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珠江所在鱼类肌肉品质提升研究方面取得新进展
2020-06-30 14:14:33  来源:珠江水产研究所

近日,永利皇宫珠江水产研究所谢骏研究员团队在鱼类肌肉质构调控机制研究上取得新进展,研究论文“Proteomic and metabolomic basis for improvedtextural quality in crisp grass carp (Ctenopharyngodon idellusC.et V) fed with a natural dietary pro-oxidant”在国际知名期刊《Food Chemistry》2020年,影响因子IF = 6.306在线发表,该论文得到国家大宗淡水鱼产业技术体系项目资助。珠江所郁二蒙博士和付兵硕士为该论文的共同第一作者,珠江所研究员谢骏和美国休斯顿维多利亚大学教授Kaneko为该论文共同通讯作者。

质构是鱼类肌肉品质的重要指标之一,更好的质构使得鱼类肌肉易于加工成高质量的水产品。本团队阐述了天然食物蚕豆改变脆肉鲩(脆化草鱼)肌肉质构的ROS作用机制,主要发现如下:

1)发现ROS引起脆肉鲩血红细胞氧化和裂解

蚕豆作为一种蛋白质丰富的豆类广泛应用于食品和饲料,但它还是一种天然的促氧化剂,许多研究发现蚕豆会诱导血液中ROS的增加,由于G6PD基因缺失者无法及时降解ROS导致红细胞破裂。该研究团队发现脆肉鲩血液的抗氧化能力降低,ROS含量增加,引起细胞蛋白和脂质过氧化,致使红细胞裂解。这种现象与人类常见遗传病“蚕豆病”的病理症状及其相似(图1)。

图1普通草鱼和脆肉鲩血液中氧化过程

2)首次证实ROS在草鱼肌肉质构增加中起到关键调节作用

脆肉鲩肌细胞的ROS含量增加、抗氧化还原能力下降、线粒体电子传递链受损、线粒体自噬增强。进一步对脆肉鲩进行蛋白质组学和代谢组学联合分析,并结合生化与蛋白质定量分析,ROS调控鲩肌肉质构的途径有3个(图2):1)ROS干扰肌动蛋白-肌球蛋白间相互作用以减少肌纤维直径;2)ROS介导的肌原纤维蛋白裂解;3)ROS干预胶原蛋白周转而促使胶原积累。由此可见,长期投喂蚕豆会致草鱼肌细胞中ROS积累,而ROS积累在肌肉质构提升中起到关键作用。

图2脆肉鲩肌肉的生理和代谢变化

3)发现鱼类不同组织间的代偿性代谢转移”特征

本团队还发现,在肌肉和肝脏中高水平ROS对线粒体(营养代谢关键细胞器)造成严重损害,包括电子传递链复合物破坏、线粒体结构改变、线粒体数量减少等,线粒体的破坏导致代谢异常。代谢组学分析发现,与普通草鱼相比,脆肉鲩肌肉和肝脏中,与碳水化合物相关的代谢物含量下降,与脂质代谢相关的代谢物含量增加,提示糖代谢和脂质代谢发生了变化。生化分析、基因和蛋白定量分析结果进一步发现脆肉鲩中血糖升高和肌肉β-氧化相关蛋白表达量上调,推测草鱼脆化过程发生了“代偿性代谢转移”(图3)。

图3脆肉鲩中组织间氧化还原调节和代谢转移

该研究结果不仅有助于解决脆肉鲩产业中“肉质脆化”技术瓶颈问题,而且也为鱼类肌肉质构研究提供理论依据和思路,甚至为其他动物肌肉质构提升提供新见解,具有较大的实践和理论意义。

文章链接:http://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0308814620307688

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