系統(tǒng)生物學(xué)課件

Proteomicsanditsapplicationsforfoodauthentication

andfood-technologyresearch

Review

13S027001)微生物專業(yè)Abstract這篇文章是食品技術(shù)應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)研究進(jìn)展中的一個(gè)關(guān)鍵的概述，這可分為兩大主題：（i）食品組分認(rèn)證作為一種工具，必須符合食品標(biāo)簽法規(guī)和政策;

（ii）食品技術(shù)的研究，主要是針對開發(fā)快速，可靠的方法來檢測和識別食品的變質(zhì)情況或者病原性微生物是否存在與食品中，同時(shí)也用于研究食品經(jīng)過加工后，食物的成分是否發(fā)生改變。KeywordsFoodauthenticationFoodomicsFoodprocessingFoodtechnologyHigh-intensityfocusedultrasound(HIFU)Massspectrometry(MS)MicroorganismdetectionPathogenProteomicsSelectedMS/MSionmonitoring(SMIM)1.介紹食品工業(yè)中的技術(shù)進(jìn)步在全球糧食市場中增加了消費(fèi)者的利益?，F(xiàn)如今，學(xué)術(shù)界和食品科學(xué)產(chǎn)業(yè)面臨著新的挑戰(zhàn)：⑴安全⑵維持機(jī)體的健康

⑶抵抗特定疾病因素的發(fā)展蛋白質(zhì)組學(xué)2.蛋白質(zhì)組學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)（Proteomics）一詞，源于蛋白質(zhì)（protein）與基因組學(xué)（genomics）兩個(gè)詞的組合，意指“一種基因組所表達(dá)的全套蛋白質(zhì)”，即包括一種細(xì)胞乃至一種生物所表達(dá)的全部蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)組本質(zhì)上指的是在大規(guī)模水平上研究蛋白質(zhì)的特征，包括蛋白質(zhì)的表達(dá)水平，翻譯后的修飾，蛋白與蛋白相互作用等，由此獲得蛋白質(zhì)水平上的關(guān)于疾病發(fā)生，細(xì)胞代謝等過程的整體而全面的認(rèn)識，2.1蛋白質(zhì)鑒定和表征質(zhì)譜（MS）是表征和鑒定蛋白質(zhì)的首選方法.蛋白質(zhì)組的分析通常依賴于隨后的MS的一個(gè)或多個(gè)分離步驟進(jìn)行分析。在被稱為肽質(zhì)量指紋圖譜的方法（PMF）的技術(shù)，如二維凝膠電泳（2-DE），是用于隔離一個(gè)未知的蛋白質(zhì)，然后將其酶促消化成肽，并進(jìn)行MS分析。另一種方法中，通常被稱為肽碎片指紋（PFF），用串聯(lián)質(zhì)譜（MS/MS）,可以將肽的碎片分離的更細(xì)，更明確地識別該蛋白。2.2差異蛋白質(zhì)組學(xué)在蛋白質(zhì)水平上的定量信息，例如在不同的樣品中對某一特定蛋白做相對定量或者一種蛋白質(zhì)的絕對定量，確定不同條件之間的差異，是非常有用的。相對定量可以用不同的方法來實(shí)現(xiàn)，可被分類為基于凝膠的，基于標(biāo)簽和無標(biāo)簽方法。2.3功能蛋白質(zhì)組學(xué)功能蛋白質(zhì)組學(xué)研究解決不同的蛋白質(zhì)的功能性相互作用的綜合分析。2.4蛋白質(zhì)組學(xué)工作流程2.5質(zhì)譜分析MS和生物信息學(xué)是已經(jīng)徹底改變了蛋白質(zhì)組學(xué)研究的兩個(gè)工具，在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，能夠高通量分析數(shù)千種蛋白質(zhì)。簡單地說，MS由在離子源[電噴霧電離（ESI）或基質(zhì)輔助激光解吸電離（MALDI）]處分析物的電離和被分析物離子的分離組成，這種分離取決于它們的分離質(zhì)荷比（m/z）的在一個(gè)或幾個(gè)質(zhì)量分析器[四極桿（Q），離子阱（IT），飛行時(shí)間質(zhì)譜（TOF）或傅立葉變換離子回旋共振（FTICR）]中的偏轉(zhuǎn)。隨后，檢測器寄存器從分析器釋放的離子電流，產(chǎn)生相應(yīng)的質(zhì)譜。3.蛋白質(zhì)組學(xué)在食品認(rèn)證中的作用食品認(rèn)證是涉及食品質(zhì)量和安全的主要領(lǐng)域之一。多項(xiàng)法規(guī)已實(shí)施以確保正確的信息，和避免其他種類的替代品。食品物種鑒定歷來依靠形態(tài)學(xué)和解剖學(xué)分析。對于親緣關(guān)系近的的種類，特別是對于那些加工過的食品。因此，對于快速的可靠的分子檢測方法有著強(qiáng)烈愿望，提供主管部門和食品行業(yè)需要遵守標(biāo)簽和可追溯性要求的工具，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量和保護(hù)消費(fèi)者。蛋白質(zhì)組學(xué)方法最近已被提議作為有希望的戰(zhàn)略食品認(rèn)證方法。蛋白質(zhì)組學(xué)工具利用MS的高通量能力的優(yōu)點(diǎn)達(dá)到對快速，穩(wěn)固的和敏感蛋白和肽的鑒定，檢測和定量。這些方法可以應(yīng)用到數(shù)據(jù)庫中沒有特征在基因組物種，避免了耗時(shí)的DNA擴(kuò)增和測序的步驟。此外，蛋白質(zhì)組學(xué)為基礎(chǔ)的方法可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，以產(chǎn)生快速，可重復(fù)的結(jié)果，允許食品的高通量分析。蛋白質(zhì)組學(xué)為基礎(chǔ)的研究的匯編應(yīng)用于食品品種的日期認(rèn)證中。3.2目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的階段一旦物種特異性肽被收集時(shí)，MS分析儀集中于分析由SRM，MRM或SMIMMS模式獲得的的一個(gè)或幾個(gè)肽鏈。上述策略最近開始被用于食品摻雜物的定量。因此，通過高效液相色譜與質(zhì)譜的結(jié)合方式（LC-MS/MS）檢測品種中標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定同位素合成肽（即AQUA肽）被評估用于相對和絕對定量的肉混合分析，如工業(yè)生產(chǎn)蟹[30]雞肉。4.1在食物腐敗和食物中病原體的蛋白質(zhì)組學(xué)食物變質(zhì)是由于微生物的活動(dòng)而引起的不同的生化過程變化。這些變化取決于固有和非固有菌群及生長條件，如溫度，pH和活度。食品加工過程中受到污染會造成顯著的經(jīng)濟(jì)損失。已知病原體超過250種，主要是微生物及其毒素，會導(dǎo)致食源性疾病。目前鑒定食品中的病原微生物或者至腐微生物以及對微生物的分類是基于形態(tài)學(xué)，生物化學(xué)和DNA的方法學(xué)，蛋白質(zhì)組學(xué)方法4.2食品加工過程中的蛋白質(zhì)組學(xué)經(jīng)常有報(bào)道在已經(jīng)經(jīng)受熱加工的食品中，氧化修飾，如羰基，巰基氧化和芳族羥基化，以及美拉德糖基化（該反應(yīng)使用AA側(cè)鏈糖）是最常見的修改蛋白質(zhì)的方法。然而，側(cè)鏈的縮合或肽主鏈分解也已被描述。羰基化發(fā)生在一些AA側(cè)鏈，是氧化成酮或醛衍生物反應(yīng)。這些蛋白質(zhì)的羰基的化合物是蛋白質(zhì)氧化的標(biāo)記物。在肉蛋奶魚的蛋白質(zhì)中這些氧化標(biāo)記物位點(diǎn)的確定使用一個(gè)經(jīng)典自下而上蛋白質(zhì)組學(xué)方法，以2-DE和MS/MS為基礎(chǔ)美拉德糖化是另一個(gè)最熱研究，蛋白質(zhì)的修改和主要發(fā)生的加熱和儲存期間的牛奶和奶制品中。美拉德糖基化是指蛋白質(zhì)的氨基基團(tuán)和還原糖（乳糖）之間的非酶促反應(yīng)，產(chǎn)生的糖綴合物縮合產(chǎn)物。根據(jù)不同的蛋白質(zhì)組學(xué)策略自下而上的方法已被用于研究在乳及乳制品美拉德反應(yīng)。5結(jié)束語和未來發(fā)展方向在這篇綜述中，蛋白質(zhì)組學(xué)的方法是越發(fā)的利于解決食品認(rèn)證和食品技術(shù)中面臨的主要挑戰(zhàn)：（1）食物成分的鑒定;（2）食品技術(shù)的研究，主要是針對開發(fā)快速可靠的方法來檢測和識別食品的變質(zhì)情況或者病原性微生物是否存在與食品中（3）研究食品經(jīng)過加工后，食物的成分是否發(fā)生改變食物成