《Toxicology in Vitro》：Comparative toxicoproteomics reveals distinct proteostasis and ribosomal stress signatures of CMIT and PHMG
编辑推荐：
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比较蛋白质组学研究揭示了CMIT和PHMG引起的不同应激特征。
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CMIT改变了蛋白质稳态、氧化应激和细胞骨架相关的蛋白。
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PHMG显著抑制了与核糖体和翻译相关的蛋白。
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共同差异表达蛋白（DEPs）在代谢和蛋白质输出过程中的重叠有限
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比较蛋白质组学研究揭示了CMIT和PHMG引起的不同应激特征。
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CMIT改变了蛋白质稳态、氧化应激和细胞骨架相关的蛋白。
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PHMG显著抑制了与核糖体和翻译相关的蛋白。
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共同差异表达蛋白（DEPs）在代谢和蛋白质输出过程中的重叠有限。
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验证的标记物反映了CMIT和PHMG相关的不同应激轴。
引言
当家用化学品通过其毒性尚未充分评估的途径暴露时，可能会出现意外的健康损害。2011年韩国发生了一个引人注目的例子，当时使用加湿器消毒剂导致全国范围内严重的、此前无法解释的肺损伤（Kim和Hong，2017年）。随后的流行病学调查确定了几种杀菌成分，其中最突出的是聚六亚甲基胍（PHMG）和甲基氯异硫唑啉酮与甲基异硫唑啉酮（CMIT/MIT）的混合物，它们是慢性吸入暴露后导致进行性且常常致命的肺毒性的原因（Lee等人，2021年）。由于消毒剂在家庭环境中常规添加到加湿器水中，这次事件造成了数百名受害者，并被认为是韩国报道的最严重的消费者化学品暴露灾难之一（Park等人，2014年；Paek等人，2015年）。尽管进行了广泛的临床和流行病学调查，但杀菌剂引起的肺损伤的分子机制仍不完全清楚。
CMIT和PHMG代表了结构和机制上不同的杀菌剂类别。CMIT是一种亲电性的异硫唑啉酮化合物，广泛应用于工业和个人护理产品中，通过快速穿透细胞并共价修饰含巯基的蛋白质来发挥抗菌作用，从而导致氧化失衡和蛋白质功能障碍（Williams，2006年；Ha等人，2023年）。商业产品通常含有3:1的CMIT和甲基异硫唑啉酮（MIT）混合物，但由于CMIT具有强亲电性，因此被认为是更具反应性和细胞毒性的成分（Basketter等人，1999年）。相比之下，PHMG是一种阳离子聚合物消毒剂，通过静电作用与带负电荷的细胞膜相互作用，导致膜不稳定和细胞质泄漏（Kim等人，2013年；Park等人，2024年）。这些化学结构和细胞相互作用机制的差异表明，CMIT和PHMG可能通过不同的分子应激途径引起肺毒性（Kim等人，2024年）。
尽管2011年韩国禁止了含有这些化合物的加湿器消毒剂，但CMIT和PHMG仍在受监管的工业和商业条件下使用。CMIT继续作为防腐剂和工业杀菌剂用于洗涤剂、油漆和个人护理产品中（Kim等人，2019年），而尽管有气溶胶化消费者暴露的限制，PHMG相关的化合物仍用于某些工业或抗菌应用中（Lee和Seo，2020年）。这些持续的应用突显了了解化学性质不同的杀菌剂如何改变肺上皮细胞的应激反应途径和细胞稳态的重要性。
先前的研究主要集中在与加湿器消毒剂暴露相关的临床、组织病理学和炎症结果上（Lee等人，2018年）。然而，对CMIT和PHMG引起的细胞反应的全面蛋白质组学分析仍很有限。在这项研究中，我们对暴露于CMIT或PHMG的人肺泡A549细胞进行了无标记的LC–MS/MS基蛋白质组学分析。通过识别差异表达蛋白（DEPs）和通路级响应特征，我们旨在确定这两种杀菌剂如何不同地影响蛋白质稳态相关途径、氧化应激反应、核糖体功能和代谢调节。据我们所知，这是首次在相同实验条件下进行的CMIT和PHMG的比较蛋白质组学分析，旨在阐明共同的和化学特异性的蛋白质组学响应结构，从而为理解化学性质不同的杀菌剂如何引发不同的细胞应激反应提供分子框架。
章节片段
细胞培养
人肺泡上皮腺癌细胞（A549）来自美国类型培养集（ATCC，马里兰州罗克维尔）。细胞在含有10% fetal bovine serum (FBS) 和1% penicillin-streptomycin (PS) 的RPMI-1640培养基中维持，在5% CO2的加湿环境中于37?°C培养（Choi等人，2021年）。
MTT细胞活力测定
使用MTT测定法测量了用消毒剂CMIT或PHMG处理的A549细胞的活力（Seo等人，2012年；Kang和Lee，2020年）。A549细胞被接种...
CMIT和PHMG在A549细胞中的细胞毒性
进行MTT测定以确定后续蛋白质组学分析的亚细胞毒性暴露水平。CMIT在0–70?μg/mL的浓度范围内以浓度依赖性方式降低A549细胞的活力（图1A），而PHMG在0–20?μg/mL的范围内降低活力（图1B）。选择大约30%细胞毒性的浓度（IC??）进行蛋白质组学分析：CMIT为50?μg/mL，PHMG为12.5?μg/mL。这些条件在保持整体细胞活力的同时，能够检测到...
讨论
了解CMIT和PHMG如何不同地影响细胞通路对于阐明肺上皮细胞对化学性质不同的杀菌剂的反应非常重要。尽管这两种化合物都与肺损伤有关，但它们在化学结构、亲电性和细胞相互作用方式上存在显著差异。CMIT是一种与巯基反应的异硫唑啉酮，被认为通过共价修饰蛋白质的巯基团引起氧化失衡和蛋白质稳态应激（Kim等人...）
结论
总之，这项研究首次在相同实验条件下对CMIT和PHMG在人肺泡上皮（A549）细胞模型中进行了系统的蛋白质组学比较。尽管这两种杀菌剂都引起了显著的蛋白质组重塑，但它们产生了明显不同的分子响应特征。CMIT主要与蛋白质稳态、氧化应激和细胞骨架相关重塑相关，而PHMG则表现出显著的核糖体相关蛋白质组学...
作者贡献
Mi-Young Lee构思并监督了这项研究。Ye-Eun Jeong进行了实验并准备了手稿的初稿，Min Jeong Jeon、Hyung-Sun Youn和Jiyou Han分析了数据。所有作者都审阅并修改了手稿的早期版本，并批准了最终版本。
CRediT作者贡献声明
Ye-Eun Jeong：撰写 – 原始草稿、方法论、研究、数据管理。Min Jeong Jeon：正式分析、数据管理。Hyung-Sun Youn：正式分析、数据管理。Jiyou Han：正式分析、数据管理。Mi-Young Lee：撰写 – 审阅与编辑、监督、概念化。
写作过程中使用生成式AI和AI辅助技术的声明
在准备这项工作期间，作者使用了ChatGPT（OpenAI）进行语言润色、编辑协助和图形摘要的概念设计。使用该工具后，作者根据需要审查和编辑了内容，并对已发表文章的内容负全责。
资助
这项工作得到了韩国警察技术研究院（KIPoT）支持的“科学犯罪调查技术推进计划”的资助，该计划由韩国国家警察局（Korean National Police Agency）资助（RS-2024-00469919）。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文报告的工作。
致谢
这项工作得到了 Soonchunhyang大学的支持。
Ye-Eun Jeong|Min Jeong Jeon|Hyung-Sun Youn|Jiyou Han|Mi-Young Lee
