看完《狂飙》想吃鱼?ok,蛋白质组学来帮你

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看完《狂飙》,你是不是也想吃鱼了?
自古以来,鱼类就是人类重要的蛋白质来源之一,鲜美的鱼肉为世界上近2/3的人提供了40%的蛋白质。
吃鱼,是一件值得讲究的事。鱼怎么杀更好吃?饲料怎么影响鱼肉风味?鱼肉鲜度如何评价?你吃的鱼产自哪里?你吃的是日本三文鱼还是国产虹鳟鱼?鱼肉中的兽药残留如何测定?
这些问题,除了高启强这样经验老道的水产人,人狠话不多的蛋白质组学也可以解答。
蛋白质组(Proteome)指由一个基因组表达的所有蛋白质。与基因组不同的是,蛋白质易受环境影响,也随时间的变化在组织中各不相同,具有动态性。
蛋白质组学(Proteomics)是研究细胞、组织或生物体蛋白质组成及其变化规律的科学。相较于其他组学技术,无论是定性还是定量蛋白质组学,都更能反映特定生物体内所有表达蛋白的时间和空间分布信息。
在研究与生理相关的蛋白质分子机制、鱼肉品质评价、物种鉴定、产地溯源、药物残留测定等方面,蛋白质组学技术都有着很高的应用价值和发展前景。

鱼怎么杀更好吃?

直接打头致死,和氮气致死,哪种杀鱼方式鱼肉更好吃?

在鱼类中,最好的品质是紧实且具有良好水分保持能力的肉质。鱼肉品质不仅受到基因组、发育阶段、养殖环境等因素的影响,宰杀方式也是重要的影响因素:不同宰杀方式影响鲫鱼肌肉中蛋白质的含量与代谢,进而间接影响肌肉的硬度、咀嚼性和胶黏性等质构指标。[1]

与直接打头致死的鱼(左)相比,氮气致死的鱼(右)凝胶中小分子质量蛋白质点增多,相同蛋白质的相对含量下降,分布面积扩大。

蛋白质组学会告诉你,直接打头致死的鱼更好吃:直接打头致死的鱼肌肉质构指标优于氮气致死组,后者鱼肉的硬度更高、胶黏性更强。[2]
此外,蛋白质组学还能应用于鱼肉品质的研究。一般来说,鱼类肉质除了由遗传因素决定,还受 “鱼类福利”、食物组成与营养水平及死后加工方式、贮存温度等多因素影响。
有研究者在受到40分钟 “拥挤压力” 的大西洋鲑鱼的肌肉中发现了27个蛋白质点,包括结构蛋白(即原肌球蛋白、肌动蛋白、重链肌球蛋白和轻链肌球蛋白)和肌质蛋白。这些蛋白质都参与了不同的二级和三级应激反应,改变能量代谢,渗透调节和免疫功能。而这样遭受拥挤压力的鱼,相比正常的鱼,肉质会更难吃。[1]

饲料怎么影响鱼肉风味?

饲料是影响鱼类肌肉营养成分的主要因素,当鱼类食用某些有异味物质的饲料并在肌肉中达到一定浓度残留时,就会影响鱼类肉质的风味。
在研究饲料成分对鱼类代谢影响上,蛋白质组学也能发挥重要作用。
同一种水产品,其产品质量差异取决于喂养条件的差别。有学者以虹鳟鱼为研究对象,采用蛋白质组学的研究方法,评估了饲料中植物蛋白取代鱼粉的可行性。结果表明,与饲喂鱼粉的对照组比较,饲喂植物蛋白的处理组虹鳟鱼烹调后肉的硬度更高、汁液更少——这样的鱼肉吃起来会更柴。[3]
此外,蛋白质组学也正在成为分辨出不同养殖方式鱼的有力手段。有研究者发现,与野生的鳕鱼相比,人工养殖的鳕鱼双向电泳图谱上蛋白质分子量在35~45 kDa之间存在显著差异点,这表明养殖方式的不同也会导致鱼死后体内生化反应的差异。[3]

鱼肉鲜度如何评价?

人们常说,死掉的鱼不新鲜。鱼死掉之后,鱼肉会发生怎样的变化?
在这个问题上,蛋白质组学技术具有重要的现实意义:结合蛋白质组学技术,可以通过蛋白质的分子变化,反映鱼肉的鲜度等品质。
有学者研究发现,与新鲜的鳕鱼相比,死后鳕鱼肌肉有11个蛋白质点的丰度发生了变化,其中8个蛋白质点的丰度显著增加。后续分析表明这些蛋白质点是肌肉组织的部分分解产物。还发现,有11个蛋白质点的丰度发生显著变化,其中9个蛋白质强度增加,并且其中8个在死后的前2小时内增加显著,从而表明鱼类死后鱼肉的生化反应过程是蛋白质变化所致。[3]

相似物种如何鉴定?

你在日料店吃到的是北海道三文鱼,还是国产虹鳟鱼?蛋白质组学能帮你分辨李逵和李鬼。

左:三文鱼 右:虹鳟鱼

目前已有的技术有以DNA为基础的物种鉴定和确定原产地的同位素分布技术等,但都有一定的局限性。在相似物种鉴定上,蛋白质组学技术是一个强有力的工具。
与基因组不同,蛋白质组不是一个静态的实体,蛋白质会随着组织和环境条件的变化而变化,蛋白质组学有可能比基因组学的方法产生更多的信息,并可表明除了物种鉴定以外的有关品质和组织的信息。
即使种类十分接近的鱼类,在双向电泳的凝胶上也能用肉眼分辨出它们之间的差异蛋白质,这些差异蛋白质可以被筛选用作标示物。随着合适的标示物的发现和确定,蛋白质组学能轻松地鉴定出不同种类的鱼。[5]

鱼虾产地如何溯源?

你吃的鱼虾,到底是北美进口,还是青岛捕捞的?蛋白质组学或许可以回答这个问题。
目前,分子生物学、稳定同位素分析、元素指纹图谱分析、脂肪酸分析等技术已被有效地应用于识别水产食品的地理来源,但是这些方法都存在一些局限性。蛋白质组学技术因其灵敏度、高通量、稳健性和判别能力等优点,有望代替经典食品分析方法,在食品溯源和食品掺假检测方面发挥重要作用。[4]
有学者采用UHPLC-Q/TOF质谱技术对不同产地的鱼虾产品进行非标记蛋白质组定量分析,并结合化学计量学方法对蛋白质组差异进行分析,筛选得出了针对不同水产品的多种潜在的产地蛋白生物标志物,所建立的模型可以对其进行准确的产地归属。
不仅如此,随着样品来源和实际样品验证数量的扩充,产地模型的鉴别灵敏度和稳健性还可以不断提高,蛋白质组学技术确实是一种有效的产地溯源手段。[4]

兽药残留如何测定?

现代水产养殖过程中,常使用磺胺类、喹诺酮类、氯霉素类及三苯甲烷类等药物,由于超量和超种类的滥用、误用、违规使用而导致的水产品中兽药的残留、超标现象也时有发生。
孔雀石绿及硝基呋喃类药物在动物体内迅速代谢,而与蛋白结合的代谢物在生物体内能长期稳定存在,因此,利用蛋白质组学技术检测其代谢物,能较为真实地反应水产中的药物残留情况。
超高效液相色谱-串联质谱法(UHPLC-MS/MS)被广泛用于水产品中痕量有害物质的分析,不仅能满足多组分同时检测,而且具有选择性强、基质干扰小、灵敏度和检测效率高、检测成本低等优势,可对鱼虾中禁、限用兽药残留的测定提供有力的技术支持,是近年来水产品中多类兽药残留快速测定的首选。[6]
如今,随着现代分子生物学技术的发展,部分研究已经能够将蛋白质组学技术与其他基因组学技术、代谢组学技术等现代方法结合起来,为鱼类安全生产中的研究提供更为广泛的信息。
未来,蛋白质组学还有很广的应用前景,不仅是在我们的餐桌上,还在医学领域。

⇒ 西湖欧米:AI赋能的蛋白质组学平台

作为一家专注于AI赋能的微观世界数据公司,西湖欧米引入AI机器学习,并将其与疾病蛋白质组学大数据结合,形成了AI赋能的蛋白质组学技术平台,助力精准医疗的发展。
在通向临床蛋白质组学的道路上,西湖欧米已经积累了多年的高通量、高稳定性的蛋白质组学样本制备和数据分析经验,拥有产生和分析超过10万个高质量蛋白质组的经验。大队列样本的专业队列设计,支持极微量、多种临床组织样本的深度高通量蛋白质组学分析,能很好地解决临床样本蛋白质组研究的痛点,助力临床诊断。
目前,西湖欧米已利用AI赋能的蛋白质组技术,开发了甲状腺结节良恶性辅助诊断甲谱诺(ThyroProt),能对样本呈现的甲状腺结节良恶性风险进行定性判断。
此外,针对肺癌精准诊断的世界性难题,西湖欧米正联合使用蛋白质组大数据和AI技术,建立大型肺结节生物样本库,以期发现肺结节良恶性诊断的蛋白标志物、并开发出一套新型的肺癌早筛血液诊断方法。
而在AI制药领域,西湖欧米也正在使用蛋白质组学对药物的敏感性、对药物的组合进行AI预测。
解码生命微观世界,普惠人类健康事业,是西湖欧米作为AI赋能蛋白质组学领航者的使命,也是蛋白质组学广阔的未来。

参考文献:

1.王琨.蛋白质组学在鱼肉品质研究中的应用[J].饲料博览,2019(05):10-13.

2.王彦波,沈晓琴,李学鹏,韩剑众,励建荣.不同宰杀方式对鲫鱼肌肉质构和蛋白质组的影响[J].中国食品学报,2010,10(06):145-149.DOI:10.16429/j.1009-7848.2010.06.030.

3.王任,王彦波,冯立芳等.蛋白质组学技术在鱼类安全生产中的应用研究进展[J].饲料工业,2011,32(06):59-62.

4.蒋冰雪,张晓梅,王志宏等.基于蛋白质组学的鱼虾产品产地溯源分析[J].分析化学,2022,50(04):613-629.DOI:10.19756/j.issn.0253-3820.210834.

5.王彦波.蛋白质组学方法在水产品质量安全研究中的应用[J].饲料工业,2009,30(14):58-60.

6.陈兴连,林涛,刘兴勇等.超高效液相色谱-串联质谱法快速测定鱼和虾中多类禁、限用兽药残留[J].色谱,2020,38(05):538-546.

看完《狂飙》,你是不是也想吃鱼了?
自古以来,鱼类就是人类重要的蛋白质来源之一,鲜美的鱼肉为世界上近2/3的人提供了40%的蛋白质。
吃鱼,是一件值得讲究的事。鱼怎么杀更好吃?饲料怎么影响鱼肉风味?鱼肉鲜度如何评价?你吃的鱼产自哪里?你吃的是日本三文鱼还是国产虹鳟鱼?鱼肉中的兽药残留如何测定?
这些问题,除了高启强这样经验老道的水产人,人狠话不多的蛋白质组学也可以解答。
蛋白质组(Proteome)指由一个基因组表达的所有蛋白质。与基因组不同的是,蛋白质易受环境影响,也随时间的变化在组织中各不相同,具有动态性。
蛋白质组学(Proteomics)是研究细胞、组织或生物体蛋白质组成及其变化规律的科学。相较于其他组学技术,无论是定性还是定量蛋白质组学,都更能反映特定生物体内所有表达蛋白的时间和空间分布信息。
在研究与生理相关的蛋白质分子机制、鱼肉品质评价、物种鉴定、产地溯源、药物残留测定等方面,蛋白质组学技术都有着很高的应用价值和发展前景。

鱼怎么杀更好吃?

直接打头致死,和氮气致死,哪种杀鱼方式鱼肉更好吃?

在鱼类中,最好的品质是紧实且具有良好水分保持能力的肉质。鱼肉品质不仅受到基因组、发育阶段、养殖环境等因素的影响,宰杀方式也是重要的影响因素:不同宰杀方式影响鲫鱼肌肉中蛋白质的含量与代谢,进而间接影响肌肉的硬度、咀嚼性和胶黏性等质构指标。[1]

与直接打头致死的鱼(左)相比,氮气致死的鱼(右)凝胶中小分子质量蛋白质点增多,相同蛋白质的相对含量下降,分布面积扩大。

蛋白质组学会告诉你,直接打头致死的鱼更好吃:直接打头致死的鱼肌肉质构指标优于氮气致死组,后者鱼肉的硬度更高、胶黏性更强。[2]
此外,蛋白质组学还能应用于鱼肉品质的研究。一般来说,鱼类肉质除了由遗传因素决定,还受 “鱼类福利”、食物组成与营养水平及死后加工方式、贮存温度等多因素影响。
有研究者在受到40分钟 “拥挤压力” 的大西洋鲑鱼的肌肉中发现了27个蛋白质点,包括结构蛋白(即原肌球蛋白、肌动蛋白、重链肌球蛋白和轻链肌球蛋白)和肌质蛋白。这些蛋白质都参与了不同的二级和三级应激反应,改变能量代谢,渗透调节和免疫功能。而这样遭受拥挤压力的鱼,相比正常的鱼,肉质会更难吃。[1]

饲料怎么影响鱼肉风味?

饲料是影响鱼类肌肉营养成分的主要因素,当鱼类食用某些有异味物质的饲料并在肌肉中达到一定浓度残留时,就会影响鱼类肉质的风味。
在研究饲料成分对鱼类代谢影响上,蛋白质组学也能发挥重要作用。
同一种水产品,其产品质量差异取决于喂养条件的差别。有学者以虹鳟鱼为研究对象,采用蛋白质组学的研究方法,评估了饲料中植物蛋白取代鱼粉的可行性。结果表明,与饲喂鱼粉的对照组比较,饲喂植物蛋白的处理组虹鳟鱼烹调后肉的硬度更高、汁液更少——这样的鱼肉吃起来会更柴。[3]
此外,蛋白质组学也正在成为分辨出不同养殖方式鱼的有力手段。有研究者发现,与野生的鳕鱼相比,人工养殖的鳕鱼双向电泳图谱上蛋白质分子量在35~45 kDa之间存在显著差异点,这表明养殖方式的不同也会导致鱼死后体内生化反应的差异。[3]

鱼肉鲜度如何评价?

人们常说,死掉的鱼不新鲜。鱼死掉之后,鱼肉会发生怎样的变化?
在这个问题上,蛋白质组学技术具有重要的现实意义:结合蛋白质组学技术,可以通过蛋白质的分子变化,反映鱼肉的鲜度等品质。
有学者研究发现,与新鲜的鳕鱼相比,死后鳕鱼肌肉有11个蛋白质点的丰度发生了变化,其中8个蛋白质点的丰度显著增加。后续分析表明这些蛋白质点是肌肉组织的部分分解产物。还发现,有11个蛋白质点的丰度发生显著变化,其中9个蛋白质强度增加,并且其中8个在死后的前2小时内增加显著,从而表明鱼类死后鱼肉的生化反应过程是蛋白质变化所致。[3]

相似物种如何鉴定?

你在日料店吃到的是北海道三文鱼,还是国产虹鳟鱼?蛋白质组学能帮你分辨李逵和李鬼。

左:三文鱼 右:虹鳟鱼

目前已有的技术有以DNA为基础的物种鉴定和确定原产地的同位素分布技术等,但都有一定的局限性。在相似物种鉴定上,蛋白质组学技术是一个强有力的工具。
与基因组不同,蛋白质组不是一个静态的实体,蛋白质会随着组织和环境条件的变化而变化,蛋白质组学有可能比基因组学的方法产生更多的信息,并可表明除了物种鉴定以外的有关品质和组织的信息。
即使种类十分接近的鱼类,在双向电泳的凝胶上也能用肉眼分辨出它们之间的差异蛋白质,这些差异蛋白质可以被筛选用作标示物。随着合适的标示物的发现和确定,蛋白质组学能轻松地鉴定出不同种类的鱼。[5]

鱼虾产地如何溯源?

你吃的鱼虾,到底是北美进口,还是青岛捕捞的?蛋白质组学或许可以回答这个问题。
目前,分子生物学、稳定同位素分析、元素指纹图谱分析、脂肪酸分析等技术已被有效地应用于识别水产食品的地理来源,但是这些方法都存在一些局限性。蛋白质组学技术因其灵敏度、高通量、稳健性和判别能力等优点,有望代替经典食品分析方法,在食品溯源和食品掺假检测方面发挥重要作用。[4]
有学者采用UHPLC-Q/TOF质谱技术对不同产地的鱼虾产品进行非标记蛋白质组定量分析,并结合化学计量学方法对蛋白质组差异进行分析,筛选得出了针对不同水产品的多种潜在的产地蛋白生物标志物,所建立的模型可以对其进行准确的产地归属。
不仅如此,随着样品来源和实际样品验证数量的扩充,产地模型的鉴别灵敏度和稳健性还可以不断提高,蛋白质组学技术确实是一种有效的产地溯源手段。[4]

兽药残留如何测定?

现代水产养殖过程中,常使用磺胺类、喹诺酮类、氯霉素类及三苯甲烷类等药物,由于超量和超种类的滥用、误用、违规使用而导致的水产品中兽药的残留、超标现象也时有发生。
孔雀石绿及硝基呋喃类药物在动物体内迅速代谢,而与蛋白结合的代谢物在生物体内能长期稳定存在,因此,利用蛋白质组学技术检测其代谢物,能较为真实地反应水产中的药物残留情况。
超高效液相色谱-串联质谱法(UHPLC-MS/MS)被广泛用于水产品中痕量有害物质的分析,不仅能满足多组分同时检测,而且具有选择性强、基质干扰小、灵敏度和检测效率高、检测成本低等优势,可对鱼虾中禁、限用兽药残留的测定提供有力的技术支持,是近年来水产品中多类兽药残留快速测定的首选。[6]
如今,随着现代分子生物学技术的发展,部分研究已经能够将蛋白质组学技术与其他基因组学技术、代谢组学技术等现代方法结合起来,为鱼类安全生产中的研究提供更为广泛的信息。
未来,蛋白质组学还有很广的应用前景,不仅是在我们的餐桌上,还在医学领域。

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作为一家专注于AI赋能的微观世界数据公司,西湖欧米引入AI机器学习,并将其与疾病蛋白质组学大数据结合,形成了AI赋能的蛋白质组学技术平台,助力精准医疗的发展。
在通向临床蛋白质组学的道路上,西湖欧米已经积累了多年的高通量、高稳定性的蛋白质组学样本制备和数据分析经验,拥有产生和分析超过10万个高质量蛋白质组的经验。大队列样本的专业队列设计,支持极微量、多种临床组织样本的深度高通量蛋白质组学分析,能很好地解决临床样本蛋白质组研究的痛点,助力临床诊断。
目前,西湖欧米已利用AI赋能的蛋白质组技术,开发了甲状腺结节良恶性辅助诊断甲谱诺(ThyroProt),能对样本呈现的甲状腺结节良恶性风险进行定性判断。
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而在AI制药领域,西湖欧米也正在使用蛋白质组学对药物的敏感性、对药物的组合进行AI预测。
解码生命微观世界,普惠人类健康事业,是西湖欧米作为AI赋能蛋白质组学领航者的使命,也是蛋白质组学广阔的未来。

参考文献:

1.王琨.蛋白质组学在鱼肉品质研究中的应用[J].饲料博览,2019(05):10-13.

2.王彦波,沈晓琴,李学鹏,韩剑众,励建荣.不同宰杀方式对鲫鱼肌肉质构和蛋白质组的影响[J].中国食品学报,2010,10(06):145-149.DOI:10.16429/j.1009-7848.2010.06.030.

3.王任,王彦波,冯立芳等.蛋白质组学技术在鱼类安全生产中的应用研究进展[J].饲料工业,2011,32(06):59-62.

4.蒋冰雪,张晓梅,王志宏等.基于蛋白质组学的鱼虾产品产地溯源分析[J].分析化学,2022,50(04):613-629.DOI:10.19756/j.issn.0253-3820.210834.

5.王彦波.蛋白质组学方法在水产品质量安全研究中的应用[J].饲料工业,2009,30(14):58-60.

6.陈兴连,林涛,刘兴勇等.超高效液相色谱-串联质谱法快速测定鱼和虾中多类禁、限用兽药残留[J].色谱,2020,38(05):538-546.

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