肠炎沙门氏菌（S. Enteritidis）是一种世界上主要的食源性病原体，每年将造成9380万例胃肠炎和155000例死亡。近年来，沙门氏菌病的发病率一直在增加，这可能是由于肠炎沙门氏菌能够对食品工业中常用的物理和化学处理产生抗性反应。定量蛋白质组学技术，如标记定量蛋白质组学TMT/iTRAQ，可以提供蛋白质组水平上细菌的整体生理特征信息。该技术已被证明在阐明肠炎沙门氏菌对环境胁迫因子（如乙醇、热量、干燥、酸和环丙沙星）的应激反应机制中具有强大作用。本研究中作者基于TMT定量蛋白质组学（由百趣生物提供）揭示肠炎沙门氏菌对次氯酸钠的应激适应机制。

作者使用不同浓度的次氯酸钠对肠炎沙门氏菌的抑制作用进行研究。结果表明，选择130ppm次氯酸钠对肠炎沙门氏菌有中度抑制作用，而当氯浓度增加到260或520ppm时，可实现完全的生长抑制（图1）。暴露于130ppm次氯酸钠2小时会导致细胞内ROS水平增加，这代表了氧化应激的诱导（图2）。此外，ROS活性氧的产生能解释亚致死量次氯酸钠对肠炎沙门氏菌生长的抑制作用。

图1. 不同浓度次氯酸钠中肠炎沙门氏菌的生长曲线

为了揭示肠炎沙门氏菌在蛋白质组水平上如何对130ppm次氯酸钠引起的氧化应激作出反应，作者进行了生物信息学分析，一共鉴定出492个差异表达蛋白。与此类似，肠炎沙门氏菌为了应对乙醇消毒剂和盐酸，改变了数百种蛋白质的丰度。其中KEGG通路分析表明，差异丰富的蛋白质在细胞代谢、双组分系统、ABC转运体、磷酸转移酶系统和鞭毛装配中显著富集（图3）。

图3. 肠炎沙门氏菌适应130ppm次氯酸钠的模型

2.1 与细胞代谢相关的蛋白参与肠炎沙门氏菌应激反应

在次氯酸钠适应过程中，与细胞代谢相关的大量蛋白在肠炎沙门氏菌中差异显著（图4）。这些蛋白属于氨基酸、核苷酸、能量、碳水化合物、辅因子和维生素、脂质、其他氨基酸、其他次级代谢产物和聚糖代谢途径。这表明，针对食品工业中常用的次氯酸钠，不同的细菌代谢过程进行了协助调节。在脂质代谢途径中，与甘油磷酸脂质代谢（如GlpA、GlpC）和不饱和脂肪酸生物合成（如YciA）相关的大多数蛋白大量减少。特别是，脂肪酸组成的调节与细菌应激反应密切相关。因此，脂肪酸生物合成在肠炎沙门氏菌对次氯酸钠反应中的作用值得进一步研究。

图4. 肠炎沙门氏菌适应130ppm次氯酸钠期间差异表达蛋白质热图

2.2 双组分系统在亚致死浓度次氯酸钠下受到抑制

在目前的研究中，包括BarA-UvrY、PgtAB和Ar-cAB在内的双组分系统受到抑制，以应对次氯酸钠对肠炎沙门氏菌的处理。BarA-UvrY影响了伤寒沙门氏菌中sRNA的表达，是毒力、运动性和生物膜形成的重要全球调节因子。PgtAB控制肠道链球菌中的磷酸甘油酯转运系统，该系统由pgtABCP操纵子编码。因此，这些双组分系统对肠炎沙门氏菌产生次氯酸钠抗性的影响将是我们未来研究的重点。有趣的是，尽管目前的研究中ROS产量较高，但在次氯酸钠存在的情况下，肠炎沙门氏菌的AcrAB系统表达显著下调。因此，我们推断肠炎沙门氏菌对氯胁迫的反应一定存在其他机制。

2.3 ABC转运蛋白在应激反应中起到关键作用

在目前的研究中，与ABC转运蛋白相关的两个蛋白丰度不同，表明它们参与了肠炎沙门氏菌的次氯酸钠过程（图4）。简言之，负责肌醇(IbpA)、精氨酸(ArgT)、磷酸盐(PstS)、锌(ZnuA)、谷氨酸(GltL)和硫酸盐/硫代硫酸盐(CysW)转运的蛋白丰度增加，而负责血红素(CcmA和CcmB)转运的蛋白丰度减少。只有一个转运蛋白CcmABCD对次氯酸钠的反应有不同的丰度变化。CcmABCD是一种，可促进血红素向细胞色素生物合成周质的转运蛋白。这表明CcmABCD在肠炎沙门氏菌的次氯酸钠抗性中的关键作用。

2.4 抑制磷酸转移酶系统可能降低肠杆菌的致病性

肠炎沙门氏菌的磷酸转移酶系统（PTS）中也观察到了少数的蛋白（图4），以适应次氯酸钠。这些蛋白质包括PTS甘露糖/果糖/山梨糖转运蛋白ManY、PTS半乳糖转运蛋白亚基GatB、PTS海藻糖转运蛋白亚基TreB等。PTS在糖酵解过程中是必需的，是宿主细胞沙门氏菌感染的组成部分。因此，抑制PTS相关蛋白可能使肠炎沙门氏菌致病性降低。

2.5 应激反应的一种——鞭毛组件的抑制

在目前的研究中，对次氯酸钠的适应导致了肠炎沙门氏菌中大量负责鞭毛组装的蛋白质发生抑制，包括鞭毛基底体杆蛋白FlgCJNG(A0A3V4T5J3；A0A5W7LP51；A0A3V3CP81；A0A724U5K9)和鞭毛生物合成调节蛋白FliZ（登录号：A0A5Y8FYF6）（图4）。在同一细菌中，鞭毛基底体基因（例如flgCG）和鞭毛生物合成基因（例如，fliA、fijB）也因氯处理而下调。此外，在存在许多其他与食品加工和贮藏相关的胁迫（如乙醇、酸、热和干燥）下，肠炎沙门氏菌鞭毛相关基因的表达降低。因此，鞭毛组件的抑制似乎是一种普遍现象。肠炎沙门氏菌的应激反应机制，可能是细菌应对次氯酸钠应激的一种节能策略。

本研究中参与不饱和脂肪酸生物合成的蛋白YciA（A0A3V4T7J1）受到抑制。大多数不饱和脂肪酸（如C16:1n6和C18:1n9c）的含量显著降低（p<0.05），而大多数饱和脂肪酸的含量（如C12:0和C15:0）显著增加（p<0.05）（表1）。在适应次氯酸钠的细菌中观察到总不饱和/饱和脂肪酸的比率显著降低（p<0.05），表明细胞膜流动性降低。

通过脂肪酸组成调节细胞膜流动性被认为是细菌应激反应的关键机制。例如，对酸的适应降低了肠炎沙门氏菌的膜流动性，从而提高了细菌对酸和热处理的抵抗力。因此，这表明脂质代谢途径中大多数蛋白质的抑制可能导致细胞膜流动性降低，当前研究中，在次氯酸钠存在的情况下为肠炎沙门氏菌提供了生存优势。

表1. 次氯酸钠对肠球菌脂肪酸组成的影响

如图5所示，在没有次氯酸钠的情况下培养12小时后，肠炎沙门氏菌形成了一个大的泳动圈，几乎从琼脂的中心迁移到边缘。相反，次氯酸钠显著地消除了这种迁移，只观察到一个小泳动圈。因此，这表明次氯酸钠抑制了肠炎沙门氏菌鞭毛运动。

与上述发现一致，亚致死水平的乙醇也能抑制肠炎沙门氏菌的游泳运动。此外，木耳酸完全消除了伤寒沙门菌的鞭毛运动。有趣的是，我们目前这项研究加强了人们对鞭毛组装相关蛋白的抑制，导致在亚致死次氯酸钠胁迫下肠炎沙门氏菌的细胞运动减少的认识。这种现象被认为是细菌在压力环境中生存的一种节能策略。

图5. 次氯酸钠对肠炎沙门氏菌游泳运动能力的影响（A）对照组（0ppm次氯酸钠）;（B）治疗组（130ppm次氯酸钠）

肠炎沙门氏菌利用包含在多种通路中的数百种蛋白质，包括细胞代谢、双组分系统、ABC转运体、磷酸转移酶系统和鞭毛组装，在亚致死次氯酸钠胁迫下存活。值得注意的是，脂质代谢介导的细胞膜流动性和鞭毛装配调节的细胞运动为肠炎沙门氏菌提供了生存优势。未来的研究可以集中在其他代谢通路的特征描述上，以进一步揭示协调细菌氯适应和肠炎沙门氏菌潜在治疗靶点的调控网络。这些知识将有助于制定更有效的干预策略，以确保食品安全。