ヒト血清アルブミンでタンパク質コロナを形成した後のローストビーフからのカーボンドットの毒性緩和

Toxicity alleviation of carbon dots from roast beef after forming protein coronas with human serum albumin.

• Kangjing Liu
• Yukun Song
• Mingqian Tan

抄録

食品の熱処理で生成するナノ粒子のユニークな特性に注目が集まっている。本研究では、ローストビーフにヒト血清アルブミン（HSA）を添加して蛍光性カーボンドット（CD）のタンパク質コロナを形成し、毒性に対するコロナ効果を報告した。CDは1〜5nmの大きさの球状で、主に炭素(68.68%),窒素(10.6%),酸素(15.98%)を含んでいた。CDは、その小さなサイズと良好な水溶性のために容易に腸壁を通過することができました。HSAとCDの間には明らかな相互作用があり、CDはタンパク質コロナを形成することが示唆された。ΔH0 < 0 (-13.17 ± 3.74 J mol-1 K-1)およびΔS0 > 0 (ΔS0 = 28.04 J mol-1 K-1)の熱力学的解析結果は、HSA-CDsの結合が静電的相互作用または疎水性の力によって引き起こされることを示した。HSA-CDコロナは細胞のリソソームに分布し、単独CDによる膨潤を緩和し、CDによるミトコンドリア膜電位の低下を抑制した。さらに、プロテインコロナは、細胞の活性酸素産生を抑制し、CDによるグルタチオンの消費を抑制し、細胞を損傷から保護することができました。このことは、プロテインコロナが細胞毒性を改善するための貴重な情報を提供していることを示しています。

The unique properties of nanoparticles produced in food thermal processing have attracted considerable attention. In this study, the formation of protein coronas of fluorescent carbon dots (CDs) in roast beef with human serum albumin (HSA) and the corona effect on toxicity were reported. The CDs were roughly spherical with a size in the range of 1-5 nm, which mainly contained carbon (68.68%), nitrogen (10.6%), and oxygen (15.98%). The CDs could readily pass through intestine wall due to their small size and good water solubility. There was an obvious interaction between HSA and CDs, suggesting that the CDs could form protein coronas. Thermodynamic analysis results of ΔH0 < 0 (-13.17 ± 3.74 J mol-1 K-1) and ΔS0 > 0 (ΔS0 = 28.04 J mol-1 K-1) indicated that the binding of HSA-CDs was caused by electrostatic interactions or hydrophobic forces. The HSA-CD coronas were distributed in lysosomes of the cells, alleviated swelling caused by the sole CDs, and inhibited the decrease of mitochondrial membrane potential caused by CDs. Furthermore, the protein coronas reduced cellular reactive oxygen species production and alleviated consumption of glutathione by the CDs, thus protecting the cells against damage. This finding provided valuable information for the protein coronas in ameliorating cytotoxicity.