猪肉品质的蛋白质组学研究及应用

     近年来 ,随着消费者和食品加工业对肉质的要求越来越高 ,猪肉品质的改良问题日益受到人们的重视 ,世界各国学者也相继从肌肉组织学 、生理生化指标和遗传学等方面对猪肉品质进行了相关研究。随着科学的进步 ,蛋自质组学作为生物技术的最新领域 ,为研究猪肉品质提供了一条新的途径。借助蛋白质组学的强大功能 ,有望进一步解释猪肉品质差异的根本原因 ,并为寻找与肉质性状相关的蛋白质标记 ,以及进行猪肉品质改良提供科学依据。

1 猪肉品质的评定指标及其改良的研究现状

1.1 评定指标

    评定猪肉品质的指标和参数很多 ,肉类科学研究者普遍认为 ,肌肉的颜色,pH值 ,系水力指标(如滴水损失 、嫩度 、大理石纹评分 、肌内脂肪含量 、风味化学物质等)是评定肉质的重要指标。

1.2 改良的研究现状

    猪肉品质的好坏是由多种因素共同作用的结果 ,遗传、饲料营养 、饲养环境 、运输过程 、宰前处理和屠宰方法等对猪肉品质都有很大的影响。目前,研究主要集中在影响猪肉品质的遗传因素方面 ,近年来分子生物学技术的迅速发展和猪基因组测序的完成 ,为研究提供了一条从分子水平上认识肉质性状 ,并进行遗传改良操作的途径.

    国内外学者主要集中对PSE(Pale Sofe Exudative)和DFD(Dark Firm Dry)猪肉进行研究。在寻找显著影响猪肉性状的氟烷基因(Hal)、酸肉基因（RN）等主效基因和与其紧密相关的其他DNA标记,揭示PSE和DFD劣质肉及猪应激综合征（pss）现象的遗传机制;利用DNA标记信息开展标记辅助选择(MAS)和标记辅助渗入（MAI）等提高育种改良效果方面已做了大量研究。

    目前的肉质研究和改良方法 ,如血液酶学检测 、肌纤维组织切片 不同品种基因检测、有害基因的剔除等,均有助于肉质的改良,虽然在一定程度上减少了劣质肉的发生 ,但无法彻底消除正常基因型个体和屠宰后出现劣质肉的现象。以往对猪肉性状的分子基础研究也常以个别基因或个别蛋白质为研究对象,往往是局部的、静态的,且基因组信息过于庞杂,研究清楚的基因很少。此外,猪的肉质性状为复合性状,各性状指标之间关系复杂且相互影响。由于常规选育手段准确性相对较低且成本高,因此 目前肉质改良研究手段有很大的局限性。为了弥补目前肉质改良现状的不足 ,加速遗传改良,探寻可动态反映蛋白组分整体变化的方法显得尤为重要。

2 蛋白质组学的概述

  “蛋白质组”是澳大利亚学者Marc W和Keith W在1994年的一次意大利科学会议上首次提出的,其概念最早见于1995年Wasinger V C的报道中。蛋白质组指一个细胞或一种组织的基因组所表达的全部相应的蛋白质,蛋白质组学以蛋白质组为研究对象,在整体水平上大规模地 、有系统地研究细胞内蛋白质的组成特征及其活动规律。

    蛋白质组学研究主要有两类 一是完整蛋白质组学 ,即针对低等生物和模式生物,分析其体内尽可能多乃至接近所有的蛋白质,构建完整蛋白质组数据库 二是比较蛋白质组学 ,即对不同生长状态下或生理病理条件下的某种生物细胞或组织的蛋白质表达图谱进行比较分析 ,寻找差异蛋白位点,通过研究蛋白质变化实现对体内代谢过程的动态分析,又叫差异蛋白质组学。二者相比 ,后者更具可行性和实现性目前大多数的蛋白质组学研究都集中在后一种。

3 蛋白质组学在猪肉品质研究上的应用

3.1 研究策略

    蛋白质组学技术可以比较不同生长状态 、不同生理或病理条件下细胞蛋白质的表达差异 ,将其用于解释PSE、DFD等生理异常猪肉现象和非遗传因素引起的猪肉品质差异,以及猪宰后肌肉的生理生化变化过程 ,并寻找与肉质性状相关的标记蛋白(marker protein),是一种强有力的手段和方法。采用蛋白质组学研究猪肉品质性状通常采用的技术路线:获得在某个品质性状上明显差异的试验猪—采集肌肉组织，制备样品,提取肌肉蛋白—将样品进行双向电泳,染色显影—生物软件分析 、比较蛋白质表达差异,有明显差别的斑点即为标记蛋白一消化回收标记蛋白—蛋白质的质谱分析鉴定—将数据与已有的蛋白质数据库比较、分析,找到蛋 白质标记或构建新数据库。将高分辨率的双向电泳分离技术与高通量、高灵敏度 、高度自动化的质谱方法相结合,可以更加快速 、准确地捕捉与肉质性状显著相关的蛋白质标记。

3.2 研究进展

     目前,国外研究者已经开始对猪肉蛋白质组学进行研究,并得到部分与肉质相关的标记蛋白质。

    为了测试蛋白质组学的方法在猪肉组织蛋白质组研究上应用的可行性和准确性 ,丹麦学者Lametsch R等人优化了双向电泳技术,比较了宰后各时间点肌肉的蛋白质变化,成功地分离到了23个蛋白质点,MALDI-TOF质谱鉴定结果表明它们分别来自肌动蛋白等3个结构蛋白和糖原磷酸化酶等6个代谢相关蛋白,其研究证明了蛋白质组学在猪肉研究上的可行性并首次表明肌动蛋白和一些代谢酶在宰后随冷藏时间的延长会发生一系列降解。为了寻找与宰后肌肉嫩度变化相关的蛋白质,Lametsch R等人又相继开展了猪宰后肌肉组织蛋白质变化与嫩度关系的研究,分离到了27个最显著相关的蛋白质点并进行了质谱鉴定 ,首次证明宰后肌肉组织中的肌动蛋白和肌球蛋白重链的降解行为与猪肉嫩度相关。Lametsch R等将纯化的肌原纤维与u-钙蛋白酶体外混合孵育,模拟宰后条件(在4℃储藏2-4d),蛋白质组分析表明肌间线蛋白、肌动蛋白、肌球蛋白重链和轻链I等蛋白是U-钙蛋白酶的作用底物 ,表达丰度均降低 ,证明屠宰后储藏过程中u-钙蛋白酶介导了肌原纤维蛋白的降解.韩国学者Hwang IH等研究了宰前不同处理条件(空腹和正常喂食直至屠宰)和宰后不同储藏温度(一 3℃和6℃)对肉质的影响,蛋白质组分析得到133个蛋白质点 ,其中27个蛋白表达丰度变化与肉质指标变异显著相关,包括肌球蛋白轻链I型 、结合蛋白、肌钙蛋白T等。

4 小结

  目前,蛋白质组学研究还存在研究费用高、假阳性结果干扰等问题 ,面临着巨大的挑战,其发展既被技术所推动又受技术限制,因此研究的成功与否在很大程度上取决于技术方法水平的高低。随着蛋白质组学这一崭新生物技术理论和实践研究的不断成熟 ,必将为猪肉品质及相关领域的研究提供一条新途径 ,对提高选育准确性 ,加速遗传改良,提高猪肉品质起到巨大的推动作用 ,将极大地促进我国乃至全世界养猪业和畜牧业的发展 ,具有非常重要的意义和广阔的前景。

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