近日，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院珠江水產(chǎn)研究所謝駿研究員團隊在魚類肌肉質(zhì)構(gòu)調(diào)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(chǎn)業(yè)技術(shù)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(xué)教授Kaneko為該論文共同通訊作者。

質(zhì)構(gòu)是魚類肌肉品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，更好的質(zhì)構(gòu)使得魚類肌肉易于加工成高質(zhì)量的水產(chǎn)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(zhì)構(gòu)的ROS作用機制，主要發(fā)現(xiàn)如下：

（1）發(fā)現(xiàn)ROS引起脆肉鯇血紅細(xì)胞氧化和裂解

蠶豆作為一種蛋白質(zhì)豐富的豆類廣泛應(yīng)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(xiàn)蠶豆會誘導(dǎo)血液中ROS的增加，由于G6PD基因缺失者無法及時降解ROS導(dǎo)致紅細(xì)胞破裂。該研究團隊發(fā)現(xiàn)脆肉鯇血液的抗氧化能力降低，ROS含量增加，引起細(xì)胞蛋白和脂質(zhì)過氧化，致使紅細(xì)胞裂解。這種現(xiàn)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(zhì)構(gòu)增加中起到關(guān)鍵調(diào)節(jié)作用

脆肉鯇肌細(xì)胞的ROS含量增加、抗氧化還原能力下降、線粒體電子傳遞鏈?zhǔn)軗p、線粒體自噬增強。進一步對脆肉鯇進行蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)聯(lián)合分析，并結(jié)合生化與蛋白質(zhì)定量分析，ROS調(diào)控鯇肌肉質(zhì)構(gòu)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(dǎo)的肌原纖維蛋白裂解；3）ROS干預(yù)膠原蛋白周轉(zhuǎn)而促使膠原積累。由此可見，長期投喂蠶豆會致草魚肌細(xì)胞中ROS積累，而ROS積累在肌肉質(zhì)構(gòu)提升中起到關(guān)鍵作用。

圖2脆肉鯇肌肉的生理和代謝變化

（3）發(fā)現(xiàn)魚類不同組織間的“代償性代謝轉(zhuǎn)移”特征

本團隊還發(fā)現(xiàn)，在肌肉和肝臟中高水平ROS對線粒體（營養(yǎng)代謝關(guān)鍵細(xì)胞器）造成嚴(yán)重?fù)p害，包括電子傳遞鏈復(fù)合物破壞、線粒體結(jié)構(gòu)改變、線粒體數(shù)量減少等，線粒體的破壞導(dǎo)致代謝異常。代謝組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，與普通草魚相比，脆肉鯇肌肉和肝臟中，與碳水化合物相關(guān)的代謝物含量下降，與脂質(zhì)代謝相關(guān)的代謝物含量增加，提示糖代謝和脂質(zhì)代謝發(fā)生了變化。生化分析、基因和蛋白定量分析結(jié)果進一步發(fā)現(xiàn)脆肉鯇中血糖升高和肌肉β-氧化相關(guān)蛋白表達(dá)量上調(diào)，推測草魚脆化過程發(fā)生了“代償性代謝轉(zhuǎn)移”（圖3）。

圖3脆肉鯇中組織間氧化還原調(diào)節(jié)和代謝轉(zhuǎn)移

該研究結(jié)果不僅有助于解決脆肉鯇產(chǎn)業(yè)中“肉質(zhì)脆化”技術(shù)瓶頸問題，而且也為魚類肌肉質(zhì)構(gòu)研究提供理論依據(jù)和思路，甚至為其他動物肌肉質(zhì)構(gòu)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