宰后老化是肉類工業(yè)中的一種常見處理方法，可以給肉產(chǎn)品增值，其加工過(guò)程存在著內(nèi)在的生化變化，這些變化也直接影響著肉的品質(zhì)屬性。然而，長(zhǎng)期老化容易對(duì)肉類的顏色、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)氧化穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響，加速肉類變色和氧化，導(dǎo)致肉的品質(zhì)劣變。

2023年11月30日，寧夏大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院劉敦華教授團(tuán)隊(duì)在Food Chemistry：X（IF=6.1）上發(fā)表題為“Proteomic and metabolomic analysis of ageing beef exudate to determine that iron metabolism enhances muscle protein and lipid oxidation”的研究文章。研究人員評(píng)估了老化牛肉滲出液（EXU）中蛋白質(zhì)和代謝物的差異，并確定其與牛肉肌肉鐵代謝和氧化的關(guān)系。該成果中拜譜生物為其提供TMT蛋白質(zhì)組學(xué)和非靶向代謝組學(xué)服務(wù)，有助于為老化過(guò)程中肌肉質(zhì)量變化模式提供了新的見解。

文章名稱：Proteomic and metabolomic analysis of ageing beef exudate to determine that iron metabolism enhances muscle protein and lipid oxidation（FOOD CHEM X.，IF=6.1，2023.11）

客戶單位：寧夏大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院

研究材料：牛肉滲出液

分組信息：1、2、4、6天牛肉滲出液（EXU1、EXU2、EXU4、EXU6）

拜譜提供技術(shù)：TMT蛋白質(zhì)組學(xué)和非靶向代謝組學(xué)

摘要圖：

圖1(圖源：Jun Liu, et al., FOOD CHEM X., 2023)

研究?jī)?nèi)容

研究人員首先測(cè)定牛肉滲出液的理化特征，包括鐵含量、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)氧化狀態(tài)等，滲出液中總蛋白水平的增加表明存在可用于蛋白質(zhì)組學(xué)分析的大分子。隨后，研究人員利用非靶向代謝組學(xué)從牛肉滲出液中在正負(fù)離子模式下分別鑒定出572種和305種代謝物。PCA分析顯示基于LC-MS/MS檢測(cè)的代謝物結(jié)果可靠，與EXU1相比，整體分離更好，但存在一些重疊（圖2a和d）。對(duì)EXU1和EXU2&4&6代謝物的PLS-DA模型進(jìn)行兩兩比較，發(fā)現(xiàn)EXU1和EXU2&4&6之間分離程度良好模型合理，鑒定出的代謝物可以用于下一步的分析（圖2b和e）。采用p值≤0.05和VIP≥1作為篩選標(biāo)準(zhǔn)，共鑒定出278個(gè)差異代謝物（圖2c和f）。對(duì)鑒定的差異代謝物進(jìn)行聚類分析(圖2g)，并利用KEGG對(duì)差異代謝物進(jìn)行了分類，差異代謝物主要為有機(jī)酸及其衍生物(39)、有機(jī)雜環(huán)化合物(32)、脂類和類脂分子(21)、苯丙類和多酮類(15)、核苷、核苷酸及其類似物(14)、苯類(13)和有機(jī)氧化合物(12)。

圖2| 代謝組學(xué)結(jié)果(圖源：Jun Liu, et al., FOOD CHEM X., 2023)

研究人員采用TMT蛋白質(zhì)組學(xué)方法檢測(cè)滲出液的蛋白質(zhì)組成，圖3a顯示了不同組蛋白的表達(dá)譜，共鑒定了1957種蛋白質(zhì)，其中差異表達(dá)蛋白295個(gè)（圖3b-d）。聚類熱圖顯示蛋白上下調(diào)的變化，如圖3e所示，同一組蛋白質(zhì)顏色相似，說(shuō)明對(duì)應(yīng)的蛋白質(zhì)具有相同的表達(dá)模式，表現(xiàn)出良好的組內(nèi)相似性和組間變異性。

圖3| 蛋白質(zhì)組學(xué)結(jié)果(圖源：Jun Liu, et al., FOOD CHEM X., 2023)

隨后研究人員對(duì)代謝組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的代謝途徑進(jìn)行聯(lián)合分析。圖4a和b顯示了差異代謝物和差異蛋白富集的KEGG通路，主要涉及細(xì)胞過(guò)程、環(huán)境信息處理、人類疾病、代謝和機(jī)體系統(tǒng)。其中，差異代謝物參與的途徑主要有鐵死亡、ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、嘌呤代謝、碳代謝、氨基酸生物合成、蛋白質(zhì)消化吸收等。差異蛋白參與的途徑主要有內(nèi)吞作用、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白加工、氧化磷酸化和產(chǎn)熱作用。由于鐵代謝可能影響細(xì)胞過(guò)程，該研究進(jìn)一步篩選了該通路中最重要的10個(gè)細(xì)胞過(guò)程，包括緊密連接、肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架調(diào)節(jié)、局灶性粘附、自噬-動(dòng)物、細(xì)胞衰老、吞噬體、鐵死亡、過(guò)氧化物酶體和粘附體連接（圖4c）。Interworking Network和Venn圖顯示了KEGG通路涉及代謝組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的相互作用(圖4d和e)，代謝組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)共鑒定出49條代謝途徑，其中15條代謝途徑在兩者之間重疊。圖4f顯示了代謝組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)共有的15條代謝途徑，值得關(guān)注的是，在這些途徑中發(fā)現(xiàn)了鐵代謝途徑(鐵死亡)。

圖4| 代謝組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的代謝途徑分析(圖源：Jun Liu, et al., FOOD CHEM X., 2023

最后研究人員為了更好地研究差異代謝物和差異蛋白和參與鐵代謝的代謝途徑之間的聯(lián)系，篩選了參與鐵代謝(鐵死亡)的差異代謝物和差異蛋白。如圖5a和b所示，共篩選出4種差異代謝物，分別是l -谷氨酸、花生四烯酸、谷胱甘肽和γ-谷氨酰半胱氨酸，5個(gè)差異蛋白，包括鐵蛋白、磷脂氫過(guò)氧化物谷胱甘肽過(guò)氧化物酶、血紅素加氧酶1、主要朊蛋白和?；o酶a合成酶長(zhǎng)鏈家族成員4。由4個(gè)差異代謝物和5個(gè)差異蛋白繪制的通路-通路相互作用網(wǎng)絡(luò)圖(圖5c)顯示鐵代謝過(guò)程未被孤立，鐵代謝過(guò)程是由差異代謝物和差異蛋白相互作用共同調(diào)控的。

圖5| 鐵代謝途徑分析(圖源：Jun Liu, et al., FOOD CHEM X., 2023)

拜譜小結(jié)

作者聯(lián)合蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)分析鑒定可用于表征牛肌肉組織中品質(zhì)的代謝物和蛋白質(zhì)變化?？偟膩?lái)說(shuō)，牛肉滲出液為了解肌肉老化過(guò)程中的代謝機(jī)制提供了有價(jià)值的信息。共鑒定出15條共有的KEGG通路，鐵代謝主要表現(xiàn)為鐵死亡。參與鐵死亡途徑的4種差異代謝物和5種差異蛋白可能通過(guò)調(diào)控游離鐵積累、細(xì)胞或細(xì)胞器膜氧化和GPX4，加劇衰老過(guò)程中肌肉蛋白和脂質(zhì)氧化，誘發(fā)氧化應(yīng)激甚至細(xì)胞死亡。這一過(guò)程中拜譜生物提供了蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)技術(shù)服務(wù)，拜譜生物已研發(fā)完成并建立了完善成熟的蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)以及多組學(xué)聯(lián)合產(chǎn)品技術(shù)服務(wù)體系，歡迎致電咨詢！

參考文獻(xiàn)：Liu J, Pan C, Yue H, Li H, Liu D, Hu Z, Hu Y, Yu X, Dong W, Feng Y. Proteomic and metabolomic analysis of ageing beef exudate to determine that iron metabolism enhances muscle protein and lipid oxidation. Food Chem X. 2023. doi: 10.1016/j.fochx.2023.101038.