Silver nanoparticles (AgNPs), as promising anti-microbials and anti-cancer therapeutics, the toxicological effect and killing efficiency towards cells need in-depth investigation for better applications in daily life and healthcare fields. Thus far, limited studies have yet elucidated the protein targets of AgNPs and silver ions (Ag+) released from intracellular AgNPs dissolution in hepatocytes, as well as potential interaction mechanism. Through integrating proteomic and metallomic methodologies, six intracellular protein targets (i.e. glutathione S-transferase (GST), peroxiredoxin, myosin, elongation factor 1, 60S ribosomal protein and 40S ribosomal protein) were ultimately identified and confirmed as AgNPs- and Ag+ −binding proteins. Toward a deep understanding the direct interaction mechanism between AgNPs and these protein targets, GST was chosen as a representative for toxicological investigation. The results revealed that AgNPs could remarkably deplete the enzyme activity of GST but did not depress the expressions, resulting in elevated intracellular oxidative stress and cell death. Finally, both “Ag+ effect” and “particle-specific effect” were demonstrated to concomitantly account for the overall cytotoxicity of AgNPs, and the former relatively contributed more via activity depletion of GST. Collectively, our major contribution is the development of an efficient strategy to identify the intracellular AgNPs-targeted protein (e.g. GST) through integrating proteomic and metallomic methodologies, which is helpful to accelerate the interpretation of underlying toxicological mechanism of AgNPs.

中文翻译：

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蛋白质组学和金属组学策略相结合的蛋白质靶标鉴定和银纳米颗粒诱导的肝毒性的毒理学机理研究。

银纳米颗粒（AgNPs）作为有前途的抗微生物剂和抗癌治疗剂，对细胞的毒理作用和杀灭效率需要深入研究，以在日常生活和医疗保健领域中得到更好的应用。迄今为止，有限的研究尚未阐明从细胞内AgNPs在肝细胞中的溶解释放的AgNPs和银离子（Ag +）的蛋白质靶标，以及潜在的相互作用机制。通过蛋白质组学和金属组学方法的整合，最终鉴定出了六个细胞内蛋白质靶标（即谷胱甘肽S-转移酶（GST），过氧化物酶，肌球蛋白，延伸因子1、60S核糖体蛋白和40S核糖体蛋白），并确认为AgNPs-和Ag +-结合蛋白。 。为了深入了解AgNP与这些蛋白质靶标之间的直接相互作用机制，GST被选为毒理学研究的代表。结果表明，AgNPs可以显着消耗GST的酶活性，但不降低其表达，从而导致细胞内氧化应激升高和细胞死亡。最后，“ Ag +效应”和“颗粒特异性效应”均被证明与AgNPs的总体细胞毒性有关，而前者通过GST的活性消耗相对发挥了更大的作用。总的来说，我们的主要贡献是开发了一种通过整合蛋白质组学和金属组学方法来鉴定细胞内AgNPs靶向蛋白（例如GST）的有效策略，这有助于加快对AgNPs潜在毒理学机制的解释。结果表明，AgNPs可以显着消耗GST的酶活性，但不抑制其表达，从而导致细胞内氧化应激升高和细胞死亡。最后，“ Ag +效应”和“颗粒特异性效应”均被证明与AgNPs的总体细胞毒性有关，而前者通过GST的活性消耗相对发挥了更大的作用。总的来说，我们的主要贡献是开发了一种通过整合蛋白质组学和金属组学方法来鉴定细胞内AgNPs靶向蛋白（例如GST）的有效策略，这有助于加快对AgNPs潜在毒理学机制的解释。结果表明，AgNPs可以显着消耗GST的酶活性，但不降低其表达，从而导致细胞内氧化应激升高和细胞死亡。最后，“ Ag +效应”和“颗粒特异性效应”均被证明与AgNPs的总体细胞毒性有关，而前者通过GST的活性消耗相对发挥了更大的作用。总的来说，我们的主要贡献是开发了一种通过整合蛋白质组学和金属组学方法来鉴定细胞内AgNPs靶向蛋白（例如GST）的有效策略，这有助于加快对AgNPs潜在毒理学机制的解释。导致升高的细胞内氧化应激和细胞死亡。最后，“ Ag +效应”和“颗粒特异性效应”均被证明与AgNPs的总体细胞毒性有关，而前者通过GST的活性消耗相对发挥了更大的作用。总的来说，我们的主要贡献是开发了一种通过整合蛋白质组学和金属组学方法来鉴定细胞内AgNPs靶向蛋白（例如GST）的有效策略，这有助于加快对AgNPs潜在毒理学机制的解释。导致升高的细胞内氧化应激和细胞死亡。最后，“ Ag +效应”和“颗粒特异性效应”均被证明与AgNPs的总体细胞毒性有关，而前者通过GST的活性消耗相对发挥了更大的作用。总的来说，我们的主要贡献是开发了一种通过整合蛋白质组学和金属组学方法来鉴定细胞内AgNPs靶向蛋白（例如GST）的有效策略，这有助于加快对AgNPs潜在毒理学机制的解释。