乳制品富含營養(yǎng)物質(zhì)，是人類飲食中的重要蛋白質(zhì)來源，消費者對優(yōu)質(zhì)乳制品的需求正在增長，與牛奶相比，山羊奶和綿羊奶具有更高的營養(yǎng)價值，然而，其價格很高，產(chǎn)量很低，所以一些商家選擇摻假牛奶。因此，分析綿羊、山羊和牛奶成分的差異，識別不同物種奶的潛在生物標(biāo)志物，將有助于提高對特色奶的認知，為奶摻假監(jiān)測提供理論依據(jù)。

2024年11月，西北農(nóng)林科技大學(xué)在International Journal of Biological Macromolecules（IF=7.7）上發(fā)表題為“Astral-DIA proteomics: Identification of differential proteins in sheep, goat, and cow milk ”的研究文章。本文研究表明，綿羊奶中的β2糖蛋白1和氨基肽酶，山羊奶中的纖維蛋白原α鏈和α-1B糖蛋白，牛奶中的血管生成素-1和絲氨酸蛋白酶抑制蛋白家族G成員1可以作為其各自的潛在標(biāo)志物。為乳品營養(yǎng)研究和摻假鑒定提供了重要的基礎(chǔ)。該研究成果中拜譜生物為其提供Astral-DIA蛋白組和PRM靶向蛋白組的檢測與分析。

文章名稱：Astral-DIA proteomics: Identification of differential proteins in sheep, goat, and cow milk （International Journal of Biological Macromolecules，IF=7.7，2024.11）

客戶單位：西北農(nóng)林科技大學(xué)

研究材料：綿羊奶、山羊奶、牛奶（n=4）

拜譜提供技術(shù)：Astral-DIA 蛋白組+PRM靶向蛋白組

研究路線：

一、研究結(jié)果

綿羊、山羊和牛奶中蛋白質(zhì)分析

通過Astral-DIA蛋白組在綿羊、山羊和牛奶中共鑒定出4316種蛋白質(zhì)。用維恩圖分析不同物種間所鑒定蛋白的差異，在綿羊、山羊和牛奶中分別檢測到3310、3859和2998個蛋白。共發(fā)現(xiàn)2373種常見蛋白（54.98 %），在綿羊、山羊和牛奶中分別鑒定出116、458和264個獨特的蛋白（圖1）。這些數(shù)據(jù)揭示了綿羊、山羊和牛奶中蛋白質(zhì)水平的差異，這為進一步篩選潛在的生物標(biāo)志物奠定了基礎(chǔ)。

圖1 綿羊、山羊和牛奶中蛋白質(zhì)的鑒定

(圖源：Zhongshi Zhu., et al., INT J BIOL MACROMOL., 2024)

綿羊、山羊和牛奶中的差異表達蛋白

蛋白組學(xué)數(shù)據(jù)分析中，主成分分析顯示三組別樣本結(jié)果分離（圖2A），表明存在顯著差異，其中P值<0.05和FC ≥1.50或者≤1/1.50的蛋白被認為是顯著的差異表達蛋白（DEPs）。聚類熱圖中觀察到三個主要的不同蛋白質(zhì)簇，三個物種的樣本之間的模式存在差異。LBP、TUBB4A、ATP1B1、TUBB2A和TUBA1D是最豐富的蛋白質(zhì)，但在綿羊、山羊和牛奶中發(fā)現(xiàn)的比例不同（圖2B）?；鹕綀D顯示了兩兩組別之間的差異蛋白表達情況（圖2C-E）。

圖2 綿羊、山羊和牛奶中的差異表達蛋白

(圖源：Zhongshi Zhu., et al., INT J BIOL MACROMOL., 2024)

綿羊、山羊和牛奶中DEPs的GO富集分析

通過GO富集分析，將綿羊、山羊和牛奶中的DEPs分為BP（生物過程）、CC（細胞組分）和MF（分子功能）三類。結(jié)果顯示，S-G中鑒定的差異蛋白在BP中的肽代謝過程和肽生物合成過程，CC中的核糖體和胞內(nèi)解剖結(jié)構(gòu)，MF中的核糖體結(jié)構(gòu)成分和連接酶活性顯著富集（圖3A）。S-C中鑒定的差異蛋白在BP中的蛋白酶解、分泌過程，CC中的細胞外區(qū)和細胞外空間，MF中的肽酶調(diào)節(jié)活性方面顯著富集（圖3B）。G-C中鑒定的差異蛋白在BP中的翻譯和肽生物合成過程、CC中的核糖體和肽酶復(fù)合物以及MF中核糖體的結(jié)構(gòu)成分中顯著富集（圖3C）。這些結(jié)果預(yù)測了綿羊、山羊和牛奶中差異蛋白富集的功能。

圖3 綿羊、山羊和牛奶中DEPs的GO富集分析

(圖源：Zhongshi Zhu., et al., INT J BIOL MACROMOL., 2024)

綿羊、山羊和牛奶中DEPs的KEGG通路富集分析

圖4A-C展示了與DEPs相關(guān)的15條不同類型奶中的主要通路的弦圖。根據(jù)KEGG分析，許多蛋白質(zhì)參與了多種疾病通路。在S-G組中，差異表達蛋白主要參與了冠狀病毒?。–OVID-19）、核糖體和其他過程。而在S-C組中，差異表達蛋白主要參與了補體系統(tǒng)和凝血級聯(lián)反應(yīng)、溶酶體和其他過程。在G-C組中，差異表達蛋白主要參與了冠狀病毒?。–OVID-19）、補體系統(tǒng)和凝血級聯(lián)反應(yīng)。這些差異表達蛋白主要參與免疫和疾病相關(guān)的信號通路，并在這些領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。

圖4 綿羊、山羊和牛奶中DEPs的KEGG通路富集分析

(圖源：Zhongshi Zhu., et al., INT J BIOL MACROMOL., 2024)

綿羊、山羊和牛奶中DEPs的PPI網(wǎng)絡(luò)分析

S-G組差異表達蛋白的蛋白-蛋白相互作用（PPI）分析顯示406個節(jié)點（圖5A）顯示了前50個連通性最高的差異表達蛋白。其中，大核糖體亞基蛋白eL19 （RPL19）與26種蛋白相互作用，是相互作用程度最高的節(jié)點。在S-C組中，α-2- HS-糖蛋白（AHSG）是相互作用程度最高的節(jié)點（圖5B）。G-C組中，也是RPL19是相互作用程度最高的節(jié)點（圖5C）。

圖5 綿羊、山羊和牛奶中DEPs的PPI網(wǎng)絡(luò)分析

(圖源：Zhongshi Zhu., et al., INT J BIOL MACROMOL., 2024)

綿羊、山羊和牛奶中蛋白PRM靶向分析

在三組中分別驗證了兩個潛在的獨特功能蛋白，PRM靶向蛋白組準確地表征了綿羊、山羊和牛奶中差異表達的蛋白（圖6）。DIA分析顯示β-2-糖蛋白1和氨基肽酶是羊奶中高度富集的蛋白質(zhì)。纖維蛋白原α鏈和α-1-b糖蛋白是羊奶中高度富集的蛋白質(zhì)，血管生成素-1和絲氨酸蛋白酶抑制劑家族G成員1是牛乳中高度富集的蛋白質(zhì)。PRM分析的選定蛋白質(zhì)的結(jié)果與DIA分析的結(jié)果大致相似，證實了鑒定結(jié)果的準確性。

圖6 綿羊、山羊和牛奶中蛋白PRM靶向分析

(圖源：Zhongshi Zhu., et al., INT J BIOL MACROMOL., 2024)

二、文章小結(jié)

總之，Astral-DIA蛋白質(zhì)組學(xué)結(jié)合PRM驗證用于研究綿羊、山羊和牛奶中的差異表達蛋白質(zhì)?；谏锕δ芊治觯@些差異表達的蛋白質(zhì)通過不同的途徑富集，如補體、凝血級聯(lián)和溶酶體。此外，β-2-糖蛋白1和氨基肽酶是綿羊奶的潛在生物標(biāo)志物，纖維蛋白原α鏈和α-1-B糖蛋白是山羊奶的潛在生物標(biāo)志物，血管生成素-1和絲氨酸蛋白酶抑制劑家族G成員1是牛奶的潛在生物標(biāo)志物。這些潛在的生物標(biāo)志物可以作為摻假檢測的依據(jù)，從而加強對市場上乳制品的質(zhì)量監(jiān)督和控制，維護消費者的合法利益，對開發(fā)和生產(chǎn)適合特定膳食需求的功能性乳制品具有重要意義。此外，該研究成果為乳制品的發(fā)展提供了方向，為相關(guān)乳制品行業(yè)標(biāo)準的制定提供了理論依據(jù)，支持了乳制品行業(yè)有效、快速、健康的發(fā)展。然而，這些蛋白質(zhì)的特殊功能需要在未來的研究中進一步探索和驗證。

三、拜譜小結(jié)

本文通過蛋白組學(xué)技術(shù)探究不同物種來源奶的蛋白差異，并篩選和驗證其潛在蛋白標(biāo)志物，可以作為摻假檢測的基礎(chǔ)，從而加強乳制品市場的質(zhì)量監(jiān)督和控制。拜譜生物為其提供Astral-DIA蛋白組和PRM靶向蛋白組的檢測與分析，使用Thermo ScientificTM OrbitrapTM AstralTM質(zhì)譜儀，以更高通量、更深覆蓋和更高靈敏度，通過精準定量，顯著擴大了研究的范圍和視角。拜譜生物可提供完善成熟的蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(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：

Zhu Z, Chu T, Niu C, Yuan H, Zhang L, Song Y. Astral-DIA proteomics: Identification of differential proteins in sheep, goat, and cow milk. Int J Biol Macromol. 2024 Nov 19;283(Pt 4):137866. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2024.137866