《Microorganisms》：Exploratory Label-Free Proteomic Profiling of the Escherichia coli Response to Sub-Inhibitory CORM-3 Exposure
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一氧化碳释放分子（CORMs）展现出可观的抗菌活性，然而其全局细胞靶点及潜在机制仍未被完全阐明。本研究旨在表征大肠杆菌（Escherichia coli）MG1655在限定基本培养基中暴露于亚抑制浓度（10 μM，40 min）钌基CORM-3及其失活对照iC
一氧化碳释放分子（CORMs）展现出可观的抗菌活性，然而其全局细胞靶点及潜在机制仍未被完全阐明。本研究旨在表征大肠杆菌（Escherichia coli）MG1655在限定基本培养基中暴露于亚抑制浓度（10 μM，40 min）钌基CORM-3及其失活对照iCORM-3后的蛋白质组学响应。研究人员采用无标记定量液相色谱-串联质谱（label-free quantitative LC-MS/MS）蛋白质组学，结合差异丰度、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。iCORM-3未表现出抗菌活性，而CORM-3呈浓度依赖性抑制生长。尽管经多重检验校正后无单个蛋白达到错误发现率（FDR）显著性，候选丰度变化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。这些发现支持一个假设生成模型：亚抑制CORM-3暴露关联于多因素细菌应激适应而非单一主导蛋白水平靶点。包膜稳态、含硫通路、氧化还原/金属适应及部分能量相关功能的减弱因此成为大肠杆菌响应CORM-3的候选组分，需未来靶向验证。
研究背景与立项依据
一氧化碳（CO）作为气体信号分子（gasotransmitter）在低浓度下参与生理保护，但气态CO治疗受限于毒性与递送控制。一氧化碳释放分子（CORMs）可可控释放CO，其中钌基CORM-3（[Ru(CO)3Cl(glycinate)]）对革兰阴/阳性菌具抗菌性。现有研究常缺失活对照iCORM-3，且CORM-3活性可能不依赖CO释放，而是源于硫醇反应性钌物种。因此需在亚抑制条件下以iCORM-3为对照，从蛋白水平刻画大肠杆菌应答并衔接已有转录组证据。该研究发表于《Microorganisms》，填补了CORM-3蛋白层面应激模块的认知空白。
主要技术方法概览
研究人员以大肠杆菌MG1655为模型，在限定基本培养基（甘油为唯一碳源）中对数中期分别施加10 μM CORM-3、同浓度iCORM-3及不予处理，40 min后收样，设3次独立生物学重复。蛋白经SDS-PAGE分带、胶内酶解、Orbitrap Elite纳米LC-MS/MS采集，MaxQuant做无标记定量（LFQ）与数据库检索（UniProt K-12 MG1655）。差异分析采用Welch t检验与Benjamini–Hochberg校正，探索性阈值取名义p<0.05且|log2FC|≥1；功能注释联用GO、KEGG、COG与STRING网络，并对候选差异丰度蛋白（candidate DAPs）做亚细胞定位归类。
研究结果
3.1 亚抑制浓度确定：生长曲线显示CORM-3呈浓度依赖抑制，10 μM处理12 h后恢复生长，故定为亚抑制浓度；40 μM iCORM-3无抑菌，证实抑菌性来自活性CORM-3而非钌骨架本身。
3.2 全局蛋白质控：9样本共定量1322蛋白，LFQ强度分布、Pearson相关（0.80–0.96）与PCA（PC1 29.4%、PC2 25.3%）表明技术变异小，处理组呈部分分离，符合亚抑制暴露预期。
3.3 差异丰度与模块汇聚：CORM-3 vs 对照获41 candidate DAPs（10升31降），iCORM-3 vs 对照52个（5升47降），CORM-3 vs iCORM-3获26个（18升8降）。无蛋白达FDR<0.05。CORM-3上调者富集周质Spy、CpxP、TauA、YebE、PliG、MurA；下调者含SdhA、LpdA、GlxR、CueO、EfeO、SurA。GO/KEGG/COG/STRING一致指向包膜应激、硫转运（TauA/Sbp/MetQ）、ABC转运、肽聚糖生物合成、氧化还原/金属（FtnA/CueO）、能量代谢重编程五模块。
3.4 亚细胞定位：上调candidate DAPs中周质占50%（Spy/CpxP/TauA等），下调者58.1%为胞质（SdhA/LpdA等），印证“周质应激屏障激活+胞质产能减弱”双向重塑。
讨论浓缩
研究人员指出，CORM-3应答与Southam等“钌-硫醇中心毒性”框架吻合：硫获取（TauA/Sbp/MetQ）、半胱氨酸同化（CysI/J）、金属稳态（FtnA/CueO/EfeO）及周质分子伴侣（Spy/CpxP）协同上调，提示钌骨架直接攻击硫醇/金属网络；LexA/RecA介导SOS未显激活，说明亚抑制下首道防线为包膜与硫氧化还原缓冲而非基因组损伤。下调SdhA/LpdA反映三羧酸循环与呼吸链临时降负荷，匹配生长迟滞。iCORM-3仅部分重叠且偏弱，证明CO释放与钌残基共同塑造签名。局限含生物重复少、总蛋白提取低估膜蛋白、未做硫醇救援实验与靶向验证。
结论翻译
综上，本探索性LFQ蛋白质组学研究从蛋白水平刻画了大肠杆菌MG1655对亚抑制CORM-3暴露的响应。相较iCORM-3，CORM-3关联于汇聚在包膜/周质应激、硫获取与代谢、氧化还原/金属稳态及部分能量相关功能的候选丰度变化。虽无单蛋白达FDR显著，候选DAPs跨互连过程汇聚，支持一假设生成模型：CORM-3暴露关联于多因素细菌应激适应而非单一主导蛋白靶点。这些发现与既往转录组证据一致，提示含硫通路、包膜稳态、呼吸/氧化还原适应及部分能量功能减弱系细菌应答CORM-3的候选组分。未来需整合靶向蛋白质组、代谢组、硫醇氧化还原谱、DNA损伤评估及候选蛋白功能验证，以厘清CO释放与钌依赖反应性的相对贡献。
