翻译后磷酸化修饰对牛-牦牛杂交种与牦牛宰后胸最长肌肉质差异的调控机制研究

为解决高原牛肉宰后品质差异的分子机制问题，研究人员通过TMT标记定量蛋白质组学技术，系统比较了牛-牦牛杂交种(CYLT)与牦牛(YLT)胸最长肌的磷酸化蛋白质组特征。研究发现532种磷酸化蛋白中，308种差异磷酸化蛋白(DPPs)通过调控钙信号通路、糖酵解关键酶活性及肌原纤维结构蛋白（如肌球蛋白、肌动蛋白）的磷酸化水平，显著影响肉质特性。该研究为高原牛肉品质调控提供了重要分子靶点，发表于《Journal of Future Foods》。

　　

在青藏高原的特殊生态环境中，牦牛(Bos mutus)作为重要的经济畜种，其肉质以高蛋白、低脂肪著称，但存在产量低的局限。而牛-牦牛杂交种(Cattle-yak, CYLT)结合了牦牛肉质优势和普通牛(Bos taurus)的高产特性，成为高原畜牧业的新选择。然而，这两种肉类的宰后品质差异机制尚未阐明，特别是翻译后修饰尤其是蛋白质磷酸化的调控作用亟待探索。

以往研究多聚焦于牦牛肉的能量代谢和蛋白水解途径，但对磷酸化这一关键翻译后修饰如何影响肉质形成知之甚少。磷酸化可通过调节酶活性（如糖酵解限速酶）和肌纤维结构蛋白功能，直接参与肌肉收缩、能量代谢和宰后僵直过程。此外，钙信号通路中钙调蛋白(CALM)、肌钙蛋白(TnC)等低丰度蛋白的磷酸化状态，可能通过影响Ca²⁺释放和肌肉纤维类型转化间接调控肉质。这些空白领域正是本研究试图突破的科学问题。

为系统解析磷酸化修饰对CYLT与牦牛(YLT)肉质差异的贡献，成都大学食品与生物工程学院的Xinping Chang团队采用串联质量标签(TMT)定量蛋白质组学技术，对6头18-24月龄雄性CYLT和YLT的胸最长肌(longissimus thoracis)样本进行磷酸化蛋白质组分析。通过高pH反相高效液相色谱(HPLC)分级、固定金属离子亲和色谱(IMAC)富集磷酸化肽段，结合LC-MS/MS质谱鉴定，共定量532个磷酸化蛋白，筛选出642个差异磷酸化位点(DPSs)和308个差异磷酸化蛋白(DPPs)。生物信息学分析进一步揭示这些蛋白在钙信号通路、糖酵解和肌原纤维结构中的关键作用。

钙信号通路相关蛋白

研究发现，CYLT中电压依赖性L型钙通道(Cav1.1)的S679/S1596位点和兰尼碱受体(RYR1)的T982/S1338/S2800位点呈现低磷酸化水平，可能通过调节Ca²⁺内流影响肌肉收缩。尤其值得注意的是，RYR1的氧化应激敏感性磷酸化可能与其在高原适应性调控中的作用相关。此外，肌钙蛋白C(TnC)的S85/S90/Y103/T127位点低磷酸化会降低钙敏感性，而钙调蛋白(CALM)的S101/T110位点低磷酸化则增强其Ca²⁺结合能力。下游的钙/钙调蛋白依赖性激酶2(CAMK2)和肌球蛋白轻链激酶(MLCK)也表现出显著磷酸化差异，前者可能促进快肌纤维向慢肌纤维转化，后者则通过调控肌动蛋白细胞骨架相互作用影响肉质嫩度。

糖酵解及关键酶调控

磷酸果糖激酶(PFK)的T237/T566位点在CYLT中低磷酸化，可能抑制糖酵解速率，延缓宰后pH下降；而丙酮酸激酶(PK)的T135/S297/S485位点高磷酸化则促进糖原分解，这与CYLT更优的嫩度特性一致。其他糖酵解酶如醛缩酶、磷酸甘油酸激酶的磷酸化差异也提示CYLT具有更稳定的能量代谢网络，这可能是其肉质色泽和保水性更佳的结构基础。

肌原纤维结构蛋白

肌球蛋白重链(如myosin-7的8个DPSs、myosin-3的4个DPSs)和肌动蛋白亚基(ACTC1的3个DPSs)的磷酸化差异尤为显著。其中myosin-9的高磷酸化可能通过促进细胞凋亡提升嫩度，而α-辅肌动蛋白(ACTN2/3)的修饰则影响Z线结构和肌纤维弹性。这些发现揭示了磷酸化通过动态调控肌节(sarcomere)组装直接影响肉质性状的分子机制。

该研究首次系统绘制了高原特色肉牛品种的磷酸化蛋白质组图谱，阐明磷酸化修饰通过钙信号通路(map04020)、糖酵解(map00010)和肌原纤维重构三条核心途径调控宰后肉质的生物学机制。这不仅为理解高原动物肌肉适应性进化提供了新视角，更为精准筛选肉质生物标志物和优化屠宰工艺奠定了理论基础。未来研究可聚焦特定磷酸化位点（如RYR1-S2800、PK-S297）的功能验证，以及磷酸化酶网络与其它翻译后修饰（如N-糖基化）的协同调控关系。成都大学团队在《Journal of Future Foods》发表的这项成果，标志着我国在高原肉类科学研究领域迈出了重要一步。