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《Food Bioscience》：Risk assessment of exposure to heavy metals from hookah consumption in Turkiye

　　肌肉内脂肪（IMF）沉积机制通过整合蛋白质组学与代谢组学分析研究。比较Simmental、Guyuan和Wagyu三种牛种背最长肌的IMF含量，发现Wagyu IMF最高，且差异蛋白（如ACAA1、HSD17B12）和代谢物（如oleic acid）显著富集于脂肪酸代谢通路。验证显示HSD17B12抑制脂肪细胞增殖并促进分化与脂滴积累。该研究为牛肉品质改良提供了分子靶点。

　　在当前研究中，我们对不同基因型的牛品种进行了综合的蛋白质组学和代谢组学分析，以深入理解肌内脂肪（IMF）沉积的调控机制。IMF是影响牛肉感官特性的重要因素，包括肉质的多汁性、嫩度和风味。通过分析Longissimus dorsi肌肉组织中的蛋白质和代谢物，我们发现了一些关键的分子标记，其中HSD17B12在促进IMF沉积方面具有重要作用。研究结果显示，HSD17B12能够抑制脂肪细胞的增殖，同时促进其分化和脂质积累。这些发现为提高牛肉品质提供了理论基础，也为未来通过调控脂肪沉积来提升牛肉质量的策略提供了新的方向。

牛肉质量受到多种基因和数量性状位点（QTLs）的影响。不同品种的牛在IMF沉积方面表现出显著差异，例如日本和牛因其高IMF含量而闻名，这种特性使其肉质富有风味和大理石纹。相比之下，Simmental牛的IMF沉积能力较低，这影响了其肉质的口感和风味。此外，Guyuan牛虽然以高蛋白含量和丰富的谷氨酸著称，但其在IMF沉积方面的研究尚不充分，遗传改良仍处于初步阶段。因此，深入研究IMF沉积相关的蛋白质和代谢物具有重要意义。

为了全面理解IMF沉积的调控机制，我们采用了DIA-PRM蛋白质组学方法，并结合代谢组学分析。这种方法能够识别不同组别中的差异蛋白和代谢物，并进一步分析它们的功能和相关性。我们鉴定出633个差异蛋白和1456个差异代谢物，其中20个蛋白和19个代谢物被认定为关键分子标记。这些蛋白和代谢物涉及多个生物学过程，如脂肪酸代谢、细胞骨架调控、内质网应激等，显示出与IMF沉积高度相关的特征。

在蛋白质组学分析中，我们发现一些蛋白如ACTB、POSTN和ANXA2在调控IMF沉积过程中起着核心作用。这些蛋白在不同品种的牛中表现出显著的表达差异，并且在功能富集分析中与多个与肉质相关的通路有关。例如，在Guyuan与Simmental的比较中，差异蛋白与PI3K-Akt信号通路、细胞粘附和细胞骨架调控等密切相关。而在Guyuan与日本和牛的比较中，差异蛋白则与脂肪细胞中的脂解调控、不饱和脂肪酸的生物合成等通路有关。这些结果表明，不同品种的牛在脂肪沉积的分子机制上存在显著差异。

代谢组学分析同样揭示了与IMF沉积相关的重要代谢物。例如，在Guyuan与Simmental的比较中，差异代谢物包括cAMP信号通路、mTOR信号通路以及丁酸代谢等。而在Guyuan与日本和牛的比较中，差异代谢物则与胰岛素信号通路、脂肪细胞中的脂解调控以及戊糖磷酸途径等有关。这些代谢物的差异性反映了不同品种在脂肪沉积过程中的代谢特征差异。

为了验证蛋白质组学分析结果的可靠性，我们采用了PRM方法对17个差异蛋白进行了进一步的验证。结果显示，其中一些蛋白在不同组别中表现出一致的表达趋势，而其他蛋白则可能为假阳性。这表明，虽然蛋白质组学提供了丰富的信息，但仍需进一步的实验验证其功能。此外，通过WGCNA分析，我们识别出了一些关键蛋白，这些蛋白与IMF含量、肉色（L、a、b值）、汁液流失（DL）和剪切力（WBSF）等肉质特征密切相关。

在对HSD17B12的进一步研究中，我们通过siRNA干扰和病毒过表达实验验证了其在脂肪细胞增殖和脂质沉积中的作用。实验结果表明，HSD17B12的干扰显著抑制了脂肪细胞的增殖，并促进了脂质沉积。相反，HSD17B12的过表达同样抑制了脂肪细胞的增殖，同时增强了脂质沉积。这些结果进一步支持了HSD17B12在IMF沉积中的关键作用。

此外，我们通过RNA-seq分析进一步探讨了HSD17B12在脂肪细胞分化和脂质沉积中的分子机制。结果显示，HSD17B12的干扰和过表达分别影响了多个与脂肪代谢相关的通路，包括钙信号通路、PI3K-Akt信号通路、cAMP信号通路以及细胞因子-细胞因子受体相互作用等。这些通路的富集分析表明，HSD17B12可能通过调控这些通路来影响脂肪细胞的分化和脂质沉积。

综合分析显示，IMF沉积不仅受到基因调控的影响，还涉及复杂的代谢网络。例如，ACAA1和HSD17B12在不饱和脂肪酸的生物合成中发挥重要作用，影响了多种脂肪酸的生成，如十六烷酸、二十烷二烯酸、油酸等。这些脂肪酸的含量与牛肉的风味和营养价值密切相关，因此，调控这些关键分子的表达可能有助于改善牛肉品质。

通过本次研究，我们不仅揭示了IMF沉积的关键分子标记，还提供了新的视角来理解牛肉质量的调控机制。这些发现对于未来的牛肉改良和品质提升具有重要的指导意义。同时，研究结果也为进一步探索蛋白质和代谢物之间的相互作用提供了基础，有助于揭示脂肪沉积的复杂网络。随着对这些分子机制的深入研究，我们有望开发出更加精准的育种策略和饲料配方，以满足市场对高质量牛肉日益增长的需求。