超声是一种非离子形式的能量辐射，具有非入侵和无污染的特点，因此广泛应用于超声诊断、超声透皮给药和破坏肾结石等医学领域，以及超声清洗、超声辅助提取和微生物灭活等工业领域。流行病学和病理学研究认为，高频低强度超声诊断是安全的；但在分子水平和代谢网络角度，高频低强度超声的生物影响尚不清晰。暨南大学环境学院硕士研究生张清琳在导师叶锦韶教授和暨南大学附属第一医院钟兴教授的指导下，利用ITRAQ蛋白质组学技术，使用诊断超声探头对典型单细胞生物大肠杆菌进行了超声暴露，暴露时间分别为10 min和20 min。
蛋白质组差异表达结果表明，细胞内50种生物过程和19个代谢通路在超声作用下受到影响，不同的超声频率和作用时间均会影响蛋白质组的表达，但胞内存在适应机制。低频率超声可诱使胞内Cu+跨膜外排，并在周质内转化为Cu2+来维持胞内正常的铁硫簇生物合成。较长时间的超声暴露下，细胞可通过消耗胞内丝氨酸和sn-3-磷酸甘油为糖酵解过程以及天冬酰胺生物合成过程提供原料，从而缓解碳水化合物摄取下调的影响。超声暴露加剧DNA损伤，但不引发氧化应激和细胞凋亡。蛋白质肽基脯氨酰异构化水平的提高有利于恢复因超声胁迫导致的未折叠蛋白。基于蛋白质GlpD、AsnB、TdcB、CopA、IscR、IscU、IscS、IscA和RecA的分子功能，预测了上述蛋白质差异表达而调控的一系列人代谢通路及疾病。该工作采取的研究方法为在分子水平和代谢网络角度开展环境胁迫的潜在风险研究提供了借鉴作用。
该工作得到了国家自然科学基金（No. 21876064）和广东省促进经济发展专项资金（海洋经济发展用途）项目（No. GDOE [2019] A09）的资助。相关成果已发表在期刊Sci. Total Environ.上。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.137439