《食品科学》：内蒙古农业大学吉日木图教授等：不同年龄驼肉蛋白组成的差异分析

驼肉是一种高蛋白质、低脂肪、低胆固醇，富含多种多不饱和脂肪酸及氨基酸的瘦肉型肉类，受到越来越多消费者的喜爱。然而，目前对驼肉品质的研究还不够系统和深入，最佳屠宰年龄的选择和优质部位肉的价值鲜有研究。蛋白质组学技术是一种研究肉类科学的有效方法，利用组学技术识别生物标志物以评价肉品质量，解释不同肉质性状潜在的生物学途径和分子机制。蛋白质组学研究主要包括高通量测序、蛋白质的分离鉴定和生物学信息的分析。

为了解不同年龄阿拉善双峰驼肉差异蛋白质与品质特性的相关性，进而阐明不同年龄驼肉的异质性机制，内蒙古农业大学乳品生物技术与工程教育部重点实验室的斯仁达来、何静、吉日木图*等选取不同年龄组驼肉，采用串联质谱标签（TMT）蛋白质组学方法分析差异蛋白质，并进行相关通路富集分析，探讨不同年龄组驼肉品质差异的机制，旨在为进一步改善驼肉品质提供理论参考。

1 不同年龄组驼肉蛋白质的鉴定和定量

共鉴定到3 421 个蛋白质和23 989 条多肽。唯一肽段数分布见图1a，随着唯一肽段数目的增多，累计占比呈现缓慢增多的趋势，说明鉴定到越来越多的可靠蛋白，符合实验结果的要求。分子质量在20～120 kDa之间的蛋白占大多数，其中位于20～40 kDa之间的蛋白最多（图1b）。多肽长度分布主要在7～23 个氨基酸的长度，随着长度增加肽段数量逐渐减少，表明肽段长度比较合理，酶切结果比较理想（图1c）。蛋白质鉴定到的肽段覆盖率分布如图1d所示，已鉴定的蛋白质序列覆盖率相对较低，其中45%蛋白质的肽段覆盖率低于10%。

2 不同年龄组驼肉主成分分析（PCA）

使用SIMCA软件对定量的蛋白质数据进行对数和中心化处理，建立PCA模型（图2）。结果表明，各组蛋白质谱在PC1和PC2方向上存在差异，总贡献率达到67.1%。3 个不同年龄段I、II和III组样本间有明显的分离趋势，表明3 个年龄组间蛋白质谱有明显变化，且均有显著差异。

3 不同年龄组驼肉蛋白质差异表达分析

由图3可知，在I vs II组、II vs III组以及I vs III组中，差异蛋白质数分别为245、16 个和139 个，其中上调蛋白质分别为194、1 个和110 个，下调蛋白质分别为51、15 个和29 个。

从年龄组间观察到结构蛋白质、代谢蛋白质、细胞防御和应激蛋白质的丰度变化较大。年龄主导变化的结构蛋白质主要有肌动蛋白质、角蛋白、肌球蛋白质、肌钙蛋白质、锌指蛋白质318等；代谢蛋白质主要有甘油醛-3-磷酸脱氢酶、乳酸脱氢酶、肌酸激酶等。研究表明，这些蛋白质与肌肉的嫩度、蒸煮损失和肌肉有序结构密切相关。其中，3-磷酸脱氢酶是糖酵解途径中的关键酶，与ATP的合成密切相关；本研究中3-磷酸脱氢酶在III组中上调表达，这可能是大年龄组糖酵解活性较高的原因。有研究表明，肌肉中肌酸激酶含量与其pH值正相关；本研究中肌酸激酶在III组中高表达，这可能是大年龄肉品质变差的主要原因。核糖体RNA加工蛋白7同源物A对调节大脑发育、神经信号发生和细胞增殖起重要作用，本研究中I组中其表达量为III组的18.06 倍，表明幼龄骆驼机体需要更多的营养素支持肌肉生长，尤其是大脑发育和神经细胞增长，这与文献[27]研究结果一致。钙/钙调蛋白质依赖性丝氨酸蛋白激酶（CASK）对细胞骨架的蛋白质降解起重要作用，且在肌肉嫩度变化过程中也发挥重要的影响，CASK在I组中表达丰度较高，这也是I组嫩度优于III组的主要原因之一。此外，相关研究表明，HSP能保持肌肉细胞的完整性，防止肌原纤维蛋白质分解，这直接影响肌肉的嫩度，本研究中HSPB7和HSPB8在I组中高表达。

4 不同年龄组驼肉差异蛋白质的COG功能分类

为分析各组差异蛋白质的潜在功能，进行了COG功能分析。I vs II 组中（图4a），差异蛋白质的信息主要定位在信号转导机制（34 个），细胞内运输、分泌和囊泡运输（18 个），脂质运输和代谢（13 个）等生物学功能上。II vs III组中（图4b），差异蛋白质的信息主要定位在细胞内运输、分泌和囊泡运输（5 个），信号转导机制（3 个）和脂质运输和代谢（2 个）等生物学功能上。I vs III组中（图4c），差异蛋白质的信息主要定位在信号转导机制（25 个）、染色质结构和动力学（18 个）和细胞骨架（14 个）等生物学功能上。从差异蛋白质COG分析可知，差异蛋白质的生物学功能主要集中在信号转导机制，染色质结构和动力学，翻译后修饰、蛋白质周转与伴侣蛋白，细胞骨架，细胞内运输、分泌和囊泡运输等功能上。

5 不同年龄组驼肉差异蛋白质的亚细胞定位分析

CELLO亚细胞定位预测结果表明，I vs II组中的差异蛋白质定位到12 个条目上（图5a），主要是细胞质蛋白质102 个、分泌蛋白质47 个、细胞核蛋白质41 个等；II vs III组中的差异蛋白质定位到6 个条目上（图5b），主要是细胞质蛋白质5 个、线粒体蛋白质5 个、细胞核蛋白质3 个等；I vs III组中的差异蛋白质定位到8 个条目上（图5c），主要是细胞质蛋白质63 个、分泌蛋白质23 个、线粒体蛋白质11 个等。从结果可以看出，不同年龄间差异蛋白质主要的细胞定位为细胞质、线粒体和分泌等场所，这有可能导致了不同年龄肌肉之间的品质特性差异。

6 不同年龄组驼肉差异蛋白质的K-means分析

为研究不同年龄组驼肉差异蛋白质的相对含量变化趋势，对其相对含量进行

K

均值（

K

-means）聚类分析 。由图6可知，3 个年龄组中的差异蛋白质相对含量变化趋势可以被归纳成6 个Cluster。Cluster 1中，678 个蛋白质在I组中的含量最多，而在III组中的含量最低。Cluster 2中，853 个蛋白质在I组中的含量最多，而在II组中的含量最低。Cluster 3中，602 个蛋白质在I组中的含量最多，而在II组中的含量最低。Cluster 4中，394 个蛋白质在II组中的含量最高，而I组中的含量最低。Cluster 5中，399 个蛋白质在III组中的含量最高，而在I组中的含量最低。Cluster 6中，397 个蛋白质在III组中的含量最高，而在II组中的含量最低。

7 不同年龄组驼肉差异蛋白质的GO功能分析

GO富集功能分析主要包含分子功能（MF）、生物过程（BP）和细胞成分（CC）三方面功能信息。图7a和7b分别表示I vs II组和I vs III组差异蛋白质富集到的GO功能分类（前10 行）；而II vs III组差异蛋白质数量较少，未注释到GO功能上。GO功能富集分析结果显示，在BP分类中，差异蛋白质主要参与肌肉细胞发育、骨骼肌组织发育、糖酵解过程、细胞骨架组织、肌肉纤维发育等重要等功能。上述与肌肉发育相关功能中特别活跃表达的蛋白质有Kelch样家族蛋白质KLHL40和KLHL41，这两个蛋白质在幼龄肉中高丰度表达，它们在免疫应答、骨骼肌维持及大脑发育等多种生命活动中发挥着重要的生物学功能。同时，磷酸甘油酸激酶、2-磷酸-

D

-甘油酸氢裂解酶、磷酸甘油酸激酶等代谢蛋白质均参与糖酵解过程、丙酮酸生物合成过程、嘌呤核苷二磷酸代谢过程、核糖核苷二磷酸代谢过程，并在幼龄组中下调表达。在CC分类中，差异蛋白质主要集中在细胞内、细胞质、线粒体和蛋白质复合体上。其中线粒体通过降低高铁肌红蛋白质含量和氧分压影响肉色的稳定和形成 。在MF分类中，3 个年龄组中结合蛋白质和代谢酶活性占优势，表明这些蛋白质对各年龄驼肉品质的变化有显著影响，尤其是细胞骨架结合蛋白质、肌动蛋白质、磷酸甘油酸激酶活性等功能上显著性富集。

综上所述，不同年龄驼肉差异蛋白质的生物学功能有一定差异，这些差异蛋白质具有不同的生物学功能，对肉品质有不同的影响。

8 不同年龄组驼肉差异蛋白质的KEGG通路分析

KEGG通路显著性分析以

P

＜0.05作为显著性富集的条件。从图8a和图9a可知，在I vs II组中KEGG显著性富集的代谢通路有16 个，主要有局灶性黏连、嘌呤代谢、磷酸戊糖途径、半乳糖代谢等。从图8b和图9b可知，在II vs III组中KEGG显著性富集的代谢通路有4 个，分别为脂肪酸伸长率，脂肪酸降解，缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解，脂肪酸代谢，以上代谢通路的差异对2 个年龄肌肉的品质差异有很大影响。从图8c和图9c可知，在I vs III组中KEGG显著性富集的代谢通路有8 个，主要有碳代谢、糖酵解/葡萄糖生成、氨基酸的生物合成、低氧诱导因子-1（HIF-1）信号通路等。研究表明，影响牛肉差异蛋白质的信号通路为HIF-1信号通路 ，但是HIF-1的表达被哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）通路抑制 。糖酵解代谢通路可能是形成肉质的主要途径之一，因为该通路影响肌肉pH值的变化，而pH值的变化直接或者间接影响肌肉的色泽、嫩度和保水性等特性。肌肉品质和肌原纤维蛋白质的表达均受糖酵解的影响；糖酵解代谢还会破坏肉色的稳定性，影响肌红蛋白质氧化还原的稳定性。其中，乙酰辅酶A酰基转移酶2在脂肪酸降解，缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解与脂肪酸代谢等通路中显著富集，并在幼龄肉中下调表达。磷酸甘油酸激酶1、烯醇化酶2、磷酸甘油酸激酶2等差异蛋白质在碳代谢、糖酵解/葡萄糖生成、氨基酸的生物合成、HIF-1信号通路等通路上均显著富集，并在老龄肉中上调表达。

综上分析，每个年龄组KEGG通路富集的差异蛋白质不同，3 个年龄组差异蛋白质的显著性差异通路主要集中在脂肪酸代谢、糖酵解/葡萄糖生成、氨基酸的生物合成、碳代谢、HIF-1信号通路等。KEGG通路显著性分析进一步证明，这些差异蛋白质的代谢途径可能是导致不同年龄驼肉品质不同的重要原因。

9 不同年龄组驼肉差异蛋白PPI分析

利用STRING网络数据库（https://cn.string-db.org/）分析不同年龄骆驼肉组间差异蛋白质的相互作用，并建立PPI网络。如图10所示，在I vs II组中，差异蛋白质PPI网络包含30 个节点和42 条连线，即30 个蛋白质和42 个相互作用关系。其中，核糖体蛋白质S2（A0A5N4BZF6）与4 种蛋白质相互作用关系最强，其余蛋白质的互相作用关系较弱，仅有不超过2～3 种互作蛋白质。

由图11可知，在II vs III组中，显示了4 个蛋白质和6 个相互作用关系。对驼肉品质调节影响的关键蛋白质为S9XIQ2和S9XSI2，其中，S9XSI2蛋白质为谷氨酰胺合成酶，对胎儿皮肤成纤维细胞增殖至关重要。这种酶属于谷氨酰胺合成酶家族，能催化谷氨酰胺和

-氨基丁酸的产生。

10 相关性分析

10.1 不同年龄组驼肉品质指标与显著差异蛋白的相关性分析

对I vs II、II vs III和I vs III组显著差异蛋白的相对含量值与课题组之前的研究结果（剪切力、pH值、亮度

L

*、红度

a

*和黄度

b

*）进行Pearson相关性分析。如表1所示，筛选获得与驼肉剪切力极显著相关的16 个差异蛋白质，其中与6 个差异蛋白质正相关，10 个差异蛋白质负相关。pH值与15 个差异蛋白质显著相关，其中与9 个差异蛋白质正相关，6 个差异蛋白质负相关。

a

*与16 个差异蛋白质显著相关，其中与6 个差异蛋白质正相关，10 个差异蛋白质负相关。此外，

L

*仅与差异蛋白质S9Y0N1显著相关（

r

＝0.867；

P

＜0.01），而

b

*仅与差异蛋白质S9Z0D9显著相关（

r

＝0.728，

P

＜0.05）。结果表明，肉品质指标剪切力、pH值和

a

*主要受结构蛋白的影响，主要与A0A5N4DJL3、A0A5N4E8Z5、A0A5N4CQI7、S9XGN3、T0NQR8、S9WZF5、A0A5N4CP29等差异蛋白有显著相关性。肌球蛋白质、肌钙蛋白质、肌动蛋白质、角蛋白质等与肌肉嫩度、蒸煮损失等品质指标密切相关。也有研究表明，结构蛋白质、肌钙蛋白质和肌球蛋白质等与肌肉的有序结构相关 。

10.2 不同年龄组驼肉显著相关差异蛋白质分析

由表2可知，16 种与驼肉品质指标显著相关性的差异蛋白质的相对定量值在不同年龄组之间存在显著差异，这些显著差异蛋白质可能是影响I、II与III组肉品质特征的关键蛋白质。I组中差异蛋白质A0A5N4C1R0、A0A5N4E8Z5、A0A5N4C9P6和S9Z0D9相对定量值显著小于II和III组（

P

＜0.05），与II和III组相比相对定量值表达为下调。此外，I组中差异蛋白A0A5N4EHM9、A0A5N4DJL3、A0A5N4CQI7、S9XF73、S9XGN3、T0NQR8、S9YDB6、S9Y0N1、S9XPU1、A0A5N4CP29相对定量值显著高于II和III组（

P

＜0.05），与II和III组相比相对定量值表达为上调。因此，与II和III组相比，可能是在I组中显著相关差异关键蛋白A0A5N4C1R0、A0A5N4E8Z5、A0A5N4CLT3、A0A5N4C9P6、S9Z0D9和S9WZF5的相对含量下降引起剪切力下降，使其具有较好的嫩度。

结论

采用TMT标记蛋白质组学与LC-MS/MS联用技术研究驼肉不同年龄蛋白质组的变化。蛋白质组的差异表达是造成驼肉不同年龄肉品质差异的重要因素。3 个年龄组中共鉴定出311 种差异蛋白质；结构蛋白质、代谢蛋白质和热应激蛋白质可以作为驼肉不同年龄的标志蛋白质；其中差异蛋白质主要参与了脂肪酸代谢、糖酵解/葡萄糖生成、氨基酸的生物合成和HIF-1信号通路；PPI分析表明，代谢酶类蛋白质是影响驼肉的关键连接蛋白质。同时，本研究还筛选出锌指蛋白、组蛋白、肌动蛋白等16 个与驼肉嫩度有着强相关性的差异蛋白质。研究结果探讨了造成不同年龄驼肉品质差异的机制，可为进一步研究驼肉品质的改善提供理论参考。

本文《 不同年龄驼肉蛋白组成的差异分析 》来源于 《食品科学》2023年45卷第 2 期 218 - 228 页，作者： 斯仁达来 ，何 静 ，明 亮 ，伊 丽 ，吉日木图 。 DOI: 10.7506 / spkx1002-6630-20221119-216 。 点击下方 阅读原文 即可查看文章相关信息。

实习编辑；云南师范大学生命科学学院 母朵银；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网。

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