近几十年来,抗菌剂被广泛的应用在医疗行业、农业、畜牧业等领域,由于长期不合理的使用导致细菌的耐药性快速增长,或许在不久的将来人类面临着无药可用的困境。因此人们不仅要继续研发新型抗菌药物,更需要深入理解这些药物的杀菌机制以期增强其杀菌效果。研究不同杀菌方法对细菌损伤的异同,能够提升和加强我们对杀菌机制的认知,为解决细菌耐药提供新的思路。细菌在抗生素或电离辐射处理后,均产生并积累大量的活性氧。活性氧能与细菌细胞膜上的脂质和蛋白质反应,造成细胞膜的损伤,这是微生物细胞死亡的重要原因。本实验以大肠杆菌MG1655及其基因突变株为研究对象,研究了细菌损伤过程中活性氧的产生以及对细胞膜的损伤,然后通过转录组学和蛋白互作网络分析筛选了受损大肠杆菌细胞中活性氧产生及膜损伤的关键基因。主要研究内容及结果如下:1)通过使用流式细胞术和生物透射电镜分析了在庆大霉素和氨卞青霉素损伤大肠杆菌的早期,大肠杆菌内源活性氧的产生情况。通过转录组学筛选出关键途径:氧化磷酸化途径,且发现两种抗生素对关键途径的基因调控模式是一致的,通过蛋白互作网络分析,确定sdh C/D是关键基因。实验数据显示在抗生素损伤条件下,sdh C过表达菌株释放超氧阴离子的能力是对照组的1.89倍,sdh D过表达菌株释放超氧阴离子的能力是对照组的1.64倍。2)转录组分析表明,许多编码外膜蛋白的基因受到不同类型抗生素的显著调控,这表明编码外膜蛋白的基因可能参与了细菌损伤的早期响应,通过转录组学和蛋白互作网络分析,确定抗生素调控的膜蛋白网络中Omp A是关键节点,并通过对构建的突变株进行药敏实验验证,耐药性实验结果证实了Omp A在大肠杆菌耐药过程中发挥了重要作用。3)对比了抗生素与重离子辐射对大肠杆菌膜损伤的差异,转录组学和蛋白互作网络分析表明,与抗生素不同,重离子调控的ABC转运蛋白网络中Lrs B节点是关键节点,通过分析与Lrs B相关的Lux S/AI-2群体感应系统9个基因的表达模式,发现AI-2的合成以及转运受到阻碍。验证实验结果显示,Lrs B参与生物膜的形成,对细菌抗损伤具有重要作用。本文研究抗生素及不同损伤方式对细胞膜损伤的机制,对抗生素杀菌机制提供了新的见解,为增强现有杀菌技术效果,减少微生物耐药奠定了理论基础。