流行病学研究显示,长期暴露于可吸入细颗粒物,如粒径小于2.5 μm的颗粒物（particulate matter 2.5,PM2.5）和香烟烟雾颗粒（cigarette smoke particles,CSP）,会诱发肺癌、哮喘以及心脑血管疾病;工程化纳米材料如氧化铁颗粒、金颗粒和碳颗粒在生物医药研究和应用中有潜在的毒副作用。纳米颗粒（nanoparticles,NPs）的毒性效应在一定程度上取决于其理化性质,但不同理化性质的颗粒却会引发相似的细胞毒性或细胞损伤,如细胞凋亡、炎症激活和氧化应激等,这提示我们不同材料属性的NPs与生物系统相互作用时可能会产生共同的生物信号。探究这一共同生物信号的来源与作用机制有望阐明颗粒在机体内的生物行为,进而为预测与有效干预纳米颗粒的生物毒性提供理论指导和新的作用靶点。纳米颗粒吸附形成的蛋白冠（protein corona）决定了其在体内的生物活性,蛋白冠是颗粒进入机体后吸附形成的以蛋白质为主的生物大分子层,包含了细胞因子和酶等许多功能分子。由于蛋白冠在颗粒表面和生物体之间形成了新的界面,因此它被认为是颗粒在体内的生物识别标签。受生理环境以及纳米材料自身性质的影响,蛋白冠的成分和结构是动态变化的,有一些分子可以稳定吸附在NPs表面并发挥活性作用。已有的研究显示,不同理化性质的纳米材料在不同生理环境下可以产生相似的生物应答;不同颗粒的蛋白冠之间很可能存在一些相同的活性分子,介导细胞内的信号激活。大多数NPs通过内吞或非内吞的途径被细胞摄取后,被限制在内吞体中而不能引发明显的细胞应答;颗粒经过内吞体逃逸被释放到细胞质后,可以通过活性分子发挥生物学效应。基于以上假设,我们推断不同种类NPs的蛋白冠中存在相同的活性分子,这一分子通过与细胞质成分的相互作用引发生物学应答,这一信号是不同纳米材料产生相同生物学效应的基础。我们通过蛋白质组学、生化分析以及在细胞模型和动物模型中的研究,发现蛋白冠中的变性蛋白作为不同纳米颗粒之间的共同信号,通过热休克蛋白90kDaαB1（heat shock protein 90 kDa α class B member 1,Hsp90ab1）介导细胞错误折叠蛋白反应（unfolded protein response,UPR）,并激活细胞下游应答。首先,我们对已报道的纳米颗粒蛋白冠数据进行整理,并进行系统的蛋白组学分析;同时也选取了不同来源和理化性质的颗粒,包括PM2.5、CSP、铁钴镍合金纳米颗粒（FeCoNiNPs）、四氧化三铁纳米颗粒（Fe3O4NPs）、碳纳米颗粒（CNPs）、二氧化硅纳米颗粒（SiO2NPs）和金纳米颗粒（AuNPs）,将其与细胞质蛋白（cytoplasmic protein,CP）孵育形成蛋白冠,然后进行质谱检测和蛋白质组学分析。结果显示多种纳米颗粒的蛋白冠中均高度富集UPR相关蛋白与分子伴侣家族蛋白,分子伴侣的热图分析和蛋白免疫印迹表明Hsp90ab1几乎存在于所有颗粒表面。细胞实验发现NPs蛋白冠复合物在细胞内形成了类似“aggresomes”的结构,它是一种典型的细胞UPR现象。分子伴侣富集和UPR激活很可能是由NPs吸附形成的错误折叠蛋白所导致的;借助凝胶电泳、圆二色谱检测以及Hsp90ab1对变性蛋白冠的识别等方法,我们发现PM2.5、CSP、FeCoNiNPs和Fe3O4NPs可以通过强吸附力使吸附的蛋白分子发生错误折叠,这一作用与颗粒的表面性质和粒径有很大关系。从以上结果可以推断,变性蛋白冠招募的Hsp90ab1和激活的UPR很可能是介导NPs细胞应答的关键信号。Hsp90ab1在细胞中含量很高且参与众多信号通路的调节,多种细胞的基因表达谱分析表明与Hsp90ab1密切相关的UPR、炎症反应以及上皮细胞-间充质细胞转化（epithelial-mesenchymal transition,EMT）通路被激活。细胞实验发现Fe3O4NPs 与 PM2.5 通过 Hsp90ab1 激活热激应答（heat stress response,HSR）,进而诱导炎症反应、EMT过程以及细胞连接的破坏;Hsp90ab1的抑制剂—格尔德霉素（geldanamycin,GA）可以显著抑制这些反应。在Fe3O4NPs与PM2.5激活的肺部炎症模型中,我们通过蛋白免疫印迹分析、免疫荧光检测以及病理分析发现Hsp90ab1介导NPs的肺部急性炎症反应。综合以上研究结果,NPs表面的变性蛋白冠通过招募Hsp90ab1以及激活UPR起始细胞应答,并诱导疾病发生。这一发现为纳米毒性机制的探究提供了新见解,可以为颗粒相关疾病的治疗提供参考和理论支持。