纳米塑料会破坏人体细胞的泛素化

意大利的研究人员研究了聚苯乙烯纳米颗粒如何与人类泛素相互作用，泛素是一种在大多数组织中发现的调节蛋白。¹他们的研究表明，纳米塑料改变了泛素的结构，扰乱了细胞的泛素化过程，这可能对人类健康产生影响。

纳米塑料和微塑料的直径分别小于100nm和5mm，是塑料材料破碎时形成的。除了在土壤、海洋和淡水中发现，在食物、饮用水和空气中也发现了纳米塑料。目前还不清楚纳米塑料究竟会如何影响人类，但我们已经知道，由于它们的大小，它们能够进入细胞，并与各种生物分子相互作用。

今年早些时候，研究表明，用纳米塑料培养人体血浆会导致血浆蛋白质均匀地包围纳米塑料，从而产生所谓的蛋白质日冕。²这种相互作用会影响蛋白质的原始功能，因为通常定义蛋白质生物学特性的表面残基被隐藏了。受到这项研究的启发，一个由Maria Emanuela Errico意大利国家研究委员会和罗伯特·Fattorusso来自坎帕尼亚大学的研究人员对泛素在类似情况下的表现很感兴趣。“人类，就像任何其他生命体一样，不断地暴露在纳米塑料中，并在生物圈中传播，”Errico说。“因此，从塑料纳米颗粒与这种无处不在的蛋白质的相互作用开始，安全性问题和塑料纳米颗粒毒理学研究迫在眉睫。”

泛素是一种含有76个氨基酸残基的小蛋白质。一个被称为泛素化的过程是将泛素添加到其他蛋白质中，并作为标签，标记它们的各种细胞信号和蛋白酶体降解途径。Fattorusso解释说:“泛素损伤对人类健康有明显的影响，我们的研究为未来塑料毒理学领域的研究开辟了道路。”此外，许多神经退行性疾病和致癌疾病都与泛素化错误有关。

Errico、Fattorusso和他们的团队首先在原子水平上研究了聚苯乙烯纳米塑料和人类泛素之间的相互作用。他们观察到泛素通过其c端与聚苯乙烯相互作用，这是泛素化的关键。在纳米塑料周围形成由多个泛素蛋白组成的蛋白冠，泛素二级结构的折叠模式发生变化。这导致泛素蛋白之间的桥梁，使冠状物变厚，并导致冠状纳米塑料聚集成更大的颗粒。

接下来，他们测试了聚苯乙烯纳米塑料对海拉细胞的影响。他们发现纳米颗粒可以进入细胞，并在细胞水平上降低泛素化水平。

“主要的见解是绘制蛋白质展开过程中所涉及的残留物，如果能够追踪到直接附着在聚苯乙烯纳米塑料表面的蛋白质与日冕外层的蛋白质，那将是一个巨大的进步——目前的工作在一定程度上朝着这个方向发展，”评论道伊索尔特(merrill Lynch)他在英国伯明翰大学研究纳米颗粒如何与生物实体相互作用。然而，林奇也强调了这项研究的一些局限性:“这种蛋白质是否会在其他蛋白质存在的情况下结合，比如在体内发生的情况，目前尚不清楚——竞争性相互作用可能会取代泛素从聚苯乙烯纳米颗粒表面，并很可能会减少一些展开效应。”

Errico和Fattorusso预计更多的蛋白质可能会受到纳米塑料的影响。“我们的工作提供了一个新的框架来描述这种相互作用，并可能定义研究纳米塑料对特定蛋白质影响所需的基准特征，”坎帕尼亚大学团队的另一名成员Gaetano Malgieri补充道。