《Journal of Food Composition and Analysis》：Multi-Omics Integration Identifies Lipid Transport Proteins and Specific Triglycerides as Compositional Signatures of Buffalo Milk Fat Globule Membrane
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水牛乳脂肪球膜（MFGM）表现出甘油三酯（TG）物种在分子水平上的特异性重塑，但其全面的蛋白质-脂质关联网络尚未完全表征。在此，研究人员对水牛（n=3）、荷斯坦牛（n=3）和娟姗牛（n=3）的MFGM进行了平行脂质组学和无标记定量蛋白质组学分析。脂质组学鉴定出
水牛乳脂肪球膜（MFGM）表现出甘油三酯（TG）物种在分子水平上的特异性重塑，但其全面的蛋白质-脂质关联网络尚未完全表征。在此，研究人员对水牛（n=3）、荷斯坦牛（n=3）和娟姗牛（n=3）的MFGM进行了平行脂质组学和无标记定量蛋白质组学分析。脂质组学鉴定出1,550种脂质物种；尽管在链长类别间未观察到整体TG丰度的显著差异，但TG代表了最丰富的差异脂质类别，其中71个物种上调。蛋白质组学揭示232个上调蛋白和231个下调蛋白。STRING分析鉴定出一个九蛋白脂质转运子网络（APOA1、APOA2、VLDLR、LIPG、SAA2、HP、M-SAA3.2、HBA、HBB）。通过严格Spearman相关（|r| > 0.85，P < 0.05）的多组学整合，将该模块精炼为五个核心蛋白（HBA、HBB、HP、APOA1、LIPG），它们与上调TG表现出不同的拓扑关系。本研究提供了水牛MFGM的系统组成数据集，建立了一个可重复的小样本多组学工作流程，并基于脂质转运蛋白和特定饱和TG的共丰度模式提出了用于水牛乳真实性鉴定的潜在分子标志物。
水牛乳脂肪球膜（MFGM）是包裹乳脂肪球的三层膜结构，其蛋白质和脂质组成直接决定乳脂肪球的物理稳定性、消化行为、加工特性和营养功能，也是不同来源乳制品真实性鉴定的关键标志。然而，目前对水牛MFGM的系统性脂质组学和蛋白质组学组成尚未构建，高置信度的蛋白质-脂质关联网络尚不清楚，这限制了水牛乳鉴定组成标志物的发展。水牛乳作为亚洲和地中海地区的重要乳资源，具有独特的甘油三酯（TG）分子谱，如TG(52:0)、TG(54:0)和TG(56:0)等。从食品分析角度，建立可靠的组成数据集和鉴定特定脂质和蛋白质标志物对于水牛乳制品的质量控制、产地溯源和真实性评估至关重要。因此，本研究旨在建立一种整合脂质组学和蛋白质组学的多组学工作流程，系统表征水牛与奶牛MFGM的差异谱，构建高置信度蛋白质-脂质关联网络，为水牛乳质量评价和真实性研究提供潜在候选分子特征。
研究人员对水牛（n=3）、荷斯坦牛（n=3）和娟姗牛（n=3）的MFGM进行了平行脂质组学和无标记定量蛋白质组学分析。通过脂质组学鉴定出1,550种脂质，虽然总TG丰度在链长类别间无显著差异，但TG是差异最丰富的脂质类别，有71个TG物种上调。蛋白质组学揭示232个上调蛋白和231个下调蛋白。STRING分析鉴定出一个九蛋白脂质转运亚网络（APOA1、APOA2、VLDLR、LIPG、SAA2、HP、M-SAA3.2、HBA、HBB）。通过严格的多组学整合（Spearman相关，|r|>0.85，P<0.05）将该模块精炼为五个核心蛋白（HBA、HBB、HP、APOA1、LIPG），这些蛋白与上调的TG表现出不同的拓扑关系。本研究提供了水牛MFGM的系统组成数据集，建立了可重复的小样本多组学工作流程，并基于脂质转运蛋白和特定饱和TG的共丰度模式提出了潜在分子标志物，用于水牛乳真实性鉴定。该论文发表在《Journal of Food Composition and Analysis》。
主要关键技术方法包括：样本来源方面，水牛乳样来自中国广西规模化养殖基地的泌乳中期经产水牛，荷斯坦和娟姗牛乳样来自辽宁沈阳的商业化牧场，各品种均取自10头健康动物混合为3个独立生物池（n=3）。脂质提取采用甲基叔丁基醚（MTBE）法并加入氘代内标（SPLASH? LIPIDOMIX），脂质组学分析采用超高效液相色谱-串联质谱（UHPLC-MS/MS），数据用MS-DIAL软件处理。蛋白质组学方面，MFGM蛋白经提取、胰蛋白酶消化后，采用纳升级液相色谱-串联质谱（nanoLC-MS/MS）分析，数据用MaxQuant软件搜索牛参考蛋白组数据库（UniProtKB）进行无标记定量（LFQ）。生物信息学分析使用limma进行差异分析，STRING进行蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络分析，多组学整合采用Spearman相关构建严格阈值的相关网络。
研究结果：
3.1 脂质组学数据质量评估与水牛MFGM的差异脂质谱：通过QC样本高重现性（Pearson相关系数>0.99）、PCA及层次聚类分析，确认水牛样本与奶牛样本分离，并将荷斯坦和娟姗合并为奶牛对照组。差异分析鉴定出267个上调脂质和321个下调脂质。
3.2 水牛MFGM中TG的结构特征与丰度分布：总TG丰度在碳链长度类别（≤48, 50-52, 54-56, ≥58）间无显著差异，但TG是差异脂质中最丰富的类别，71个TG物种上调，包括短链TG和长链饱和TG如TG(52:0)、TG(54:0)、TG(56:0)。
3.3 水牛MFGM的蛋白质组学谱与差异蛋白鉴定：蛋白质组学PCA和聚类显示水牛独立聚类，共鉴定232个上调蛋白和231个下调蛋白，主要定位于细胞外空间（30.8%）和膜（24.7%）。
3.4 差异蛋白的功能富集与蛋白质-蛋白质相互作用网络：对上调蛋白进行GO生物学过程富集发现参与体液免疫反应、防御反应、补体激活等；KEGG通路富集涉及补体和凝血级联、溶酶体、胆固醇代谢等。基于STRING分析，识别出两个功能子网络，其中一个是脂质转运和结合相关子网络，包含九个蛋白（APOA1、APOA2、VLDLR、LIPG、SAA2、HP、M-SAA3.2、HBA、HBB）。
3.5 多组学整合：脂质转运模块的靶向网络分析：将九个脂质转运蛋白与71个上调TG进行Spearman相关分析，采用|r|>0.85且校正后P<0.05的严格阈值。正相关网络包含三个蛋白（HBA、HBB、HP）和47个TG；负相关网络包含四个蛋白（APOA1、HP、HBB、LIPG）和38个TG。最终将核心蛋白精炼为五个（HBA、HBB、HP、APOA1、LIPG），并明确了它们在正/负相关网络中的拓扑关系。
讨论部分指出，MFGM是高度组织的生物膜，其组成受物种等因素影响。本研究揭示水牛MFGM的脂质分子物种选择性重塑，而非全局变化。蛋白质组学显示水牛MFGM上调蛋白与免疫、脂质转运相关。通过相关网络分析，HBA、HBB、HP与TG正相关，APOA1和LIPG与TG负相关，构建了“MFGM界面重塑与动态平衡”概念模型。从食品分析角度，整合的蛋白质-脂质特征提供了潜在分子标志物。局限性包括样本量小、样本来自不同种群、相关关系非直接相互作用等。
研究结论翻译：通过非靶向脂质组学和基于无标记定量（LFQ）的蛋白质组学的整合，结合小样本优化的多组学生物信息学工作流程，本研究阐明了水牛乳脂肪球膜（MFGM）的组成特征和蛋白质-脂质关联图谱。主要贡献是鉴定了一个脂质转运和结合功能模块，通过严格的相关网络分析（|r| > 0.85，校正后P < 0.05）进一步精炼为五个核心相关蛋白（HBA、HBB、HP、APOA1、LIPG）。这些蛋白与特定的短链和长链饱和甘油三酯（TG）物种表现出稳健的拓扑关联。基于这些拓扑关系，研究人员提出了一个“MFGM界面重塑与动态平衡”的概念工作模型，以促进未来的功能研究。本研究建立了水牛MFGM的系统蛋白质-脂质组成数据集，并基于脂质转运蛋白和特征性饱和TG的共丰度模式提出了一组候选分子特征，具有作为水牛乳质量评价和真实性鉴定分子标志物的潜力。此处提出的可重复的小样本多组学分析工作流程广泛适用于特色乳制品的食品组成研究。这些发现为水牛乳质量评价和真实性鉴定提供了新的数据支持。然而，需要注意的是，观察到的蛋白质-脂质关联是统计性质的，且当前研究样本量有限；需要在更大的独立队列中进行进一步验证，以确认这些候选标志物在常规食品真实性鉴定中的实际适用性。
