苯基脲类化合物三氯卡班是一种抗菌剂,添加在个人护理产品中被广泛使用已有数十年。三氯卡班随着生活污水排放和污泥处置暴露于环境,导致细菌耐药基因的表达,引起公共健康风险。三氯卡班胁迫机制和对微生物耐药性的影响仍然缺乏分子水平上的研究。为了在系统水平上探究与三氯卡班胁迫相关代谢调控网络,选择典型革兰氏阴性菌种大肠杆菌(Escherichia.coli)为研究对象,运用蛋白质组学和胞内代谢组学耦合的方法,研究在环境浓度三氯卡班胁迫下菌体的蛋白质调控网络,并对关键酶的酶活性进行验证。暴露结束后撤去污染物并进行了恢复培养,以探究与三氯卡班胁迫相关的蛋白质调控网络的可逆性。蛋白质组学研究结果表明,大肠杆菌通过对蛋白质表达的调控,表现出节碳、适应营养限制的表型。磷酸转移酶系统、糖酵解、磷酸戊糖、脂肪酸降解等过程被上调。适应性途径乙醛酸分流被激活,提高了细胞对乙酰辅酶A的利用能力。此外,三氯卡班通过抑制1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸的合成酶(Dxs)干扰了非甲羟戊酸途径的第一步。非甲羟戊酸途径用于生物合成类异戊二烯。三氯卡班对类异戊二烯库的影响会对肽聚糖前体的运输产生负面影响。多药外排系统、Tol-Pal系统、细胞分裂蛋白和脂多糖的生物合成等过程被上调以加强菌体的耐药性、膜适应性和包膜结构之间的联系抵御外界扰动。胞内代谢组学分析,证明亮氨酸、异亮氨酸丰度降低,这对应着亮氨酸反应性调节蛋白(Lrp)和亮氨酸转运蛋白(Liv K)的上调,是细胞积极响应胞内营养变化的结果。鉴定到的乙醛酸下游代谢产物证明乙醛酸稳定地转化为苹果酸,保证了生物体生长需要的碳质量。乙醇胺的消耗被用于生物合成脂多糖。此外,对酶活性的测定验证了三氯卡班胁迫下,大肠杆菌的1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶(Dxs)下调,而异柠檬酸裂解酶(Ace A)上调。撤药并恢复培养12 h后,被干扰的途径和大多数的适应机制得以恢复,这表明实验条件下三氯卡班没有导致不可逆的影响。