Tandem Mass Tag-based proteomic analysis of protein changes in superchilled crayfish (Procambarus clarkii) presoaked with carrageenan oligosaccharides
卡拉胶低聚糖预浸过冷克氏原螯虾蛋白质组学分析
Abstract
To assess the effectiveness of carrageenan oligosaccharides (COs) in enhancing superchilling storage of crayfish, the physicochemical features of muscle and protein abundance in the refrigerated sample (RS), superchilled sample (SS) and COs soaked superchilled sample (CS) were evaluated. Microstructural and SDS-PAGE analyses suggested that CS exhibited fewer pores, with a microstructure and protein subunits distribution more similar to RS. Tandem Mass Tags quantitative proteomic analysis revealed 66 up-regulated differentially abundant proteins (DAPs) in the CS vs. SS batch, including myosin light chain 2, neural cadherin, integrin beta, lectin-like protein, toll-1, reticulon-1, and moesin/ezrin/radixin homolog 1, which facilitate cells adhesion and maintain membrane/cytoskeleton integrity. Eukaryotic Clusters of Orthologous Groups results confirmed that COs treatment increased the stability of crayfish myofibrillar proteins by up-regulating DAPs, which were concentrated in functional categories such as “posttranslation modification, protein turnover, chaperones”, “signal transduction mechanisms”, “energy production and conversion”, and “cytoskeleton”.
中文摘要：
为了评估卡拉胶寡糖（COs）在增强小龙虾超低温冷藏效果方面的有效性，研究了冷藏样本（RS）、超低温冷藏样本（SS）和COs浸泡的超低温冷藏样本（CS）的肌肉理化特性和蛋白质含量。微观结构和SDS-PAGE分析表明，CS的孔隙更少，其微观结构和蛋白质亚基分布与RS更为相似。串联质谱标签定量蛋白质组学分析显示，与SS相比，CS中有66种上调的差异丰度蛋白（DAPs），包括肌球蛋白轻链2、神经钙黏蛋白、整合素β、凝集素样蛋白、toll-1、网状蛋白-1和moesin/ezrin/radixin同源物1，这些蛋白有助于细胞粘附并维持膜/细胞骨架的完整性。真核生物同源基因群结果证实，COs处理通过上调DAPs增加了小龙虾肌原纤维蛋白的稳定性，这些DAPs集中在“翻译后修饰、蛋白质周转、分子伴侣”、“信号转导机制”、“能量产生和转换”以及“细胞骨架”等功能类别中。
论文简介：
蛋白质组学技术使研究人员能够通过基于质谱的高通量分析和鉴定，确定肌肉中大规模蛋白质的差异表达水平。作为研究加工和储存期间蛋白质变化的新平台，蛋白质组学分析已成功用于探索与冷冻虾品质特性相关的蛋白质标记、超低温冷藏质地软化机制、三聚磷酸钠预浸泡的防冻机制、快速冷冻小黄鱼的超声解冻优势、以及反复冻融循环下河豚肌肉的氧化稳定性等。串联质谱标签（TMT）标记是一种体外标记技术，用于基于同位素标记同时准确确定肽对的身份和相对丰度，从而提高通量并减少实验误差。然而，尚未有文献发表使用基于 TMT 的蛋白质组学来阐明 COs 在超低温冷藏小龙虾肌肉中的稳定化机制。因此，本研究旨在检查用 COs 预浸泡的小龙虾的蛋白质稳定性和基于 TMT 的蛋白质组学特征，以建立受寡糖影响的潜在蛋白质数据库。
在对克氏原螯虾（Procambarus clarkii）进行超低温冷藏（-3.0 ± 1.0°C）期间，卡拉胶寡糖（COs）处理在抑制TVB-N积累、离心损失和水分迁移方面更为有效，这表明COs对螯虾肌肉具有防冻/保护作用。在CS（COs处理组）与SS（超低温冷藏组）的比较中，鉴定了66种上调的差异丰度蛋白（DAPs），其中肌球蛋白轻链的上调有助于肌肉生长和收缩，这与SDS-PAGE结果一致。此外，涉及细胞粘附和膜/细胞骨架完整性的因素，如神经钙黏蛋白、整合素β、凝集素样蛋白、toll-1、网状蛋白-1、moesin/ezrin/radixin同源物1等显著增加，这与之前的理化分析结果相符。亚细胞定位分析表明，CS中上调的DAPs主要分布在细胞质（40.91%）和细胞核（24.24%）。此外，KOG分析显示，上调的DAPs集中在“翻译后修饰、蛋白质周转、分子伴侣”、“信号转导机制”、“能量产生和转换”以及“细胞骨架”等功能类别中。总之，这些发现通过蛋白质组学变化阐明了COs处理对螯虾肌肉的防冻机制，并为长途超低温运输过程中的质量控制提供了帮助。
该研究成果于2024年6月发表于国际学术期刊“Food Chemistry”。食品学院19级硕士研究生秦乐荣为第一作者，廖鄂博士为通讯作者。该研究得到国家重点研发计划项目子课题“小龙虾加工产品贮运/出口环节质量安全保障技术集成与标准化管理”（2019YFC1606004-3）资助。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.140126
