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骨骼肌是机体能量调节的关键部位,肌肉生长抑制素Myostatin（MSTN）作为一种重要的肌肉生长发育负调控因子,在骨骼肌的生长发育过程中起着非常关键的作用。大量的研究表明,抑制MSTN基因的表达,不仅仅能够在生产方面提高畜禽的瘦肉产量,而且可以用于医学方面肌肉萎缩相关疾病的研究。目前对于MSTN功能的研究主要依赖于MSTN-/-小鼠模型,本研究利用之前构建的MSTN-/-牛模型,采用高通量的蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学技术,对MSTN在肌肉生长发育过程中的调控机制进行了深入研究。1.本研究利用TMT-6 plex标记的蛋白质组学技术,对MSTN-/-内蒙古黑牛和野生型牛的腿臀肌组织中蛋白的表达丰度变化进行了对比研究。本次质谱结果共鉴定到1,678个有定量的蛋白,其中发现72个蛋白为差异表达的蛋白（Fold change=1.55;P≤0.05）。通过对这72个差异蛋白的功能分析,我们发现MSTN-/-组中与肌肉发育相关的蛋白显著上调,同时,参与脂代谢、线粒体代谢及呼吸链的活性相关生物学过程的蛋白也都呈上调表达的趋势。生物信息学的分析结果也表明,72个差异蛋白主要参与脂肪酸代谢、氧化磷酸化过程、PPAR信号通路、肌肉的生长发育等代谢调控通路。2.在蛋白组学鉴定的同时,我们利用TiO2技术对肽段进行富集,对MSTN-/-牛和野生型牛进行了肌肉的磷酸化蛋白组学研究。最终鉴定到1,777个磷酸化肽段,这些肽段归属于433个磷酸化蛋白;同样,在Fold change=1.55,P≤0.05的筛选条件下,我们获得50个差异表达的磷酸化肽段,这些肽段归属于36个蛋白。对这36个差异磷酸化蛋白进行生物信息学分析,结果显示差异磷酸化蛋白主要参与肌肉的生长发育和糖酵解等生物过程。3.综合蛋白组学和磷酸化组学的研究结果,我们发现在MSTN-/-牛的肌肉组织中,上调的差异蛋白主要富集在糖酵解途径和脂肪酸降解途径中,结合肌肉中糖原含量和肌间脂肪含量的测定结果,发现MSTN基因敲除后,不仅能够通过增强糖酵解途径加强糖原的分解,而且能够通过增强线粒体的活性促进脂肪酸的β氧化进而降低肌间脂肪含量,这两个途径同时为肌肉的生长发育提供更多的能量。同时我们还发现,MSTN-/-是通过提高AMP/ATP的比值激活AMPK信号通路发挥对糖代谢和脂代谢的调控功能,进而调控肌肉的生长发育和正常的生理活动。本研究通过对MSTN-/-牛与野生牛的肌肉组织进行比较蛋白组学和磷酸化蛋白组学分析,研究MSTN影响肌肉生长发育的调控机制。一方面我们发现了一系列与MSTN功能相关的调节蛋白;另一方面我们发现MSTN可以激活AMPK信号通路,同时调节糖代谢和脂代谢这两大代谢通路。本研究结果不仅为研究MSTN对肌肉生长发育的调控机制提供了理论基础,同时对医学上关于糖尿病和肥胖病的研究提供了新的靶点。