基于定量蛋白质组学研究宰后成熟期间牛肉肉色褐变的相关分子机制

Meat color is an important indicator that helps evaluate the freshness and the quality of the meat. During the process of post-mortem aging, meat color is susceptible to impacts of the environmental and internal factors, leading to discoloration of meat. At present, the investigations mainly focus on meat color chemistry, however, the specific molecular mechanisms concerning meat discoloration are still unclear. Thus, the aim of this project is to utilize proteomics to study the changes in sarcoplasmic proteome of bovine longissimus lumborum, semitendinosus and psoas major during post-mortem aging process. First of all, the differentially expressed proteins will be identified and correlated with the physicochemical indices of meat color. Secondly, by means of bioinformatic approaches, pathway analysis, protein-protein interaction analysis and gene ontology analysis of differentially expressed proteins will be carried out. Eventually, quantitative proteomics will be employed in the abosolute quantification of differentially expressed proteins correlated with meat color. In addition, the metabolites that are related to meat color will be investigated as well. The research results of the metabolites combined with proteomics will be conducive to discovery of potential biomarkers and elucidation of related molecular mechanisms involved in the meat discoloration.

肉的色泽是评价其新鲜与否和品质好坏的重要指标。在宰后成熟过程中，肉色容易受到环境和内在因素的影响而导致褐变。目前对于肉色的研究主要集中于肉色化学方面，但具体的肉色褐变的分子机制仍未探明。因此，本课题将借助蛋白质组学的相关技术，研究牛背最长肌、半腱肌、腰大肌在冷却成熟前后肌浆蛋白质组的变化。首先，通过与肉色基本指标的相关性分析找到与肉色褐变相关的差异蛋白；其次，借助生物信息学的研究方法对相关的差异蛋白进行蛋白相互作用分析、基因本体论注释及代谢通路分析；最后，使用定量蛋白质组学研究技术对与肉色密切相关的差异蛋白进行绝对定量。此外，研究肉色相关的重要代谢物含量的变化，结合蛋白质组学的研究结果，期望找出和肉色相关的潜在生物标记物，为揭示肉色褐变相关分子机制提供理论依据。

牛肉在宰后销售、流通过程中，容易受到环境和内在因素的影响而导致肉色褐变。目前，对于肉色的研究主要集中在肌红蛋白化学方面，但贮藏期内牛肉肉色褐变和肉色稳定性相关的分子机制仍待揭示。因此，本研究以我国重要的肉牛品种鲁西黄牛的背最长肌、半腱肌和腰大肌为对象，研究了在冷却贮藏过程中（0、5、10、15天）三种肌肉肉色理化指标和肌浆蛋白质组的变化，结合相关性分析和生物信息学推测出11种可能和肉色潜在相关的生物标志物，并针对这11种标志物建立了SRM和SWATH定量方法。主要的研究结果如下：.(1)背最长肌、半腱肌和腰大肌在0-15天的贮藏期红度值a*均呈下降趋势，pH值变化较小，随着贮藏时间的延长均伴随着褐色色素高铁肌红蛋白的累积，而MRA则呈不同程度的下降趋势，另外TBARS值的升高也预示着脂肪氧化的不断进行。背最长肌和腰大肌可以分别作为肉色稳定型和肉色不稳定型肌肉的代表。.(2)蛋白质组学的结果和肉色理化指标进行了相关性分析，推测11种蛋白磷酸丙糖异构酶（TPI1）、L-乳酸脱氢酶A链（LHDA）、果糖二磷酸醛缩酶A（ALDOA）、过氧化物酶-6（PRDX 6）、丙酮酸激酶（PKM2）、3-磷酸甘油脱氢酶（GPD1）、肌肉型糖原磷酸化酶（PYGM）、过氧化物酶-2（PRDX2）、磷酸葡萄糖变位酶（PGM1）、热休克蛋白70 kDa（HSPA8）、超氧化物歧化酶（SOD1）可能是和肉色相关的生物标志物。.(3)针对以上11种目标蛋白质设计了一个串联体蛋白（QconCAT），成功建立了SRM和SWATH定量方法。.(4)利用靶向代谢组学成功鉴定到22个参与能量代谢的物质，主成分分析和层序聚类分析都表明LL和PM代谢过程有显著差异。酶活性（乳酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶）、丙酮酸含量、三羧酸（TCA）循环中所涉及的代谢物的数量等在背最长肌和腰大肌中均有不同程度的变化，表现出明显差异代谢模式。