泮林丹 陳浩 楊海亮 王秉

摘 要： 為研究絲綢文物的微生物劣化降解機(jī)理，選取銅綠假單胞菌和嗜麥芽窄食單胞菌對絲織品進(jìn)行模擬劣化，并通過掃描電子顯微鏡和傅里葉紅外光譜分別觀察了絲綢劣化后微觀形貌和二級結(jié)構(gòu)的變化，同時(shí)對絲綢的劣化降解液進(jìn)行了基于蠶絲蛋白數(shù)據(jù)庫匹配的多肽質(zhì)譜檢測，以揭示2種細(xì)菌對絲綢蛋白的降解機(jī)理。結(jié)果顯示：絲綢纖維表面經(jīng)劣化后發(fā)生了縱向剝離；2種細(xì)菌對絲綢纖維無定形區(qū)的降解程度比結(jié)晶域高；降解的絲綢蛋白絕大多數(shù)為重鏈和輕鏈以外的其他蛋白，且嗜麥芽窄食單胞菌對絲蛋白的整體破壞能力強(qiáng)于銅綠假單胞菌；將組成重鏈蛋白的氨基酸殘基分成了Header、Linker、（GX）n和C-ter 4個(gè)基序，對其進(jìn)行降解分析，結(jié)果表明Header和Linker基序處的氨基酸殘基相較于（GX）n和C-ter基序更易斷裂，細(xì)菌對Linker基序的破壞能力差異是影響重鏈蛋白降解效果的重要因素；絲蛋白鏈中無定形區(qū)的破壞會(huì)暴露絲蛋白大分子鏈上的微晶體嵌段，進(jìn)一步加劇絲肽溶出，導(dǎo)致絲織品逐漸降解。該研究為探索古代絲綢的微生物劣化機(jī)理研究提供了一種新思路。

關(guān)鍵詞： 肽段; 質(zhì)譜分析；絲織品；嗜麥芽窄食單胞菌；銅綠假單胞菌；重鏈蛋白

中圖分類號： TS 141

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號： 1673-3851 （2023） 07-0493-07

引文格式：泮林丹，陳浩，楊海亮，等. 基于多肽質(zhì)譜檢測的絲綢細(xì)菌劣化機(jī)理研究［J］. 浙江理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)），2023，49（4）：493-499.

Reference Format： PAN Lindan， CHEN Hao， YANG Hailiang， et al. Study on bacterial degradation of silk based on detection of peptide by mass spectrometry［J］. Journal of Zhejiang Sci-Tech University，2023，49（4）：493-499.

Study on bacterial degradation of silk based on detection of peptide by mass spectrometry

PAN Lindan1， CHEN Hao1， YANG Hailiang2， WANG Bing1

（1.School of Materials Science & Engineering， Zhejiang Sci-Tech University， Hangzhou 310018， China; 2.China National Silk Museum， Hangzhou 310002， China）

Abstract：? In order to study the microbial degradation mechanism of silk cultural relics， Pseudomonas aeruginosa and Stenotrophomonas maltophilia were selected to simulate the degradation of silk fabrics， and the changes in the microscopic morphology and secondary structure of silk after degradation were observed by scanning electron microscopy and Fourier infrared spectroscopy. Meanwhile， the degradation solution of silk was detected by polypeptide mass spectrometry based on the matching of silk protein database to reveal the degradation mechanism of silk protein by two bacteria. The results show that the surface of silk fibers is axially peeled after deterioration. The degradation degree of the two bacteria in the amorphous region of silk fibers is higher than that in the crystalline region. Most of the degraded proteins are other proteins except heavy chain and light chain proteins， and the overall destructive ability of Stenotrophomonas maltophilia to silk filaments is stronger than that of Pseudomonas aeruginosa. The amino acid residues of the heavy chain protein were divided into four moieties， namely， Header， Linker， （GX） n and C-ter， which were further analyzed for the degradation of the heavy chain protein. The results show that the amino acid residues in the Header and Linker moieties are more likely to be broken than those in the （GX）n and C-ter motifs， and the difference in the destruction ability of Linker moieties is a significant factor that affects the degradation effect of the heavy chain protein. The destruction of amorphous regions can lead to the exposure of micro-crystal blocks on the molecular chains of silk proteins and further accelerate the dissolution of silk peptides， resulting in gradual degradation of silk fabrics. This research provides a new insight into the mechanism of microbial degradation of ancient silk.

Key words： peptide fragments; mass spectrometry; silk fabrics; Stenotrophomonas maltophilia; Pseudomonas aeruginosa; heavy chain protein

0 引 言

古代絲織品是古老中華文明的重要象征，承載了各個(gè)歷史時(shí)期的政治、經(jīng)濟(jì)和文化信息［1］。絲織品文物在長期埋藏的過程中遭受了不同程度的損壞，丟失了其蘊(yùn)含的歷史文化信息，破壞了其科學(xué)與文化價(jià)值［2］。因此，關(guān)于古代絲織品的降解、修復(fù)和保存的研究是文物研究的焦點(diǎn)，其中有關(guān)絲織品劣化機(jī)理的研究是修復(fù)和保存工作的前提［3］。

蠶絲纖維以氨基酸殘基作為基本構(gòu)建單元，是一種具有優(yōu)異機(jī)械性能的蛋白質(zhì)高聚物［4-6］。天然蠶絲纖維主要由絲素蛋白和絲膠2種蛋白質(zhì)組成，其中：絲素蛋白由390 kDa的重鏈和26 kDa的輕鏈組成，兩者通過分子間二硫鍵連接形成復(fù)合物，該復(fù)合物通過疏水作用以6∶1的比例結(jié)合糖蛋白（P25）形成一個(gè)膠束單元；絲膠則起到了膠水的作用，將兩條絲素纖維固定在一起［7-8］。因此，絲織品材料易受物理化學(xué)和生物等因素的劣化。關(guān)于物理化學(xué)因素的影響作用研究主要集中在酸［9］、堿［10］、光和熱［11］等，而有關(guān)生物因素的影響作用研究主要集中在生物酶的降解作用［12-14］。目前，關(guān)于絲織品的劣化機(jī)理研究主要關(guān)注殘留絲纖維結(jié)構(gòu)和絲蛋白組成這兩方面。絲纖維結(jié)構(gòu)方面的研究，考察的主要對象是降解后殘存絲蛋白大分子鏈通過分子間作用力形成的二級結(jié)構(gòu)［15］和特定重復(fù)的氨基酸序列形成的結(jié)晶域［16］；而絲蛋白組成方面的研究，考察對象主要是分子量和特征蛋白相對含量的變化［17］。

近年來，高通量檢測逐漸成為研究生物降解機(jī)理的重要技術(shù)之一，目前也被應(yīng)用于絲織品文物的微生物劣化研究。Szulc等［18］使用高通量光照測序、表面輔助激光解吸/電離質(zhì)譜對銀納米顆粒增強(qiáng)靶標(biāo)（109 Ag SALDI）和激光消解-遠(yuǎn)程電噴霧電離-選擇反應(yīng)監(jiān)測環(huán)境質(zhì)譜成像（LARESI MSI），對18世紀(jì)古絲綢樣品表面微生物及其代謝物的多樣性進(jìn)行表征，闡明了生物體及其代謝物的空間關(guān)系。Brzozowska等［19］通過16S rRNA測序，對約翰三世國王宮殿博物館歷史絲綢天鵝絨紡織品上的細(xì)菌多樣性進(jìn)行評估，發(fā)現(xiàn)保存程序和氣流對微生物種群結(jié)構(gòu)幾乎沒有影響。楊弢［20］構(gòu)建了16S rRNA基因克隆文庫，對徐州獅子山楚王陵墓葬的微生物菌落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)嗜麥芽窄食單胞菌為腐蝕絲綢的主要微生物。

微生物對絲織品的劣化是多方面降解的綜合效果，劣化過程中微生物分泌的有機(jī)酸和微生物蛋白酶均會(huì)對絲纖維產(chǎn)生破壞作用［21］。Seves等［22］對土壤中的微生物進(jìn)行分離后對絲織物進(jìn)行生物降解，發(fā)現(xiàn)假單胞菌屬對蠶絲蛋白有著廣泛的降解能力。因此，本文選取土壤中常見的銅綠假單胞菌［23］和嗜麥芽窄食單胞菌對絲織品進(jìn)行劣化，以模擬古代絲織品的微生物退化過程；并對劣化后的絲綢樣品進(jìn)行了形貌表征和二級結(jié)構(gòu)變化分析，同時(shí)對絲綢的細(xì)菌劣化液進(jìn)行了基于蠶絲蛋白數(shù)據(jù)庫匹配的多肽質(zhì)譜檢測，以評估細(xì)菌對絲綢文物的劣化作用，揭示絲綢的細(xì)菌降解機(jī)理。本文所采取的研究方法可為古代絲織品劣化機(jī)理研究提供新思路，研究結(jié)果可為絲織品的生物退化機(jī)制相關(guān)研究提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料和主要儀器設(shè)備

實(shí)驗(yàn)材料：現(xiàn)代絲綢購自杭州富絲工貿(mào)有限公司；葡萄糖（C6H12O6）、磷酸二氫鉀（KH2PO4）、磷酸氫二鉀（K2HPO4）、硫酸銨（（NH4）2SO4）、硫酸鎂（MgSO4·H2O）、氯化鈣（CaCl2·2H2O）、硫酸亞鐵（FeSO4·7H2O）、硼酸（H3BO3）、氯化鈷（CoCl2·6H2O）、硫酸鋅（ZnSO4·7H2O）、氯化錳（MnCl2·4H2O）、鉬酸鈉（NaMoO4·2H2O）、氯化鎳（NiCl2·6H2O）和氯化銅（CuCl2·2H2O）均購自美國阿拉丁工業(yè)公司；乙腈（ACN，質(zhì)譜級）購自美國賽默飛公司；甲酸（FA，質(zhì)譜級）、碳酸氫銨（質(zhì)譜級）、二硫蘇糖醇（DTT，分析純）、碘乙酰胺（IAA，分析純）均購自美國默克公司；嗜麥芽窄食單胞菌和銅綠假單胞菌購自北京百歐博偉生物技術(shù)公司。

實(shí)驗(yàn)儀器：FA2104型電子天平（上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司）、BPH-9042恒溫培養(yǎng)箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）、Sartorius BP211d分析天平（瑞士賽多利斯）、Gemini SEM 500型場發(fā)射掃描電子顯微鏡（德國卡爾蔡司）、Tensor 27型紅外光譜儀（德國布魯克）、Concentrator plus型真空離心濃縮儀（德國艾本德）、Microfuge 22R Centrifuge型低溫高速離心機(jī)（美國貝克曼庫爾特）、MX-S型渦旋儀（美國賽洛捷克）、Easy-nLC 1200型毛細(xì)管高效液相色譜儀（美國賽默飛）和Q ExactiveTM Hybrid Quadrupole-OrbitrapTM Mass Spectrometer型電噴霧-組合型離子阱Orbitrap質(zhì)譜儀（美國賽默飛）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 絲織品細(xì)菌劣化實(shí)驗(yàn)

細(xì)菌培養(yǎng)基配制方法參考文獻(xiàn)［24］，具體如下：分別取3.00 g C6H12O6、0.694 g KH2PO4、0.854 g K2HPO4、1.234 g（NH4）2SO4、0.460 g MgSO4·H2O、0.176 g CaCl2·2H2O、0.001 g FeSO4·7H2O和5 mL 微量金屬溶液，完全溶解于1 L純水中，常規(guī)高壓滅菌備用（121 ℃，20 min）。微量金屬溶液的配方為：60 mg H3BO3，40 mg CoCl2·6H2O，20 mg ZnSO4·7H2O，6 mg MnCl2·4H2O，6 mg NaMoO4·2H2O，4 mg NiCl2·6H2O，2 mg CuCl2·2H2O和1 L H2O。

將嗜麥芽窄食單胞菌和銅綠假單胞菌接種于液體培養(yǎng)基中，置于37 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)18 h，獲得細(xì)菌種子液?，F(xiàn)代絲綢滅菌后用無菌水沖洗3遍以去除表面雜質(zhì)，室溫下晾于超凈臺(tái)上，風(fēng)干后裁剪成2 cm×5 cm的均勻碎片，并取同等數(shù)量的絲綢碎片放入裝有50 mL無菌培養(yǎng)基的錐形瓶中；加入2種細(xì)菌種子液各50 μL，用封口膜封住瓶口，在37 ℃恒溫培養(yǎng)箱中30 d。以無菌培養(yǎng)基中加入絲綢碎片作為對照組。

1.2.2 劣化絲綢樣品和劣化液的收集

劣化結(jié)束后取出絲綢碎片，純水沖洗6遍，并晾置于超凈臺(tái)風(fēng)干，得到嗜麥芽窄食單胞菌老化絲綢樣和銅綠假單胞菌老化絲綢樣；對照組中的絲綢碎片作為絲綢對照樣。殘留的絲綢降解液用一次性無菌過濾器（孔徑為0.25 μm親水膜）過濾處理，收集液體。嗜麥芽窄食單胞菌劣化液命名為S劣化液，銅綠假單胞菌命名為P劣化液；對照組中殘留的劣化液命名為對照液。

1.2.3 劣化液前處理

在劣化液中加入終濃度為10 mmol/L DTT溶液，于56 ℃水浴中還原1 h；然后加入終濃度為50 mmol/L的IAA溶液進(jìn)行烷基化，避光反應(yīng)40 min。隨后使用自填脫鹽柱脫鹽，于45 ℃真空離心濃縮儀中揮干剩余溶劑，色譜分析前重懸于10 μL 0.1%甲酸溶液中。

1.3 測試與表征

1.3.1 形貌表征

將2種細(xì)菌處理的劣化樣和對照絲綢樣用碳導(dǎo)電膠固定在樣品臺(tái)上，噴金180 s，然后通過掃描電子顯微鏡對樣品形貌進(jìn)行表征。

1.3.2 紅外光譜及二級結(jié)構(gòu)分析

采用傅里葉紅外光譜儀對絲綢老化樣進(jìn)行紅外光譜和二級結(jié)構(gòu)變化分析，波數(shù)范圍為4000～400 cm-1。二級結(jié)構(gòu)的變化由酰胺Ⅰ區(qū)［25］（1700～1600 cm-1）的峰擬合得到，其中1637～1616 cm-1處的峰面積歸屬于β-折疊，其余歸屬于無定形區(qū)。具體步驟如下：采用傅里葉去卷積法確定峰值位置，固定峰中心，設(shè)置峰寬和峰面積為最小值0，容差設(shè)置為1×10-6；迭代擬合，直至收斂。

1.3.3 多肽質(zhì)譜檢測

將重懸后的劣化液進(jìn)行色譜分離，裝載樣品體積為5 μL，每個(gè)組分分析時(shí)長為60 min，總流速為600 nL/min。流動(dòng)相A為0.1%甲酸溶液，流動(dòng)相B為20.0%的0.1%甲酸溶液和80.0%乙腈。液相梯度如下：0～1 min，B液線性梯度從0.0%～6.0%；1～5 min，B液線性梯度從6.0%到9.0%；5～20 min，B液線性梯度從9.0%～14.0%；20～50 min，B液線性梯度從14.0%～30.0%；50～58 min，B液線性梯度從30.0%～40.0%；58～60 min，B液線性梯度從40.0%到95.0%。

質(zhì)譜分析條件為：噴涂電壓為2.2 kV，毛細(xì)管溫度設(shè)置為270 ℃。一級質(zhì)譜分辨率：70000 m/z，AGC target：3×106，一級最大IT：60 ms，質(zhì)譜前驅(qū)體m/z范圍：300～1400；二級質(zhì)譜每次全掃描后觸發(fā)采集 20個(gè)最高強(qiáng)度母離子的二級質(zhì)譜圖譜，二級質(zhì)譜分辨率：17500 m/z，AGC target： 5×104，二級最大IT為80 ms，MS2激活類型為HCD，激活時(shí)間為60 ms，歸一化碰撞能量為27 eV。

質(zhì)譜原始數(shù)據(jù)使用Byonic檢索蠶絲蛋白數(shù)據(jù)庫，檢索參數(shù)如下：蛋白質(zhì)固定修飾為甲酰胺甲基化；可變修飾為氧化；酶特異性設(shè)置為非特異性；最大遺漏酶切位點(diǎn)設(shè)置為3條；前體碎片離子質(zhì)量誤差設(shè)置為20 mmu；二級質(zhì)譜誤差為0.02 Da；僅選擇高置信度鑒定的肽進(jìn)行下游蛋白鑒定分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 樣品形貌分析

圖1為絲綢對照樣和細(xì)菌老化絲綢樣的SEM圖。從圖1中可以看出：絲綢對照樣纖維表面光滑，未見明顯缺陷；經(jīng)嗜麥芽窄食單胞菌和銅綠假單胞菌劣化后的絲纖維表面均出現(xiàn)了纖絲剝離的現(xiàn)象，剝落的纖絲伴有殘留的菌體，表明細(xì)菌劣化作用開始于纖維表面；嗜麥芽窄食單胞菌產(chǎn)生的機(jī)械損傷是軸向劈裂方式，銅綠假單胞菌則是沿著纖維軸向從表面開始層層剝離，產(chǎn)生的微纖絲隨即進(jìn)入劣化液，有利于進(jìn)一步降解產(chǎn)生絲肽。

2.2 紅外光譜及二級結(jié)構(gòu)變化分析

為分析絲纖維鏈結(jié)構(gòu)的劣化情況和二級結(jié)構(gòu)的變化，對絲綢對照樣和細(xì)菌老化樣進(jìn)行紅外光譜分析，結(jié)果如圖2所示。1652 cm-1和1230 cm-1處的特征吸收峰分別歸屬于酰胺Ⅰ區(qū)和酰胺Ⅲ區(qū)的無規(guī)卷曲構(gòu)象，1515 cm-1和1446 cm-1處的特征吸收峰歸屬于酰胺Ⅱ的β-折疊構(gòu)象，997 cm-1和976 cm-1則分別歸屬于蠶絲蛋白特征序列Gly-Ala的CH3和Gly-Gly的C—C骨架伸縮振動(dòng)。β-折疊構(gòu)成蠶絲蛋白結(jié)晶結(jié)構(gòu)域，其含量決定了絲纖維的結(jié)晶度［16］。圖2（a）顯示：經(jīng)30 d的細(xì)菌劣化后，1652、1515、1446、1230、997 cm-1和976 cm-1處的特征吸收峰均較明顯。對酰胺Ⅰ區(qū)進(jìn)行峰擬合，得到圖2（b）中的絲纖維構(gòu)象變化。經(jīng)細(xì)菌劣化后β-折疊結(jié)構(gòu)含量明顯上升，無定形區(qū)含量下降，說明細(xì)菌對無定形區(qū)降解程度大于對結(jié)晶結(jié)構(gòu)域的降解程度。

2.3 絲綢蛋白降解分析

2.3.1 細(xì)菌對絲綢蛋白整體水平的降解分析

為了從分子水平評估細(xì)菌降解絲織品的能力以及降解規(guī)律，本文對絲織品的劣化液進(jìn)行基于蠶絲蛋白數(shù)據(jù)庫的多肽質(zhì)譜檢測。圖3（a）為劣化液中溶出絲肽歸屬的絲蛋白數(shù)目。對照液、S劣化液和P劣化液中檢測到的絲肽分別歸屬于17、98個(gè)和53個(gè)蠶絲蛋白，表明絲纖維經(jīng)過細(xì)菌降解作用后，更多的絲蛋白降解成肽段進(jìn)入到劣化液中，且嗜麥芽窄食單胞菌對絲蛋白降解多樣性的增加效果更顯著。圖3（b）為歸屬于輕鏈蛋白、重鏈蛋白和其他蛋白的絲肽數(shù)目分析。對照液、S劣化液和P劣化液中分別檢測到27、2484條和631條絲肽序列，其中：對照液中檢測到的絲肽來自重鏈蛋白和輕鏈蛋白以外的其他蛋白，表明絲織品在培養(yǎng)基中浸泡的30 d中僅有少部分其他蛋白發(fā)生降解，蠶絲的主要蛋白（重鏈和輕鏈）并未發(fā)生降解。S劣化液和P劣化液中檢測到的絲肽序列大部分也來自其他蛋白，其中：S劣化液中檢測到313條來自重鏈蛋白的絲肽序列，197條來自于輕鏈蛋白的絲肽序列；而P劣化液中檢測到154條來自重鏈蛋白的絲肽序列，165條來自于輕鏈蛋白的絲肽序列。以上結(jié)果表明這2種細(xì)菌均能對絲蛋白重鏈和輕鏈進(jìn)行破壞降解，且嗜麥芽窄食單胞菌對重鏈蛋白的降解強(qiáng)于對輕鏈蛋白。相比銅綠假單胞菌，嗜麥芽窄食單胞菌對蛋白的降解更廣泛，對絲蛋白的降解能力更顯著。

2.3.2 細(xì)菌對絲綢重鏈蛋白的降解分析

重鏈蛋白是絲素蛋白的主要組成部分，同時(shí)包含了形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)域的規(guī)整重復(fù)的氨基酸序列，如GAGAGS、GAGAGY和GAGAGV等和形成無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)的氨基酸序列［6，15］。因此對重鏈蛋白進(jìn)行降解分析，可以推斷出2種細(xì)菌對松散和規(guī)整結(jié)構(gòu)域的破壞傾向。為了更直觀地揭示重鏈蛋白降解規(guī)律，將組成重鏈蛋白大分子鏈的氨基酸殘基序列分成4個(gè)基序：Header、（GX）n、Linker和C-ter，其中Linker基序連接兩個(gè)相鄰的（GX）n基序［26］。因此，根據(jù)重鏈絲肽序列N端斷裂位置判斷該絲肽歸屬的重鏈蛋白基序，通過檢測絲肽序列的相對豐度表征4個(gè)基序的破壞程度，由此可推斷這2種細(xì)菌的降解行為。將檢測到歸屬于重鏈蛋白的絲肽序列按相對豐度從上之下依次排列，并對其進(jìn)行歸屬蛋白的判斷，結(jié)果見表1。從表1可見，S劣化液中檢測到相對豐度前10的來自重鏈蛋白的肽段序列依次為DEII、DEIIRDAS、GAGT、TFVIT、YFGSDVT、GSSGFGPY、ITTKK、GYEYAW、GYGAGVGA和DYF，而P劣化液中檢測到相對豐度前10的來自重鏈蛋白的肽段序列依次為TFVIT、DFDEDYFGSDVTVQ、DFDEDYFGS、TTDEIIRDASGAVIEE、YAW、NINDFDEDYFGS、FDEDYFGSDVTVQ、ESIVEEDVLMKTL、INDFDEDYFGS和DAGAYSQSGPYVSN。TFVIT為這2種細(xì)菌降解絲蛋白后產(chǎn)生的共同可溶性絲肽。表1進(jìn)一步顯示：重鏈蛋白中的Header和Linker處的氨基酸殘基相較其他兩個(gè)基序更容易斷裂，嗜麥芽窄食單胞菌對形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)域的（GX）n基序降解效果顯著；而銅綠假單胞菌對重鏈蛋白的降解則集中在Header處。這說明嗜麥芽窄食單胞菌對規(guī)整和無序氨基酸序列均有較強(qiáng)的破壞能力，而銅綠假單胞菌對形成松散結(jié)構(gòu)域的無序氨基酸序列的破壞能力更強(qiáng)。

為了更全面地得到蛋白降解規(guī)律，按上述方法對劣化液中所有來自重鏈蛋白的絲肽序列進(jìn)行基序歸屬，結(jié)果如圖4所示。從圖4可看出：S劣化液和P劣化液中重鏈蛋白的溶出絲肽按比例依次均來自Header、Linker、（GX）n和C-ter基序，表明在2種細(xì)菌作用下Header中的氨基酸殘基最容易遭到斷裂；S劣化液中來自于Header、Linker、（GX）n的絲肽序列比例較為接近，而P劣化液中的絲肽來自于Header的比例高達(dá)68%，表明銅綠假單胞菌對由無規(guī)氨基酸序列組成的松散結(jié)構(gòu)域降解能力較強(qiáng)而呈現(xiàn)顯著的傾向性，且嗜麥芽窄食單胞菌單胞菌對松散和規(guī)整結(jié)構(gòu)域的降解破壞能力相近；對Linker的破壞有利于使形成結(jié)晶域的（GX）n基序暴露在劣化液中形成微晶體嵌段，進(jìn)一步對（GX）n中的規(guī)整序列進(jìn)行降解。因此，可推測嗜麥芽窄食單胞菌對Linker的破壞能力更強(qiáng)決定了嗜麥芽窄食單胞菌對重鏈蛋白的降解效果比銅綠假單胞菌明顯（圖3）。綜上可推斷絲織品的細(xì)菌降解規(guī)律：隨著絲蛋白大分子鏈上無規(guī)序列形成的松散結(jié)構(gòu)域的降解，使得越來越多規(guī)整序列形成的微晶體嵌段逐漸暴露在劣化液中，從而導(dǎo)致更多的絲肽溶出，最終實(shí)現(xiàn)絲蛋白的完全降解。

3 結(jié) 論

本文對嗜麥芽窄食單胞菌和銅綠假單胞菌劣化絲織品后的降解液進(jìn)行基于蠶絲蛋白數(shù)據(jù)庫的多肽質(zhì)譜檢測，同時(shí)對劣化后的絲綢樣進(jìn)行了微觀形貌

觀察和二級結(jié)構(gòu)分析，主要結(jié)論如下：

a）經(jīng)過細(xì)菌劣化作用，絲蛋白纖維發(fā)生軸向撕裂，從表面向軸中心逐步產(chǎn)生物理損傷，這對微纖絲的剝落和進(jìn)一步降解有促進(jìn)作用。

b）2種細(xì)菌對絲蛋白中的無定形區(qū)均有較強(qiáng)的破壞能力，嗜麥芽窄食單胞菌對規(guī)整結(jié)構(gòu)域蛋白的降解能力強(qiáng)于銅綠假單胞菌。

c）細(xì)菌劣化作用會(huì)促使絲蛋白降解，主要為重鏈和輕鏈蛋白以外的其他蛋白；2種細(xì)菌降解絲綢后劣化液中溶出絲肽的多樣性增加存在差異性，相比銅綠假單胞菌，嗜麥芽窄食單胞菌對絲蛋白的降解能力更強(qiáng)，作用的目標(biāo)蛋白更廣泛。

d）Linker基序的氨基酸殘基發(fā)生斷裂，促使（GX）n形成的微晶體嵌段暴露，有利于重鏈蛋白結(jié)晶域的破壞，促使其進(jìn)一步降解；細(xì)菌對Linker基序的破壞能力是影響重鏈蛋白的降解效果的重要因素。

本文通過觀察纖維劣化前后微觀形貌、二級結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變化及蛋白分子層面的降解來揭示細(xì)菌對絲綢的降解機(jī)理，所采取的研究方法可為古代絲織品劣化機(jī)理研究提供新思路。該研究結(jié)果有助于評估細(xì)菌在絲織品生物退化過程中的重要性，為后續(xù)微生物代謝物和蛋白酶等單因素對絲織品的降解機(jī)理研究提供參考，有助于進(jìn)一步提出預(yù)防絲織品文物生物侵害的有效措施。

參考文獻(xiàn)：

［1］王巖，王文利，王啟明，等. 微縮的相貌： 絲綢文物圖案上的歷史信息［J］. 絲綢， 2017，54（6）： 91- 96.

［2］《絲綢文化與產(chǎn)品》編寫組. 絲綢服飾的文化與發(fā)展（4）： 中國古代絲綢服飾文化的成熟期［J］. 現(xiàn)代絲綢科學(xué)與技術(shù)， 2020， 35（2）： 34-36.

［3］周靜潔，林紅，陳宇岳. 古代絲織品老化機(jī)理及其保護(hù)研究［J］. 蘇州大學(xué)學(xué)報(bào)（工科版）， 2007， 27（1）： 60-64.

［4］Guo C C， Zhang J， Jordan J S， et al. Structural comparison of various silkworm silks： An insight into the structure-property relationship［J］. Biomacromolecules， 2018， 19（3）： 906-917.

［5］Zeng Y， Peng Z Q， Wang B， et al. Application of electron paramagnetic resonance and solid-state 13C nuclear magnetic resonance of cross-polarization/magic angle spinning to study enzymatic degradation of silk fabrics［J］. Analytical Sciences， 2017， 33（5）： 579-584.

［6］Badillo-Sanchez D， Chelazzi D， Giorgi R， et al. Characterization of the secondary structure of degummed Bombyx mori silk in modern and historical samples［J］. Polymer Degradation and Stability， 2018， 157： 53-62.

［7］黃悅，張曉梅，原思訓(xùn). 紅外光譜法研究不同絲膠含量老化蠶絲蛋白［J］. 文物保護(hù)與考古科學(xué)， 2009， 21（1）： 44-49.

［8］Du S， Zhang J， Zhou W T， et al. Interactions between fibroin and sericin proteins from Antheraea pernyi and Bombyx mori silk fibers［J］. Journal of Colloid and Interface Science， 2016， 478： 316-323.

［9］黃詩瑩，陳文翔，趙豐， 等. 酸性水解條件下絲織品的結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定同位素變化［J］. 浙江理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2022， 47（3）： 300-307.

［10］何宇杰，彭志勤，賈麗玲，等. 堿老化對絲織物結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定同位素比值的影響［J］. 絲綢， 2022， 59（5）：? 14-19.

［11］Zhao M H， Qi Z Z， Tao X S， et al. Chemical， thermal， time， and enzymatic stability of silk materials with silk I structure［J］. International Journal of Molecular Sciences， 2021， 22（8）： 4136.

［12］Wongpinyochit T， Johnston B F， Seib F P. Degradation behavior of silk nanoparticles-enzyme responsiveness［J］. ACS Biomaterials Science & Engineering， 2018， 4（3）： 942-951.

［13］Guo C C， Li C M， Kaplan D L. Enzymatic degradation of Bombyx mori silk materials： A review［J］. Biomacromolecules， 2020， 21（5）： 1678-1686.

［14］Zvinavashe A T， Barghouti Z， Cao Y T， et al. Degradation of regenerated silk fibroin in soil and marine environments［J］. ACS Sustainable Chemistry & Engineering， 2022， 10（34）： 11088-11097.

［15］Chen X， Knight D P， Shao Z Z. β-turn formation during the conformation transition in silk fibroin［J］. Soft Matter， 2009， 5（14）： 2777-2781.

［16］Drummy L F， Farmer B L， Naik R R. Correlation of the β-sheet crystal size in silk fibers with the protein amino acid sequence［J］. Soft Matter， 2007， 3（7）： 877-882.

［17］Chen R R， Hu M Z， Zheng H L， et al. Proteomics and immunology provide insight into the degradation mechanism of historic and artificially aged silk［J］. Analytical Chemistry， 2020， 92（3）： 2435-2442.

［18］Szulc J， Karbowska-Berent J， Drz·kowska A， et al. Metabolomics and metagenomics analysis of 18th century archaeological silk［J］. International Biodeterioration & Biodegradation， 2021， 156： 105120.

［19］Brzozowska I， Bogdanowicz A， Szczsny P， et al. Evaluation of bacterial diversity on historical silk velvet textiles from the Museum of King John III′s Palace at Wilanw， Poland［J］. International Biodeterioration & Biodegradation， 2018， 131： 78-87.

［20］楊弢. 獅子山楚王陵土壤中絲綢腐蝕微生物的分離與抑制［D］. 合肥： 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)， 2013.

［21］Taha A， Omar A， El-Wekeel F. Microbial degradation of ancient textiles housed in the Egyptian textile museum and methods of its control［J］. Egyptian Journal of Archaeological and Restoration Studies， 2019， 9 （1）： 27-37.

［22］Seves A， Romanò M， Maifreni T， et al. The microbial degradation of silk： A laboratory investigation［J］. International Biodeterioration & Biodegradation， 1998， 42 （4）： 203-211.

［23］Mielko K A， Jaboński S J， Milczewska J， et al. Metabolomic studies of Pseudomonas aeruginosa［J］. World Journal of Microbiology and Biotechnology， 2019， 35（11）： 178.

［24］Song M K， Jiang L F， Zhang D Y， et al. Bacteria capable of degrading anthracene， phenanthrene， and fluoranthene as revealed by DNA based stable-isotope probing in a forest soil［J］. Journal of Hazardous Materials， 2016， 308： 50-57.

［25］Badillo-Sanchez D， Chelazzi D， Giorgi R， et al. Understanding the structural degradation of South American historical silk： A Focal Plane Array （FPA） FTIR and multivariate analysis［J］. Scientific Reports， 2019， 9（1）： 1-10.

［26］Asakura T. Structure of silk I （Bombyx mori silk fibroin before spinning）-type II β-turn， not α-helix［J］. Molecules， 2021， 26（12）： 3706.

（責(zé)任編輯：廖乾生）

收稿日期： 2023-01-10? 網(wǎng)絡(luò)出版日期：2023-03-01網(wǎng)絡(luò)出版日期

基金項(xiàng)目： 國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2019YFC1520300）；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（52273096）；浙江省文物保護(hù)科技項(xiàng)目（2020012）

作者簡介： 泮林丹（1997- ），女，浙江臺(tái)州人，碩士研究生，主要從事文物保護(hù)方面的研究。

通信作者： 王 秉，E-mail：wbing388@168.com