方法，在蛋白质水平表征E. coli MG1655暴露于亚抑菌浓度CORM-3后的响应，并与iCORM-3及未处理对照进行比较，以期识别CORM-3靶向的细胞过程并深入理解其抗菌作用模式。
研究人员利用E. coli MG1655菌株，在限定最低培养基中培养至指数期，分别以10 μM CORM-3处理40分钟、10 μM iCORM-3平行处理，并设置未处理基线对照。首先开展抗菌活性测定，使用不同浓度（10、20、30、40 μM）CORM-3及40 μM iCORM-3处理，监测24小时OD
600生长曲线。蛋白质组学实验方面，研究人员提取全细胞蛋白，经一维SDS-PAGE分离、胶内酶切后，采用纳升液相色谱-串联质谱（nanoLC-MS/MS）技术（Orbitrap Elite质谱仪）进行分析，数据经MaxQuant软件检索UniProt E. coli K-12 MG1655数据库进行蛋白鉴定，并基于无标记定量（LFQ）强度进行相对定量。随后对log
2转换的LFQ强度数据进行质量控制、差异丰度分析、热图可视化、功能注释和网络分析。差异蛋白筛选采用探索性阈值：名义p值<0.05且|log
2FC|≥1。功能解释使用基因本体论（GO）、KEGG通路、COG功能分类和STRING蛋白-蛋白相互作用分析，并对候选蛋白进行亚细胞定位分类。本实验未涉及临床样本队列，全部为实验室菌株培养。
在结果部分，研究人员首先测定了CORM-3对E. coli生长的亚抑菌浓度。生长动力学实验显示，CORM-3在10–40 μM浓度范围内均能抑制细菌生长12小时；10 μM处理组在24小时后恢复生长至对照组水平，而20 μM和30 μM处理组则表现为完全生长抑制。相比之下，iCORM-3即使升高至40 μM也未显示抗菌活性，其倍增时间（11.1小时）与未处理对照（12.5小时）相近。基于此，10 μM被确定为后续蛋白质组学实验的亚抑菌浓度。在全球蛋白质组谱分析与数据集质量控制部分，研究共定量到1322个蛋白质，各生物学重复间的定量蛋白数在894至1055之间，LFQ强度分布总体相近，样本间Pearson相关系数为0.80至0.96，主成分分析显示PC1和PC2分别解释总方差的29.4%和25.3%，实验组间存在部分分离但未形成完全独立聚类，这与亚抑菌浓度处理的特征一致。在差异丰度分析部分，CORM-3与未处理对照比较共鉴定出41个候选差异丰度蛋白（DAPs），其中10个丰度增加、31个丰度降低；iCORM-3与对照比较鉴定出52个候选DAPs，其中5个增加、47个降低；CORM-3与iCORM-3直接比较则鉴定出26个候选DAPs，其中18个增加、8个降低。CORM-3处理组中丰度增加的候选蛋白包括与包膜/周质应激（Spy、CpxP、PliG）、硫代谢与转运（TauA）、细胞壁生物合成（MurA）相关的蛋白，丰度降低的候选蛋白则涉及能量代谢（SdhA、LpdA、GlxR）和氧化还原/金属稳态（CueO、EfeO、SurA）等。功能注释与网络分析显示，这些候选蛋白汇聚为包膜应激、硫代谢、转运、能量代谢以及氧化/金属应激五个主要功能模块，且CORM-3与iCORM-3比较的STRING网络也支持存在功能相连的模块。热图分析进一步表明CORM-3处理诱导了双向协调的丰度变化模式。在亚细胞定位分析部分，丰度增加的10个候选蛋白中周质蛋白占比最高（50.0%），其次是细胞质（30.0%）和内膜（10.0%）；而丰度降低的31个候选蛋白以细胞质蛋白为主（58.1%），周质蛋白占16.1%。这些结果提示CORM-3暴露与包膜/周质应激响应激活和细胞质代谢功能重塑相关联。
在讨论部分，研究人员综合生长表型和蛋白质组学数据指出，CORM-3处理下硫获取与转运组分（TauA、Sbp、MetQ）、半胱氨酸/亚硫酸盐加工酶（CysI/CysJ）、金属稳态因子（FtnA、CueO、EfeO）以及周质伴侣蛋白（Spy、CpxP）的显著调节，支持CORM-3的含钌骨架直接与细胞硫醇、周质蛋白靶标和金属结合网络发生反应的观点。与iCORM-3相比，CORM-3诱导了更广泛且功能上更连贯的蛋白质组响应，且减少的蛋白多于增加的蛋白，提示细菌在应激适应期间主动减弱或重塑了部分细胞功能，尤其是细胞质能量代谢途径。Spy和CpxP的协同升高表明周质蛋白质量控制机制被激活，而SurA和TolC的变化则涉及外膜维持与运输功能。硫代谢相关蛋白的系统性改变提示CORM-3暴露增加了细胞对含硫化合物的需求，用于硫醇依赖性氧化还原缓冲和蛋白质修复。SdhA、LpdA等能量代谢蛋白的下调与CORM-3处理后的生长停滞期表现一致。金属稳态方面，CueO和EfeO丰度降低而FtnA丰度增加，提示铁螯合途径的激活可能有助于限制游离铁催化的氧化损伤。该蛋白质组学特征与先前McLean等人报道的转录组学结果在硫代谢和应激适应主题上具有一致性。研究的局限性包括：无单个蛋白达到多重检验校正后的FDR显著性、未涵盖剂量和时间依赖的动态变化、全蛋白提取对疏水膜蛋白的代表性不足、以及缺少半胱氨酸救援实验和独立靶向验证。研究结论指出，这项探索性无标记定量蛋白质组学研究在蛋白质水平上揭示了E. coli MG1655对亚抑菌浓度CORM-3暴露的响应特征。与iCORM-3相比，CORM-3相关的候选丰度变化汇聚于包膜/周质应激、硫获取与代谢、氧化还原/金属稳态以及部分能量相关功能。尽管无单个蛋白达到FDR显著性水平，候选差异蛋白在相互关联的细胞过程中的收敛性支持一个生成假说的模型：CORM-3暴露与多因素细菌应激适应相关，而非由单一蛋白质水平靶标主导。这些发现与此前转录组学证据相符，表明含硫通路、包膜稳态、呼吸/氧化还原适应以及部分能量相关功能的减弱是大肠杆菌对CORM-3响应的候选组成部分。未来研究需结合靶向蛋白质组学、代谢组学、硫醇-氧化还原谱分析、DNA损伤检测及关键候选蛋白的功能验证，以阐明CO释放与钌依赖性反应活性在CORM-3抗菌活性中的相对贡献。该论文发表在《Microorganisms》。
