1株引起食物中毒事件的腸炎沙門菌定量蛋白質組學分析

徐本錦 侯竹如 劉玲 嚴榮榮 張金晶 杜淼 宣焱 李卓禧 范蕾

摘要：目的 基于蛋白質組學，深入揭示1株引起食物中毒事件的腸炎沙門菌21A的分子特征，從而更好地防控食源性疾病的發生。方法 利用定量蛋白質組學技術對腸炎沙門菌株21A進行分析，使用TimsTOF Pro儀器在數據非依賴采集模式下采集質譜數據，利用MSstats軟件完成肽段與蛋白的定量以及差異蛋白統計，并對差異表達蛋白的生物學功能進行GO、KOG功能富集、KEGG通路富集分析與CAZY注釋、互作分析。結果 菌株21A中共鑒定出3183種蛋白質，其中差異蛋白300種。GO分析表明，差異蛋白主要與催化、結合、細胞內過程和代謝有關；KOG和KEGG分析顯示，差異蛋白主要富集在6種代謝通路中；CAZY分析發現，37.96%的蛋白質為糖苷水解酶。結論 本研究揭示了腸炎沙門菌株21A的蛋白質組學特征，該菌株在入侵和感染過程中采用多種生存策略，包括增強毒力因子表達，增加脂質降解和誘導鐵獲取等。對代謝相關蛋白質的深入分析，有助于深入了解該菌的傳播與感染機制，更好地防控食源性疾病的發生。

關鍵詞：腸炎沙門菌；蛋白質組學；食物中毒；感染；代謝

中圖分類號：R378 文獻標志碼：A

Quantitative proteomics analysis of a Salmonella enteritidis strain

causing food poisoning incident

Abstract Objective Based on proteomics， the study was used to reveal the molecular genetic characteristics of a Salmonella enteritidis 21A that caused a food poisoning event， so as to better prevent and control the occurrence of foodborne diseases and ensure human life. Methods The quantitative proteomics technology was used to analyze Salmonella enteritidis 21A， and the TimsTOF Pro instrument was used to collect mass spectrometry data in the data independent collection mode. The MSstats software was used to complete the quantitative analysis of peptides and proteins as well as the statistics of differential proteins， and the biological functions of the differentially expressed proteins were examined using the GO， KOG function enrichment， KEGG pathway enrichment analysis， CAZY annotation， and interaction analysis. Results The quantitative study of 21A revealed 3183 proteins， including 300 differential proteins. The GO database functional annotation indicated that differential proteins were primarily associated with catalytic processes， binding， intracellular processes， and metabolism， whereas the KOG and KEGG databases functional annotation demonstrated that difference proteins were mainly associated with six metabolic pathways. The CAZY database analyzed the carbohydrate-active enzymes in 21A， 37.96% of which were glycoside hydrolases. Conclusion This work characterized the proteins of S. enteritidis 21A， which used a number of survival tactics during the invasion and infection processes， including raising the production of virulence factors， promoting lipid breakdown， and driving iron acquisition. This in-depth examination of metabolism-related proteins may aid in the understanding of S. enteritidis invasion and infection mechanisms and better prevent and control the occurrence of foodborne illness.

Key words Salmonella enteritidis; Proteomics; Food poisoning; Infection; Metabolism

近年來，隨著物流行業的快速發展、食品生產工藝的更新換代以及人們飲食習慣的改變，食源性疾病的發生呈上升趨勢，食源性病原微生物已成為影響食品安全的主要因素[1]。沙門菌作為全球最主要的食源性病原菌之一，嚴重危害人類生命健康和食品安全[2]。

腸炎沙門菌是一種宿主廣泛的人畜共患病病原體，在人類、動物、植物，甚至環境中都可以定植和傳播[3]。腸炎沙門菌的感染始于腸腔，主要依賴于III型分泌系統（type Ⅲ secretion system， TTSS）實施對腸上皮細胞的侵襲。TTSS主要由沙門菌致病性島1（SPI-1）和致病性島2（SPI-2）編碼，SPI-1參與沙門菌入侵，進入腸上皮細胞后利用SPI-2編碼的毒力因子在沙門菌液泡（Salmonella containing vacuole，SCV）中存活[4]。此外，細菌分泌的效應蛋白可以攔截和修飾腸上皮細胞，從而逃避宿主先天免疫受體的監測并建立起一個適宜生存的細胞內生態位[5]。沙門菌的入侵和感染是一個復雜的過程，宿主細胞為沙門菌提供營養，沙門菌消耗某些代謝物來維持自身生存，同時釋放廢物，產生脂多糖等刺激成分，并將許多毒力因子直接分泌到宿主細胞，從而擾亂宿主代謝網絡[6]。

蛋白質是生命活動的功能執行者，蛋白質組成、結構、表達水平以及翻譯后修飾等信息不能簡單地從基因組或轉錄本中讀取。因此，蛋白質組學是對基因組學和轉錄組學的有力補充，對于了解生命活動規律意義重大。基于液相色譜-串聯質譜（liquid chromatography-tandem mass spectrometry，LC-MS/MS）的蛋白質組學技術為定量復雜蛋白質混合物提供了一種高通量方法，其定量蛋白質的能力比傳統的基于免疫親和力的定量方法高出幾個數量級[7]。這些技術已被廣泛用于繪制細菌蛋白質組和蛋白質翻譯后修飾，有助于揭示細菌-宿主相互作用的分子機制，從而發現新的生物標志物[8]。同時，蛋白質組學方法為檢測細菌細胞對抗生素損傷等攻擊性刺激的分子反應的快速變化提供了機會，捕捉引起抗生素耐藥性發展的代謝途徑的變化。這些方法將提供更多關于細菌耐藥性機制和菌株在食品生產中的生命周期的信息[9]。蛋白組學在闡明細菌生活方式、開發食品安全生物標志物和創新食品保護策略方面具有重要相關性。

本研究在蛋白質組學水平揭示了臨床食物中毒患者來源的腸炎沙門菌的分子特征，分析沙門菌在宿主體內存活和適應的分子機制，研究結果為進一步闡明腸炎沙門菌的傳播途徑、感染和毒力機制奠定基礎，有助于更好地防控食源性和院內感染性疾病的發生，助力我國醫藥衛生和食品安全建設。

1 材料與方法

1.1 樣本選擇

從臨床食物中毒患者的糞便中分離到腸炎沙門菌株，編號21A，下文簡稱21A，以沙門菌ATCC14028為對照菌株。將菌株21A以2%的比例接種至10 mL LB液體培養基，37 ℃、220 r/min活化培養12 h；再取2 mL活化的菌液轉接至100 mL LB液體培養基，37 ℃、220 r/min繼續培養12 h；6500 r/min離心5 min收集菌體后用滅菌去離子水清洗1次；加入5倍體積的甲醇，4 ℃靜置1 h滅活菌體；離心收集菌體，液氮速凍30 min后置-80 ℃保存，每個樣品平行收集3份。

1.2 蛋白樣品的提取和質控

取適量樣品到1.5 mL離心管中；加入一顆5 mm磁珠和適量Lysis Buffer 3（8 mol/L Urea， 4% CHAPS， 50 mmol/L DTT， 0.5% pharmalyte），分別添加終濃度為1 mmol/L的PMSF，2 mmol/L的EDTA，渦旋振蕩后靜置5 min，然后添加終濃度為10 mmol/L的DTT溶液；用組織研磨儀震蕩2 min（50 Hz，120 s）；4 ℃、25，000 g離心20 min，取上清；加入終濃度為10 mmol/L的DTT，56 ℃水浴1 h；恢復至室溫后加入終濃度為55 mmol/L的IAM（碘代乙酰胺）暗室靜置45 min；加入4倍體積冷丙酮，-20 ℃靜置2 h；重復上一步2～3次，直至上清無色；4 ℃、25，000 g離心

20 min，棄上清液；往沉淀中加入適量Lysis Buffer 3，然后超聲處理使沉淀溶解；4 ℃、25，000 g離心

20 min，取上清，做蛋白濃度定量。使用Bradford蛋白質定量試劑盒，將具有不同濃度的BSA標準蛋白質溶液和具有不同稀釋比例的測試樣品溶液添加到96孔板中。每個梯度重復3次。各孔加入180 μLG250染色溶液，在595 nm處測量吸光度。根據標準曲線和標準蛋白溶液的吸光度計算21A樣品的蛋白質濃度。

每個樣取10 μg蛋白溶液加入適量loading buffer，混勻后95 ℃加熱5 min，25，000 g離心5 min，取上清點入12% SDS聚丙烯酰胺凝膠的點樣孔中，80 V恒壓電泳30 min后再120 V恒壓電泳120 min；電泳結束后，將膠放入快速染脫儀器中10 min后，取出膠圖掃描。

1.3 蛋白酶解及High pH RP（reversed-phase）分離

每個樣品取100 μg蛋白溶液；按蛋白：酶=40：1的比例加入Trypsin酶2.5 μg，37 ℃酶解4 h；酶解的肽段利用Strata X柱進行除鹽，真空抽干。將所有樣本各取等量肽段進行混合后，用流動相A（5% ACN，pH9.8）稀釋并進樣，采用島津LC-20AD液相系統，分離柱為Gemini C18柱（4.6 mm×250 mm， 5 μm）對樣品進行液相分離。以1 mL/min的流速梯度洗脫：5%流動相B（95% ACN，pH9.8）10 min，5%至35%流動相B 40 min，35%至95%流動相B 1 min，流動相B持續

3 min，5%流動相B平衡10 min。在214 nm波長下監測洗脫峰并每分鐘收集1個組分，結合色譜洗脫峰圖合并樣品得到10個組分，然后冷凍抽干。

1.4 DDA建庫和DIA定量檢測（Nano-LC-MS/MS）

將抽干的肽段樣品用流動相A（100% H2O，0.1% FA）復溶，20，000 g離心10 min，然后取上清進樣。通過Bruker公司的nanoElute進行分離。樣品首先進入trap柱富集并除鹽，隨后與自裝C18柱（75 μm內徑，1.8 μm柱料粒徑，約25 cm柱長）串聯，以300 nL/min流速通過如下有效梯度進行分離：0 min，2%流動相B（100% ACN，0.1% FA）；0～45 min，流動相B從2%線性升至22%；45～50 min，流動相B從25%升至35%；50～55 min，流動相B從35%升至80%；55～60 min，80%流動相B。納升液相分離末端直接連接質譜儀并進行DDA（Data Dependent Acquisition）建庫檢測和DIA（Data Independent Acquisition）質譜檢測。

1.5 蛋白質組學生物信息分析

DDA數據使用MaxQuant整合的Andromeda引擎完成鑒定，利用該結果建立譜圖庫。通過對DIA數據去卷積，結合DDA譜圖庫，得到肽段和蛋白的定性定量信息。使用MSstats包[10]對數據進行顯著性差異的統計學評估，以Fold change>2和Pvalue<0.05兩個條件作為顯著性差異蛋白的篩選標準，并對差異蛋白的生物學功能進行分析。使用GO[11]、KOG和KEGG[12]數據庫完成功能注釋。根據對差異蛋白的功能注釋，篩選與代謝有關的差異蛋白，使用STRING軟件用于預測潛在的蛋白質-蛋白質相互作用[13]，使用cytoscape軟件繪制網絡互作圖。使用chiplot網站（https：//www.chiplot.online/）分析、繪制差異表達蛋白熱圖。最后，基于以上的蛋白質組學分析結果，構建了一個腸炎沙門菌的入侵和感染模型。

2 結果與分析

2.1 樣品質量控制與技術路線

收集菌體21A并提取總蛋白，SDS-PAGE檢測結果顯示，膠圖完整，蛋白質條帶豐富，樣品重復性好（圖1）。質檢合格的蛋白質樣品經酶解得到肽段，并進行質譜檢測和建庫檢測。基于高分辨率質譜儀產生樣本數據，建立譜圖庫，使用UniProt數據庫鑒定蛋白，得到蛋白列表。最后，對這些鑒定到的蛋白進行GO、COG和KEGG數據庫的功能注釋，并基于定量結果，完成不同比較組間差異蛋白的查找，進行差異富集蛋白的功能分析和差異蛋白的相互作用分析（圖2）。

2.2 蛋白質鑒定及功能注釋

在該實驗中共定量到37221個肽段和3604個蛋白，參考菌株平均鑒定出3214種蛋白質，菌株21A平均鑒定出3183種蛋白質。69.6%的蛋白質覆蓋率不到30%，表明蛋白質鑒定的可信度仍有待提高（圖3A）。在所鑒定到的蛋白質中，含有獨特肽段的數目大多為1個（17.22%）或是大于11個（18.19%）（圖3B）。所鑒定蛋白質的分子量大多在10～50 kDa的范圍內（圖3C）。主成分分析表明，菌株21A和參考菌株的表達水平存在顯著差異（圖3D）。

將鑒定到的所有蛋白質進行GO、KOG和KEGG數據庫功能注釋，共注釋到2879種蛋白質（圖4A）。KOG注釋表明，蛋白質參與運輸代謝、翻譯、核糖體結構和生物發生、能量生產和轉換、翻譯后修飾、蛋白質轉換、信號轉導、RNA加工和修飾等，11.90%的蛋白質參與氨基酸運輸與代謝，8.64%參與翻譯、核糖體結構和生物發生，8.58%參與能源生產和轉換（圖4B）。基于GO功能注釋，生物過程分析表明，蛋白質主要參與細胞內過程（11.80%）和代謝過程（11.32%）；分子功能分析表明，蛋白質主要參與催化（13.67%）和結合（10.81%）；細胞成分分析表明，這些蛋白主要定位于細胞內（10.35%）和細胞膜（10.24%）上（圖4C）。KEGG通路注釋表明，蛋白質共參與到細胞過程、環境信息處理、遺傳信息處理、人類疾病、新陳代謝，以及生物體系統等6大類通路，其中代謝占據71.9%，主要的代謝途徑是碳水化合物代謝、氨基酸代謝、輔因子與維生素的代謝和能量代謝（圖4D）。

將鑒定到的所有蛋白質進行碳水化合物活性酶（carbohydrate-active enzymes database，CAZY）數據庫功能注釋，共注釋到137個蛋白質。這些蛋白質共分為6個大類，即糖苷水解酶（glycoside hydrolases， GHs）、糖基轉移酶（glycosyl transferases， GTs）、多糖裂解酶（polysaccharide lyases， PLs）、糖類酯解酶（carbohydrate esterases， CEs）、輔助功能（auxiliary activities， AAs）以及與碳水化合物相關的modules（carbohydrate-binding modules， CBMs）（圖4E）。其中，37.96%的蛋白質注釋為糖苷水解酶，是碳水化合物酶中最多的酶類；GTs次之，占33.58%。此外，共有5個蛋白質有兩種功能，蛋白A4R40_06970、CysK、LFZ55_19225、MltD、PluTT01m_09850，既注釋到CBMs，也注釋到GHs。蛋白A4R40_06970、CysK、LFZ55_19225、PluTT01m_09850均被注釋為幾丁質酶和溶菌酶，A4R40_06970和CysK屬于纖維素結合結構域家族V（cellulose-binding domain family V， CBD V），PluTT01m_09850屬于CBDⅡ。蛋白MltD，也稱為LysM結構域，注釋為G型溶菌酶、肽聚糖裂解酶和幾丁質酶。

2.3? ?差異蛋白的定量和功能注釋

以鼠傷寒沙門菌ATCC14028為對照，以Fold change>2和P<0.05兩個條件作為顯著性差異蛋白的篩選標準。在菌株21A的所有蛋白中鑒定出300個差異蛋白，其中119個顯著上調，181個顯著下調（圖5A）。將差異蛋白進行GO數據庫功能注釋，共富集到3大類34小類，在結合（11.53%）、催化過程（13.32%）、細胞內過程（13.52%）和代謝（14.51%）中富集的差異蛋白數量最多（圖5B）。KEGG富集顯示，菌株21A主要改變代謝活動來參與入侵和感染機體，參與代謝活動的共鑒定出44種蛋白質，其中6種蛋白質顯著上調，包括硫代酯酶YigI、亞硝酸鹽還原酶NirD、四亞硫酸還原酶TtrB、半胱氨酸脫硫酶SufS、胞苷酸激酶Cmk、脂多糖核心生物合成蛋白RfaZ；38種蛋白質顯著下調，主要參與氨基酸代謝、能量代謝、碳水化合物代謝、脂類代謝和核苷酸代謝（圖5C）。此外，還注釋到27種蛋白質參與細胞過程、環境信息處理、遺傳信息處理、人類疾病和生物體系統（表1）。基于KOG數據庫的功能注釋，每種蛋白質參與不同的生物過程，差異蛋白主要參與氨基酸的代謝（圖5D）。從所有蛋白質中篩選出90種差異蛋白，以構建蛋白質-蛋白質相互作用網絡（圖5E），表明不同通路的協調調控參與了腸炎沙門菌對機體的入侵和感染。這些蛋白質主要聚類為代謝過程和氨基酸代謝、有機物質代謝、硫代謝、乙醇胺代謝，其中氨基酸代謝和乙醇胺代謝的相關蛋白質均為顯著下調蛋白。

2.4 代謝相關的差異表達蛋白

相當數量的蛋白質與代謝過程相關，包括碳水化合物代謝、氨基酸代謝、輔因子和維生素代謝、能量代謝、脂類代謝和核苷酸代謝（圖6）。多個蛋白質可以參與不同的代謝過程，其中有一個蛋白質A0A0D6H408參加4項代謝過程，碳水化合物代謝、氨基酸代謝、能量代謝和脂質代謝；有4個蛋白參加3項代謝過程，蛋白A0A718PRP1（碳水化合物代謝、氨基酸代謝、脂質代謝），A0A0D6HNW0（氨基酸代謝、核苷酸代謝、能量代謝），A0A0F6B8V6（碳水化合物代謝、氨基酸代謝、輔助因子和維生素代謝），A0A4U8K550（氨基酸代謝、核苷酸代謝、輔助因子和維生素代謝）。這表明細菌代謝過程中不同蛋白質之間相互協調，調節細菌的入侵和感染過程。并且在130個蛋白質中，有85.38%的蛋白的log2Foldchange的值位于-2～2之間，表明在沙門菌感染人體的過程中，與代謝有關的蛋白表達差異較小。

2.5 差異蛋白的時間序列分析

根據蛋白的表達量信息，鑒定到的3604個蛋白可以聚類成與時間相關聯的蛋白簇，表達模式一致的蛋白會被聚到同一個簇，這些蛋白共分為9個聚類，隨著時間的變化，蛋白的表達量發生顯著變化（圖7）。在聚類1、5中，隨著時間的推移，蛋白表達量逐漸增加；聚類3、4、8中，蛋白表達量呈下降趨勢。

2.6 基于蛋白質組學結果的感染模型

為了更好地理解腸炎沙門菌在宿主機體內的存活機制，本課題進一步建立了基于蛋白質組學結果的生存策略（圖8）。沙門菌入侵機體后，通過SPI-1編碼的TTSS-1和侵襲因子Rck、PagN進入宿主細胞。沙門菌還含有多種毒力因子，如SPI-2，鞭毛蛋白等，并且SPI-1的蛋白顯著上調伴隨著SPI-2的蛋白顯著下調。當沙門菌進入宿主細胞后，代謝過程的調節發生顯著變化，如氨基酸代謝，輔助因子和維生素的代謝，脂質代謝等。此外，細胞內沙門菌的其他蛋白質組學特征包括Fe-S簇蛋白顯著上調，DNA復制和修復蛋白顯著下調。

3 討論

本研究前期從山西某三甲醫院的食物中毒患者中分離到1株腸炎沙門菌21A，為了解腸炎沙門菌如何入侵并感染機體，對其進行定量蛋白質組學分析。

人類感染腸炎沙門菌主要是通過糞口傳播，當攝入被該菌污染的食物后，沙門菌通過人體消化系統發生了一系列復雜的耐酸反應，在胃酸的強酸環境下定植下來[14]。進入機體的沙門菌具有侵襲性，通過侵襲因子TTSS-1、Rck和PagN入侵宿主細胞[15]，

這3種侵襲機制在21A菌株中均存在。SPI-1編碼TTSS-1，其效應子主要包括SptP、SipABCD、SopABDD2EE2和AvrA。21A注釋到了除AvrA以外的其他效應子，這些效應子通過參與宿主細胞骨架的重排、免疫細胞募集和宿主炎癥反應的調節來改變宿主細胞的環境，從而使沙門菌在宿主細胞內存活[16]。其中，Sops蛋白有助于沙門菌入侵并導致炎癥和腹瀉[17]，這與先前21A患者的臨床表現一致，分離出21A菌株的患者因感染性腹瀉入院，并且經檢查，C-反應蛋白增加。在本研究中，與TTSS-1相關的蛋白無顯著變化，而Rck和PagN均顯著上調。不同于TTSS-1的入侵機制，Rck和PagN是兩種外膜蛋白，通過拉鏈機制誘導細菌入侵，即Rck與宿主細胞膜上的表皮生長因子受體相互作用，PagN與硫酸肝素蛋白聚糖相互作用，激活磷脂酰肌醇3-激酶和磷酸化酪氨酸蛋白，導致肌動蛋白聚合和胞膜重排，從而導致細菌內化[18]。此外，Rck還可干擾主要的細胞周期調節器，增加細胞周期S期的時間，從而阻礙宿主細胞的周期進展，創造一個適宜的生態位，促進細菌的入侵[19]。21A菌株中，顯著上調的Rck、PagN蛋白和TTSS-1效應子相互作用，一起促進沙門菌對人體宿主細胞的入侵。

除TTSS-1、Rck和PagN以外，沙門菌還含有多種毒力因子，參與沙門菌的傳播和感染。在本研究中，腸炎沙門菌的毒力蛋白發生顯著變化，與SPI有關的蛋白SpvABCR和SsaQ、菌毛蛋白FlgE、與脂多糖有關的蛋白MsbB和RfaZ顯著上調，菌毛蛋白FliZ、FliA、FliC、FlgN顯著下調。Spv是位于質粒上的一段高度保守的序列，SpvB可干擾巨噬細胞和上皮細胞中的自噬和鐵穩態，也可以破壞腸道上皮細胞的完整性，增加腸道的通透性，實現沙門菌的易位[20-21]。SpvC是磷酸蘇氨酸裂解酶，可以通過β消除使雙磷酸化的絲裂原活化蛋白激酶失活而抑制腸道炎癥，也可以抑制NLRP3和NLRC4而抑制宿主細胞的焦亡，促進機體內的細菌傳播。SPI-2是沙門菌在上皮細胞和巨噬細胞內感染和復制的重要蛋白，21A中注釋到其6個效應蛋白SifA，SopD2，PipB2，SteA，SseJ和SseF，它們操縱宿主細胞內的運輸并建立細菌的細胞內復制生態位[22]。效應蛋白SopD2，SteA，SseJ和SseF無明顯變化，SifA和PipB2顯著下調，這些蛋白質的表達水平決定了沙門菌感染的后果，可能在致病的組織特異性方面至關重要。菌毛蛋白除FlgE以外均顯著下調，這與之前的研究菌毛過表達會減弱沙門菌的發病機制相一致[23]。

在人體的腸道內，分布著多種營養物質，如氨基酸、脂類、碳水化合物等，入侵的沙門菌在機體內增殖需利用這些營養素以獲取能量和合成新的生物成分，沙門菌與宿主細胞相互作用，從而形成了復雜的代謝網絡[24]。21A中差異激活的途徑主要包括氨基酸代謝、碳水化合物代謝、輔因子和維生素代謝和脂類代謝等。本研究與色氨酸（TrpC）、精氨酸（ArcA、ArcB、ArcC）、鳥氨酸（ArgI）、天冬酰胺（AsnA）、谷氨酰胺（GlmS）、脯氨酸（PutA）和天冬氨酸（PyrB、PyrI）等氨基酸合成與代謝有關的蛋白均顯著下調。據之前的研究報道，對腹瀉感染患者的腸道微生物進行代謝組分析，L-組氨酸生物合成和降解途徑以及L-鳥氨酸生物合成途徑的水平降低，從而調節細菌的致病性，但是具體的機制仍待進一步研究[25]。經碳水化合物酶分析，21A中主要含有糖苷水解酶，其中幾丁質酶占據重要作用，它們屬于GH18和GH19，促進沙門菌的體內入侵、存活和發病[26]。這些蛋白在差異分析中無顯著變化。本研究中與脂質β氧化途徑有關的蛋白FadAB、YdiR顯著上調。β氧化途徑是脂質的主要降解途徑，在葡萄糖受限和氨基酸豐富的情況下，脂類代謝是沙門菌在促炎巨噬細胞中的重要代謝途徑，并且脂質降解基因是沙門菌定植組織所必須的[27]。為更全面地探究細菌脂膜的適應機制，需聯合運用蛋白質組學、代謝組學以及脂質組學，以鑒定、表征和量化脂質和蛋白，從而闡明特定應激與單個脂質和特定脂代謝酶改變之間的關系[28]。

沙門菌中有一種蛋白質細胞器為細菌微腔（bacterial microcompartments，MCPs），它由包裹在選擇性滲透蛋白質外殼上的代謝酶組成。MCP代謝與腸道系統疾病的發病機制有關，沙門菌中主要有2種分解代謝的MCPs，即Pdu和Eut MCP[29]。在本研究中，發現了Pdu和Eut MCP，它們均顯著下調，功能注釋顯示分別參與1，2-丙二醇和乙醇胺的代謝。據之前的報道，腸炎沙門菌中一般同時存在Pdu和Eut MCP，在本研究中也證明了一點。這兩種MCP具有高度相似的外殼，Pdu MCP通過控制1，2-丙二醇的代謝，增加沙門菌在哺乳動物胃腸道的定植，這是沙門菌感染發病機制的關鍵階段[30]。Eut MCP蛋白聯合作用分解代謝乙醇胺，在有氧條件下，乙醇胺是提供沙門菌生存所需碳、能量和氮的唯一來源[31]。根據對腸道內的沙門菌的研究，1，2-丙二醇可以誘導pdu操縱子，阻遏eut操縱子，從而防止了兩種系統的有害混合[32]。MCPs對特定碳底物的代謝使致病菌在宿主環境中具有選擇優勢，并以影響人類健康的方式影響人體腸道生態。此外，由于腸炎沙門菌感染引起的炎癥，腸道中發生一系列化學反應支持乙醇胺和丙二醇的厭氧呼吸，從而為沙門菌的生長提供了便利，促進沙門菌的傳播[29]。

此外，21A中SUF蛋白SufABCDES的表達全部顯著上調，SUF蛋白是Fe-S簇組裝系統的一種。沙門菌侵染宿主細胞后，細胞鐵流出增加，細胞質中不穩定鐵和巨噬細胞內鐵蛋白的儲存大大減少，造成鐵限制的宿主環境，SUF蛋白可以幫助沙門菌來獲取鐵去維持沙門菌的生產[33]。過表達的SUF蛋白幫助沙門菌應對氧化應激，并幫助沙門菌在巨噬細胞中存活[34]。

4 結論

本研究從食物中毒患者的糞便中篩選分離出腸炎沙門菌，對其中的21A菌株進行蛋白質組學分析，了解其蛋白質功能特征。經GO、KOG、KEGG數據庫對蛋白質組進行功能注釋，顯示與代謝有關的蛋白發生顯著變化。腸炎沙門菌通過TTSS-1、Rck和PagN等3種入侵機制侵襲宿主細胞，在感染機體過程中采用了多種生存策略，包括增強毒力因子表達，增加脂質降解，誘導鐵獲取等。新陳代謝對于病原微生物的毒力至關重要，本研究在蛋白質組學水平上為腸炎沙門菌的入侵和感染機制提供了新的見解，有助于快速檢測試劑、疫苗和新型抗感染藥物的研發。

參 考 文 獻

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