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作者：刘文驰;曹婷苇;彭媛媛;刘鑫伟;黄立芃;刘晓会;冯美卿;赵琳静;
单位：上海工程技术大学化学化工学院;复旦大学药学院;
摘要：玫瑰油（Rose essential oil, REO）对痤疮丙酸杆菌（Cutibacterium acnes, C. acnes）的生长具有抑制作用。本研究采用扫描电子显微镜、荧光光谱以及基于气相色谱-飞行时间质谱（Gas chromatography-time-offlight mass spectrometry, GC-TOFMS）的微生物代谢组学（Microbial metabolomics）等技术，并利用多元统计及机器学习特征选择算法，研究了REO抗C. acnes作用的分子机制。结果表明，REO对C. acnes的最小抑菌浓度（Minimal inhibitory concentration, MIC）为0.025%(V/V)，最小杀菌浓度（Minimal bactericidal concentration, MBC）为0.050%(V/V)。REO暴露下C. acnes进入对数生长期的时间显著延滞，且延滞时间随REO浓度增大而延长。亚抑菌浓度的REO造成菌体产生不同程度褶皱、凹陷及破损，影响细胞膜的通透性和完整性，且呈现明显的量效关系。通过高覆盖性代谢足迹（Metabolic footprinting）分析，经FiehnLib和自建数据库比对，共鉴定出254种代谢物。采用正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）及Student′s t检验，结合基于Scikit的随机森林递归特征消除（Random forest recursive feature elimination, RFRFE）算法和生物信息学分析，共获得12种与REO抗C. acnes强关联的特征标记物。这些代谢标记物主要涉及苯丙氨酸/酪氨酸和色氨酸生物合成、甘氨酸/丝氨酸和苏氨酸代谢、精氨酸生物合成、叶酸一碳库和谷胱甘肽代谢等代谢通路（p<0.05,FDR<0.05）等。与细菌能量代谢、氮代谢、核苷酸合成和抗氧化防御相关的靶标，如延胡索酸水合酶（FH）、丝氨酸脱水酶（SDS）、谷氨酸脱氢酶（GLUD1）、谷氨酰胺合成酶（GLUL）、丝氨酸羟甲基转移酶（SHMT1）和谷胱甘肽合成酶（GSS）等，可能与此相关。本研究采用微生物代谢组学和机器学习策略，为深入揭示REO抑制C. acnes的代谢调控机制提供了参考。
关键词：玫瑰油;;痤疮丙酸杆菌;;抗菌机制;;微生物代谢组学;;机器学习
基金资助：国家自然科学基金项目（No.31701032）;; 上海市教委人工智能促进科研范式改革赋能学科跃升计划重点项目（No.2024AI001）;; 上海市大学生创新计划项目（No.cs2304007）资助~~
