罗非鱼肉中线粒体蛋白质组学研究

日期:2024-08-26 16:58

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  罗非鱼作为一种常见的食用鱼类,其肉质的颜色变化是影响消费者购买意愿的重要因素之一,前面有研究发现,除了肌红蛋白,线粒体也会影响肉的显色,目前线粒体在罗非鱼鱼片贮藏0-4 d期间颜色变化的作用机制尚不完全清楚。

  中国水产科学研究院南海水产研究所等机构在《Food Chemistry》期刊发布题为"Proteomics study of mitochondrial proteins in tilapia red meat and their effect on color change during storage"的文章,报道了罗非鱼肉中线粒体蛋白质对其储藏过程中肉质变化的影响。

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研究背景

  食物在储藏过程中得颜色变化会影响客户对其的接受度,颜色的变化成都也常被用来作为食品质量和新鲜度的指标。特别在鱼类产品中尤其被注意,因为它关乎着产品的新鲜度,人们对鱼片在贮藏过程中的品质变化进行了大量的研究。例如,巴沙鱼(Pangasius bocourti)鱼片在- 20℃冷冻保存8周后肉会变黄,蛋白质被氧化等,罗非鱼鱼片在部分冷冻储存期间由于蛋白质氧化和脂质降解而变成褐色,罗非鱼鱼片的颜色在一定程度上受色素肌红蛋白的生化状态(肌红蛋白的氧化或还原程度)的影响。在正常情况下,肌红蛋白有三种氧化还原形式:脱氧肌红蛋白(DeoMb)、氧合肌红蛋白(OxyMb)和高铁血红蛋白(MetMb)。除了肌红蛋白外,线粒体也会影响肉的颜色,因为它们在死后的肌肉中仍具有生物化学活性,在肌肉中,肌红蛋白将氧气转运到线粒体,线粒体通过消耗氧气来控制肌红蛋白的减少。

  在食品研究中,蛋白质组学是研究影响肉质方面(包括质地、颜色和功能)的分子基础的有效技术,目前蛋白质组学已被用于研究肉的嫩度、风味、保水性和其他品质。线粒体蛋白质组学可以对线粒体蛋白的组成和表达水平进行综合分析。

  在该项实验中,罗非鱼鱼片在4储存0-4天期间,鱼片颜色明显下降,而罗非鱼鱼片在4℃储存期间线粒体蛋白质组的比较和变化尚未见报道。同时,线粒体在罗非鱼鱼片红肉颜色变化中作用的潜在机制也不完全清楚。因此,采用无标记定量蛋白质组学方法对罗非鱼鱼片贮存0-4 d的线粒体蛋白进行分析。以期找到影响肉质颜色变化的关键因素

 
技术手
实验材料:储存0d (T1)、2d (T2)和4d (T3)的罗非鱼鱼片线粒体蛋白;

研究方法:蛋白质组学

主要结果

DSEPs主要集中在TCA循环通路和糖酵解途径

  经线粒体蛋白质组检测共获得了49,135个肽谱匹配(PSM)编号和4115个独特肽,这些肽被映射到985个蛋白质,与T1(0d)相比,2 d储存(T2)后,共有103个蛋白发生显著变化(DSEPs),其中47个蛋白上调,56个蛋白下调。在储存2d vs 4d组中,共鉴定出33个显著差异蛋白,其中上调蛋白21个,下调蛋白12个。

  差异蛋白的KEGG通路富集分析发现,与T1相比,T3中的DSEPs表达了更高的分子功能结合和催化活性,GO分析发现储存过程中对蛋白质的影响主要与氧结合和血红素结合有关。此外,与T1相比,T2和T3参与TCA循环和能量代谢的蛋白上调较多,而在牛肉的线粒体蛋白质组学研究中有研究表明TCA循环与肉颜色发育和肉颜色的稳定性有关。TCA循环中的关键酶乌头酸水合酶(ACO2)和苹果酸脱氢酶(MDH2)在T2和T3组中被发现下调,这表明体外线粒体耗氧减少,影响了罗非鱼红肉的颜色。在T3-vs-T1中,糖酵解途径(ko00010)和戊糖磷酸(ko00030)的富集程度最为显著。有研究表明糖酵解途径与肉质指标颜色、保水性、嫩度和风味有直接关系。

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蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)
  为了确定TCA循环途径中,哪个蛋白发生的作用比较重要,作者进行了蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络分析的构建,发现参与TCA循环的蛋白质(柠檬酸合成酶(cs))、氧化还原酶(苹果酸脱氢酶(mdh1、mdh2)、琥珀酰辅酶a (Oxct1)、羟酰基辅酶a脱氢酶(hadh)、脱氢酶/还原酶(SDR家族)成员1 (dhrs1))与NADH和FADH2的生成有关,它们之间相互作用强烈。

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研究结论
  作者通过对不同储存天数的罗非鱼肉片的线粒体蛋白质组进行分析,发现了多个与肉质颜色变化相关的蛋白质,这些蛋白质的表达水平在储存过程中发生了显著变化。该项研究结果将有助于理解罗非鱼肉质颜色变化的分子机制,为进一步改善罗非鱼的保存和加工提供了科学指导。