【摘 要】
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百草枯是一种非选择性的高效除草剂,对人类和哺乳动物具有很强的毒性。然而,百草枯的致毒机制仍不清楚,这限制了解毒剂的开发。研究发现,细胞内的铜离子水平略微过量可能有益于细胞在暴露于百草枯下的存活。本研究以经典的真核模式生物酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）为模型,整合高通量蛋白质组学和胞内代谢组学技术分析菌体蛋白质表达情况和代谢网络的调控机制,以评估百草枯对细胞的毒性作用和
【基金项目】
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国家自然科学基金（典型抗菌素酶催化、降解菌蛋白质组表达与代谢网络调控的耦合机制.No.21876064）
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百草枯是一种非选择性的高效除草剂,对人类和哺乳动物具有很强的毒性。然而,百草枯的致毒机制仍不清楚,这限制了解毒剂的开发。研究发现,细胞内的铜离子水平略微过量可能有益于细胞在暴露于百草枯下的存活。本研究以经典的真核模式生物酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）为模型,整合高通量蛋白质组学和胞内代谢组学技术分析菌体蛋白质表达情况和代谢网络的调控机制,以评估百草枯对细胞的毒性作用和铜离子对百草枯中毒的调节作用。结果表明,百草枯的胁迫造成线粒体内自由基积累,从而损伤细胞结构和功能;细胞吸收外部养分的通道受阻,并且核糖体生物合成的过度活跃加速了细胞代谢,这引起了线粒体内主要能量循环的关键代谢中间体下调,导致细胞的抗逆性降低;百草枯的氧化应激还引起了基因表达障碍和细胞毒性,增加了细胞炎症反应和细胞恶性增殖的风险,促进细胞衰老和死亡。0.2 m M的Cu2+的预孵育作用使酿酒酵母细胞产生一系列抵抗百草枯胁迫的反应:主要包括激活有丝分裂原激活的蛋白激酶信号传导途径,维持细胞壁的完整性和细胞的正常生长;上调血红素、类固醇生物合成途径、硫同化途径以及碳代谢等途径生成血红素、麦角甾醇、硫化物和谷胱甘肽等抗氧化剂;上调细胞抗逆基因的表达,增强金属硫蛋白的活性;抗氧化剂分子和抗逆基因共同构成细胞的排毒系统来抵抗氧化损伤;修复DNA损伤,并保证基因表达过程的稳定性;缓解百草枯引起的细胞炎症反应,并降低细胞内有害分子的含量,减轻细胞毒性。这些结果表明0.2 m M的Cu2+可以延长百草枯胁迫下酿酒酵母细胞的存活。
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