察哈爾羊生長于內蒙古錫林郭勒盟正鑲白旗、鑲黃 旗和鑲藍旗地區,其母本為內蒙古地區的細毛羊,父本 為德國進口的美利奴羊,是我國自上世紀90年代開始培 育的肉毛兼用綿羊新品種。察哈爾羊4~6 月齡生長較 快,6~18 月齡日增體質量開始降低,其日增體質量最 高可達166.17 g,產肉性能較高。察哈爾羊羊肉肉嫩多 汁,脂肪含量適中,必需脂肪酸亞油酸含量較高,具有 較高的營養價值和保健作用。蛋白質是肌肉的重要組成 部分,其發生改變會引發肌肉質量的轉變。不同部位 肌肉的理化特性及蛋白質組成不同。肉色、系水力、 肌內脂肪含量、pH值及嫩度等肉質評估標準會受到肌纖 維含型及比例的影響。
1 材料與方法
1.1 材料與試劑
實驗樣本由同一放牧條件下生長狀況良好的3 只6 月 齡察哈爾公羊作為生物重復,分別采集3 只羊的背最長肌 和臀肌。 蛋白裂解液、尿素、胰蛋白酶、碘乙酰胺、二硫蘇 糖醇、碳酸氫銨 美國賽默飛世爾公司;BCA蛋白濃度 測定試劑盒 北京碧云天生物科技有限公司。
1.2 儀器與設備
-80 ℃冰箱 海爾集團公司;98-111N超聲粉 碎儀 寧波新芝生物科技股份有限公司;Z323K低溫離 心機 德國Hermle公司;QT-901渦旋儀 海門市其林貝爾儀器制造有限公司;Eksigent nanol 400液相色譜儀、 TOF-5600質譜儀 美國AB Sciex公司。
1.3 方法
1.3.1 總蛋白提取
將肌肉樣本于液氮中研磨成粉末后,取0.8 g于離心 管中,加入1 g/100 mL十二烷基硫酸鈉裂解液,每隔1 min 在渦旋儀上渦旋30 s,20 min后結束;將樣品用超聲儀破 碎2 min后,4 ℃、12 000 r/min離心30 min,取上清;使用 BCA蛋白濃度測定試劑盒進行總蛋白濃度測定。
1.3.2 總蛋白酶解
取蛋白含量100 μg的樣品,加入200 μL 8 mol/L 尿素、10 mmol/L二硫蘇糖醇的混合溶液,37 ℃變性 1 h,12 000 r/min離心40 min,加入200 μL尿素,振蕩、 12 000 r/min離心30 min,重復2 次;加入200 μL 50 mmol/L 碘乙酰胺避光反應30 min,12 000 r/min離心30 min; 加入100 μL 100 mmol/L碳酸氫銨,12 000 r/min離心 20 min,重復3 次;加入適量胰酶37 ℃孵育過夜,12 000 r/min離心30 min;加入50 μL 100 mmol/L碳酸氫 銨,12 000 r/min離心30 min,重復2 次;收集濾液,凍 干,備用。
1.3.3 總蛋白鑒定
用50 μL體積分數2%乙腈水溶液復溶酶解后的凍干 粉,利用數據信息依賴性獲取(information dependent acquisition,IDA)與SWATH方法上機鑒定總蛋白與差異 蛋白。離子源:IDA掃描正離子模式,噴霧電壓2.3 kV, 離子源溫度150 ℃。蛋白鑒定方式:一級掃描方式: 全掃描;一級掃描范圍:m/z 150~1 200;質譜分辨率設 為30 000;窗口0.4 Da;碎裂方式:誘導碰撞解離;碎 裂能量:動態碎裂;二級掃描范圍:m/z 100~1 500;循 環方式:動態排除掃描;動態排除時間18 s;SWATH定 量方式:一級掃描方式:全掃描;一級掃描范圍:m/z 150~1 200;質譜分辨率設為30 000;間隔窗口25 u(如 m/z 400~425、424~449、448~473,…,1 175~1 200); 碎裂方式:誘導碰撞解離;碎裂能量:動態碎裂;二級 掃描范圍:m/z 100~1 500;循環方式:依次均勻掃描。
1.4 數據處理及分析
1.4.1 蛋白質鑒定
利用Protein Pilot 4.5軟件(AB Sciex公司)對采 集的背最長肌和臀肌IDA數據進行搜庫,蛋白數據 庫來源于Uniprot/Swiss-Prot(https://www.uniprot.org/ uniprot/?query=reviewed:yes)。 保留時間校準:利用PeakView 4.5軟件(AB Sciex公 司)對背最長肌和臀肌的SWATH數據與IDA數據進行比 對,進行保留時間校準,做定量分析。
1.4.2 差異蛋白的篩選
通過LOG2(Fold Change)與-LOG10(P Value) 值繪制火山圖,且應用Marker View軟件(AB Sciex公 司),以P Value<0.05、Fold Change>2或<0.5作為閾 值篩選背最長肌和臀肌的差異蛋白。
1.4.3 GO(gene ontology)富集分析
使用DAVID Bioinformatics Resources 6.8(https:// david.ncifcrf.gov/)功能注釋一欄對總蛋白和差異蛋白 分別在細胞學組分、分子功能及生物學過程方面進行分 類,使用默認設置進行注釋。
1.4.4 差異蛋白互作網絡構建
使用在線生物信息網站String(https://string-db.org/) 進行蛋白質相互作用分析,String網站包含蛋白質網絡相 互作用的豐富信息。首先將蛋白質全稱上傳到String 10.5 以獲取蛋白質互作信息,所需的最低互動分數設置為中 等置信度(0.7),最后導入到Cytoscape 3.4.0軟件中制作 視覺蛋白質互作網絡圖。
2 結果與分析
以UniProt/Swiss-Prot蛋白數據庫為背景,對總蛋白 進行鑒定,初步建立察哈爾羊蛋白質表達譜。由圖1可 知,1%假陽性條件下,背最長肌和臀肌中共檢測到蛋白 質1 073 個,其中背最長肌中共檢測到877 個,臀肌中共 檢測到897 個,2 個部位的總蛋白數量相近。對察哈爾羊肌肉總蛋白進行GO組分富集分析,由 圖2可知:在細胞組分中,富集于細胞外外泌體中的蛋白 質數量最多,其次富集于細胞質內的蛋白質數量較多; 在分子功能中,蛋白質主要參與聚RNA結合、ATP結合 和鈣離子結合等功能;在生物學過程中,蛋白質主要參 與三羧酸循環、蛋白質結合和細胞氧化還原穩態等生物 學過程。
3 討 論
蛋白質是動物生理功能的體現者,可以從蛋白質組 學的角度分析與肉質相關的問題,并期望有效控制肌肉 質量。根據Doherty等的研究,蛋白質成分的變化可 能引起肌肉嫩度的變化。如今,蛋白質組學常用于多組 樣品之間的蛋白質鑒定,篩選與肌肉品質相關的差異蛋白。本研究利用IDA和SWATH技術,對察哈爾羊背 最長肌和臀肌蛋白質組進行定性及相對定量分析,挑選 背最長肌中的樞紐差異蛋白,并對其進行功能分析。
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