蛋白质乙酰化修饰对宰后猪肉品质的调控机制

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蛋白质乙酰化是一种重要的翻译后修饰方式,我们的前期研究结果显示,蛋白质乙酰化调控宰后小鼠肌肉糖酵解和p H值变化,然而蛋白质乙酰化对宰后猪肉品质的调控机制尚未阐明。为此,本论文分析了宰后24h内猪背最长肌中乙酰蛋白质谱的变化规律及宰前应激对宰后肌肉乙酰蛋白质谱的影响,通过生物信息学分析筛选出了对宰后猪肉品质形成具有重要调控作用的关键乙酰化蛋白和生物过程。最后重点研究了宰前应激通过乙酰化调控丙酮酸激酶活性的机理,揭示了宰前应激通过蛋白质乙酰化调控宰后肌肉糖酵解和肉品质的一种机制。全文的主要研究结果如下:(1)蛋白质乙酰化广泛参与了宰后肌肉向肉的转变过程,可通过多条途径调控宰后肉品质的形成。采集宰后0、0.5、1、4、24h的猪背最长肌,通过测定p H值、肉色、滴水损失等指标,筛选出6个正常肉质的样品进行高通量乙酰蛋白质组分析。结果在猪背最长肌蛋白质组中共鉴定出595个乙酰化位点,分布于163个蛋白质中,其中分布于110种蛋白质中的460个乙酰化位点在宰后24h内乙酰化水平发生了显著变化,这些变化与宰后肌肉的理化变化密切相关。所有15种糖原分解和糖酵解相关的酶除了己糖激酶外都被鉴定到可以发生乙酰化修饰,且大多数糖原分解/糖酵解酶的乙酰化水平在宰后1h内呈下调趋势;11种与ATP产生相关的线粒体蛋白在宰后0.5h内快速去乙酰化;4种与Ca2+结合和释放相关的蛋白以及与肉色相关的血红蛋白和肌红蛋白等都被鉴定出在宰后24h内存在动态乙酰化/去乙酰化变化。生物信息学分析表明蛋白质乙酰化可能通过多条途径调控宰后肉的成熟和品质的形成,包括通过糖酵解调控肌肉p H值,通过细胞凋亡、肌肉收缩和尸僵、钙信号通路、蛋白质降解等调控肉的嫩度,通过IMP的生成调控肉的风味,甚至通过修饰肌红蛋白而调控肉色稳定性等。(2)蛋白质乙酰化应答宰前应激对宰后肉品质的影响。将18头商品猪随机分配到3个处理组中:(1)对照组,宰前12h运输到屠宰场;(2)运输组,宰前运输1h使猪产生应激;(3)休息组,宰前运输1h,然后休息2h,使猪从应激中恢复。采集三组猪背最长肌测定肉品质并进行乙酰蛋白质组分析。结果表明,宰前应激和休息显著影响宰后猪肉品质,同时,对宰后24h内猪背最长肌中的乙酰蛋白质谱具有复杂的影响,在宰后猪肌肉中总共鉴定出了771个乙酰化肽段,包含681个赖氨酸乙酰化位点,分属于176个乙酰化蛋白质。宰前处理可能通过调节多种糖原降解酶/糖酵解酶的乙酰化水平和酶活性而调控宰后肌肉p H值的变化和肉的综合品质,通过调节ATP合成、钙信号通路和肌肉收缩相关蛋白的乙酰化水平而调控尸僵,并通过调控热休克蛋白、渗透性转变孔复合物等蛋白质的乙酰化水平而应答宰前应激和细胞凋亡。(3)宰前应激通过乙酰化调控宰后肌肉中丙酮酸激酶的活性。以上乙酰蛋白质组分析表明宰前应激对猪背最长肌中丙酮酸激酶的乙酰化水平和活性具有调节作用,为确证其调节作用并探索机理,首先通过小鼠腹腔注射肾上腺素模拟应激和细胞乙酰化/去乙酰化抑制剂试验确证了应激对丙酮酸激酶乙酰化的调节作用,并揭示了乙酰化抑制丙酮酸激酶活性而去乙酰化上调酶活性。其次,通过基因克隆和定点突变等技术筛选并确定了K141是乙酰化调控丙酮酸激酶活性的关键修饰位点。最后,通过IP/Co IP、基因敲除等技术筛选出并验证了PCAF和Sirt1是催化丙酮酸激酶乙酰化和去乙酰化并调控其活性的上游乙酰基转移酶和去乙酰化酶,从而初步揭示了宰前应激通过调控丙酮酸激酶的乙酰化水平和活性进而调控宰后肌肉糖酵解和肉品质的机制。综上所述,蛋白质乙酰化广泛参与了宰后肌肉向肉的转变过程,通过调控糖原降解/糖酵解、细胞凋亡、钙信号转导、蛋白质水解、嘌呤代谢、肌肉收缩和尸僵的发生等多条途径调控宰后肉品质的形成。蛋白质乙酰化应答宰前应激对宰后肉品质的影响,宰前应激通过降低丙酮酸激酶乙酰化水平、上调其活性及肌肉糖酵解进而调控肉品质。
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