近日，中國水產科學研究院珠江水產研究所謝駿研究員團隊在魚類肌肉質構調控機制研究上取得新進展，研究論文“Proteomic and metabolomic basis for improvedtextural quality in crisp grass carp （Ctenopharyngodon idellusC.et V） fed with a natural dietary pro-oxidant”在國際知名期刊《Food Chemistry》（2020年，影響因子IF = 6.306）在線發(fā)表，該論文得到國家大宗淡水魚產業(yè)技術體系項目資助。珠江所郁二蒙博士和付兵碩士為該論文的共同第一作者，珠江所研究員謝駿和美國休斯頓維多利亞大學教授Kaneko為該論文共同通訊作者。

 

　　質構是魚類肌肉品質的重要指標之一，更好的質構使得魚類肌肉易于加工成高質量的水產品。本團隊闡述了天然食物蠶豆改變脆肉鯇（脆化草魚）肌肉質構的ROS作用機制，主要發(fā)現如下：

 

　?。?）發(fā)現ROS引起脆肉鯇血紅細胞氧化和裂解

 

　　蠶豆作為一種蛋白質豐富的豆類廣泛應用于食品和飼料，但它還是一種天然的促氧化劑，許多研究發(fā)現蠶豆會誘導血液中ROS的增加，由于G6PD基因缺失者無法及時降解ROS導致紅細胞破裂。該研究團隊發(fā)現脆肉鯇血液的抗氧化能力降低，ROS含量增加，引起細胞蛋白和脂質過氧化，致使紅細胞裂解。這種現象與人類常見遺傳病“蠶豆病”的病理癥狀及其相似（圖1）。

　　圖1普通草魚和脆肉鯇血液中氧化過程

 

　　（2）首次證實ROS在草魚肌肉質構增加中起到關鍵調節(jié)作用

 

　　脆肉鯇肌細胞的ROS含量增加、抗氧化還原能力下降、線粒體電子傳遞鏈受損、線粒體自噬增強。進一步對脆肉鯇進行蛋白質組學和代謝組學聯合分析，并結合生化與蛋白質定量分析，ROS調控鯇肌肉質構的途徑有3個（圖2）：1）ROS干擾肌動蛋白-肌球蛋白間相互作用以減少肌纖維直徑；2）ROS介導的肌原纖維蛋白裂解；3）ROS干預膠原蛋白周轉而促使膠原積累。由此可見，長期投喂蠶豆會致草魚肌細胞中ROS積累，而ROS積累在肌肉質構提升中起到關鍵作用。

　　圖2脆肉鯇肌肉的生理和代謝變化

 

　?。?）發(fā)現魚類不同組織間的“代償性代謝轉移”特征

 

　　本團隊還發(fā)現，在肌肉和肝臟中高水平ROS對線粒體（營養(yǎng)代謝關鍵細胞器）造成嚴重損害，包括電子傳遞鏈復合物破壞、線粒體結構改變、線粒體數量減少等，線粒體的破壞導致代謝異常。代謝組學分析發(fā)現，與普通草魚相比，脆肉鯇肌肉和肝臟中，與碳水化合物相關的代謝物含量下降，與脂質代謝相關的代謝物含量增加，提示糖代謝和脂質代謝發(fā)生了變化。生化分析、基因和蛋白定量分析結果進一步發(fā)現脆肉鯇中血糖升高和肌肉β-氧化相關蛋白表達量上調，推測草魚脆化過程發(fā)生了“代償性代謝轉移”（圖3）。

　　圖3脆肉鯇中組織間氧化還原調節(jié)和代謝轉移

 

　　該研究結果不僅有助于解決脆肉鯇產業(yè)中“肉質脆化”技術瓶頸問題，而且也為魚類肌肉質構研究提供理論依據和思路，甚至為其他動物肌肉質構提升提供新見解，具有較大的實踐和理論意義。

 

　　文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0308814620307688