线粒体蛋白质磷酸化调控宰后肌肉成熟初期肉色稳定性机理

Meat colour stability depends on myoglobin redox status. Mitochondrion is a key endogenous factor that regulates meat colour stability during early post mortem through its respiration chain and metmyoglobin reductase system. Current research carried out by our group find that phosphorylation of mitochondrial proteins regulates meat colour stability, but the mechanism is unknown. The objective of this study is to investigate the mechanism of mitochondrial proteins phosphorylation regulating meat colour stability in order to provide theoretical evidence for improvement and development of meat colour regulation. Meat with different colour stability will be obtained as materials and phosphoproteome, bioinformatics, immunoblot, oxygen electrode and density gradient technologies will be used in this project to study the correlation of mitochondrial proteins phosphorylation and meat colour stability during early post mortem; metabolic pathway, phosphorylation sites, structure and function of phosphorylated mitochondrial proteins in meat with different colour stability through mitochondrial phosphoproteome; and effects of phosphorylation of mitochondria and myoglobin separately or together on meat colour stability through mitochondria-myoglobin reaction system in vitro.

肉色稳定性取决于肌红蛋白氧化还原状态。线粒体通过呼吸链和高铁肌红蛋白还原酶系调控宰后成熟初期肌红蛋白氧化还原状态，是决定肉色稳定性的关键内源因素。项目组近期研究发现线粒体蛋白质磷酸化调控肉色稳定性，但具体机理尚不清楚。本项目以肉色稳定性差异显著的牛肉为试验材料，采用磷酸化蛋白质组学、生物信息学、免疫印迹、液相氧电极和梯度密度分离等技术，研究宰后成熟初期线粒体蛋白质磷酸化水平与肉色稳定性的表征关系；分析磷酸化线粒体蛋白质组，研究关键差异磷酸化线粒体蛋白质的代谢途径、磷酸化位点、结构和功能变化；建立线粒体-肌红蛋白体外模型，分别研究线粒体蛋白质磷酸化、肌红蛋白磷酸化和二者同时发生磷酸化对肉色稳定性的调控，分析不同条件下线粒体蛋白质和肌红蛋白磷酸化位点、结构与功能变化，阐明线粒体蛋白质磷酸化调控肉色稳定性机理，为完善和发展肉色调控机制提供理论依据。

肉色稳定性取决于肌红蛋白氧化还原状态。线粒体通过呼吸链和高铁肌红蛋白还原酶系调控宰后成熟初期肌红蛋白氧化还原状态，是决定肉色稳定性的关键内源因素。项目组近期研究发现线粒体蛋白质磷酸化调控肉色稳定性，但具体机理尚不清楚。本项目以高中低肉色稳定性样本和DFD肉样本为试验材料，主要研究了线粒体蛋白功能与肉色稳定性表征关系，解析了肉色稳定性差异样本线粒体磷酸化蛋白质组、磷酸化蛋白图谱和代谢组，研究了磷酸化对线粒体蛋白与肌红蛋白相互作用的影响。结果表明，高铁肌红蛋白还原酶活性对不同肉色指标影响不同，贮藏早期高铁肌红蛋白和脱氧肌红蛋白相对含量与NADH含量有关。鉴定到影响肉色稳定性的23个线粒体磷酸化蛋白，通路富集分析表明宰后肉中线粒体蛋白磷酸化影响肉色可能是由于电子传递链蛋白发生磷酸化后调控电子传递链复合物功能。DFD肉样本贮藏过程中肌浆蛋白磷酸化水平显著低于正常组，而肌原纤维蛋白磷酸化水平显著高于正常组，差异肌浆蛋白主要参与糖酵解进程，肌原纤维蛋白主要参与肌节功能和糖酵解进程。不同肉色稳定性样本的差异代谢物主要富集在ABC转运蛋白、嘌呤代谢、中心碳代谢等途径，与线粒体中物质代谢相关的3-磷酸甘油、琥珀酸盐等物质，与宰后能量代谢相关的6-磷酸-果糖、6-磷酸-葡萄糖等被鉴定为差异代谢物。体外模型中去磷酸化一方面抑制线粒体蛋白的高铁肌红蛋白还原能力，另一方面促进肌红蛋白的氧化还原稳定性，但是对肌红蛋白氧化还原稳定性的促进作用强于对线粒体蛋白质高铁肌红蛋白还原能力的抑制作用。上述研究明确了线粒体功能与肉色稳定性表征关系，阐明了线粒体蛋白质磷酸化和代谢影响肉色稳定性通路和关键蛋白及代谢物，揭示了磷酸化通过影响线粒体蛋白与肌红蛋白相互作用而调控肉色的机制，为研发肉色调控技术提供了理论支撑。