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自然界中某些粘土矿物混合物具有抗菌作用被认为是抗生素的有益补充,而还原态含铁粘土矿物(RIC)是自然抗菌粘土的重要组成部分。过去的研究一般认为,RIC的作用是缓冲pH促进有毒金属离子如溶解态Fe2+的溶解。本研究结果显示,多种纯的RIC在近中性pH条件下均可产生可观的羟基自由基。pH 6时,低至1.25 g/L的化学还原绿脱石(rNAu-2)可以在24小时内完全杀死大肠杆菌。rNAu-2可循环使用并可杀死耐药细菌。主要由rNAu-2结构Fe(Ⅱ)在空气中氧化产生的羟基自由基使位于大肠杆菌端部的心磷脂(CL)受到破坏。CL的破坏导致溶解态Fe2+进入细菌端部,催化芬顿反应导致此处ROS的累积最终导致细菌的死亡。利用壳聚糖插层,制备了带正电的壳聚糖插层还原态绿脱石rCNAu-2,其与带负电的大肠杆菌紧密接触。rCNAu-2相对于rNAu-2产生羟基自由基的效率及释放的溶解态Fe2+均较低,然而却具有更强、更持久的抗菌能力。进一步的研究表明rCNAu-2与大肠杆菌的紧密接触提高了·OH的利用效率,导致除CL外细胞膜上其余主要磷脂均受到破坏,使得更多溶解态Fe2+进入细菌内部,引起更强的氧化压力最终导致细菌的死亡。RIC抗菌的分子机理有待进一步阐明。本研究利用基于质谱的蛋白质组学方法,定量表征了非致死量rNAu-2作用下大肠杆菌巯基可逆氧化还原蛋白质组及蛋白质表达谱的变化。rNAu-2作用导致了来自51个蛋白质的53个巯基位点可逆氧化水平显著升高,其中包括已知对大肠杆菌氧化压力适应具有重要作用的蛋白质及其氧化还原活性功能位点。rNAu-2作用导致大肠杆菌上调了与热响应相关及抑制转录相关的蛋白质,下调了与细胞代谢相关的蛋白质。蛋白质组数据结果为增强RIC及类似材料的抗菌作用提供了宝贵的数据库。