牛乳中不同部分蛋白质的组成及功能分析

本研究通过SDS-PAGE电泳将牛乳中不同蛋白质组成部分进行分离鉴定发现,乳脂肪球膜中存在201种蛋白,乳清中存在96种蛋白,酪蛋白中存在21种蛋白,乳粒中存在43种蛋白,其中有27种相同表达的蛋白。通过GO功能注释分析发现,在生物过程中乳脂肪球膜蛋白发挥的作用大于乳清、乳粒蛋白,尤其是生物的调控作用;在分子功能上,牛乳蛋白的主要分子功能是结合作用,其中乳脂肪球膜蛋白的结合作用最强;而乳粒蛋白参与的转运活性分子功能大于乳脂肪球膜、乳清蛋白。在细胞组成上,与乳清、乳粒蛋白相比乳脂肪球膜蛋白参与的细胞组成均较多,而在细胞膜的组成上乳粒蛋白参与较多。通过京都基因与基因组百科全书(KEGG)代谢通路分析可知,乳脂肪球膜、乳清、乳粒中的蛋白均参与过氧化物酶体增殖物激活受体信号通路。对牛乳蛋白质组成进行研究,不仅能够增加牛乳的利用率,并且为日后以乳脂肪球膜、乳粒蛋白作为原料生产乳制品提供理论依据。     

牛初乳与牛常乳乳脂肪球膜中丰度差异蛋白的表征与分析

为阐明不同泌乳期间牛乳乳脂肪球膜蛋白的差异,选定牛初乳和牛常乳中的乳脂肪球膜蛋白作为研究对象,利用定量蛋白质组学技术对其中的蛋白质进行表征,并对两组间的丰度差异蛋白进行筛选及生物信息学分析。本研究共鉴定到763 种蛋白,其中197 种为两组共有蛋白,进一步从其中筛选出80 种丰度差异蛋白,包括41 种上调蛋白和39 种下调蛋白（牛初乳/牛常乳）。对上述丰度差异蛋白进行生物信息学分析发现,这些蛋白参与的主要细胞组分为细胞外泌体、细胞外空间、细胞外区域等,参与的主要代谢通路为代谢途径、嘌呤代谢、苯丙氨酸代谢、酪氨酸代谢、丙酮酸代谢、糖酵解/糖异生等,并进一步筛选出31 种与其他蛋白存在相互作用的关键蛋白,包括结合珠蛋白、2-磷酸-D-甘油酸水解酶等。研究结果将有助于了解泌乳期间乳蛋白成分的差异及其功能性,为牛乳制品的精深加工奠定基础。     

山羊乳蛋白质及其组学分析

为探索山羊乳蛋白质的基本组成,利用蛋白质组学技术——功能强大的分离技术,结合高分辨率的质谱分析,以获得极其重要的乳蛋白信息。采用毛细管电泳法解析山羊乳中的宏量蛋白质,采用蛋白质组学技术分析山羊乳中乳清蛋白和乳脂肪球膜蛋白的种类和功能分布,以及乳粉加工工艺对山羊乳蛋白质组成的影响,并以牛乳蛋白质作比较。结果发现,通过蛋白质组学技术鉴定出山羊乳乳清蛋白103种,乳脂肪球膜蛋白121种;在热处理和均质过程中,乳清蛋白是首先变性的蛋白质,尤其是β-乳球蛋白,而乳脂肪球膜蛋白含量降低的同时会引起其中的β-乳球蛋白、β-酪蛋白及α-酪蛋白的含量显著增加。综上所述,蛋白质组学技术为山羊乳蛋白质的进一步研究奠定了基础,为研究加工过程中乳蛋白组分的变化提供了机会。     

基于iTRAQ技术分析牛初乳与常乳乳清差异蛋白质组

为阐明牛初乳、牛常乳乳清蛋白的差异,利用同位素标记相对和绝对定量（isobaric tags for relative and absolute quantitation,iTRAQ）蛋白质组学技术对二者进行蛋白质组差异分析,在得到的599 种具有定量信息的乳清蛋白中,鉴定出60 种差异蛋白。将牛初乳与牛常乳乳清丰度差异蛋白进行生物信息学分析发现,差异蛋白主要参与的生物过程为转运、定位、单一生物作用等;主要参与的分子功能为顶端质膜、细胞外区域、细胞外区域部分等;主要参与的细胞组成为蛋白结合和阴离子结合。丰度差异蛋白中有9 种是与信号传导相关,有6 种糖基化乳清蛋白。此外,利用蛋白质网络互作分析发现,差异蛋白中存在具有高连接度的关键乳清蛋白因子。本研究采用iTRAO技术对牛初乳与牛常乳乳清差异蛋白进行鉴定及生物信息学分析,为今后改善牛初、常乳品质,开发婴幼儿乳粉以及功能性乳制品提供了一定参考。     

牛初乳和牛常乳乳清N-糖蛋白质的差异分析

为阐明牛乳蛋白质N-糖基化,采用糖蛋白质组学技术,在牛初乳和牛常乳乳清中共鉴定到154 个N-糖蛋白和246 个糖基化位点,其中,牛初乳鉴定到117 个N-糖蛋白和183 个糖基化位点;牛常乳鉴定到109 个N-糖蛋白和145 个糖基化位点。初乳中丛生蛋白（P17697）糖基化位点N-283表达量最高,常乳中α-乳白蛋白糖基化位点N-93表达量最高。考虑定量差异及有无差异,在牛初乳和牛常乳乳清中共鉴定到129 个糖蛋白的190 个差异表达糖基化位点。基因本体论功能注释表明,差异表达糖蛋白参与的生物学过程是生物调节、刺激性反应、多细胞生物过程、定位、免疫系统过程等;主要分布为细胞外区域和细胞器;主要的分子功能是结合作用、催化活性和分子功能调节。差异表达糖蛋白参与的代谢通路主要是补体与凝血级联、金黄色葡萄球菌感染和溶酶体等。此外,通过蛋白互作分析,找到一些具有高连接度的重要糖蛋白。本研究丰富了牛乳N-糖蛋白质组成及其糖基化位点信息,阐明了牛乳乳清N-糖基化的功能,为评价和改善牛乳品质、研发婴幼儿配方乳中糖蛋白质的改良及功能食品的生产提供了理论依据。     

人乳与牛乳乳脂肪球膜蛋白质组的对比研究

人乳是婴幼儿生命初始阶段唯一能够摄入的食物,蛋白质是人乳中重要的营养成分,而牛乳作为代替人乳的常用原料已经被广泛的应用于婴幼儿食品中。本研究利用SDS-PAGE电泳和LC-MALDL-TOF蛋白组学方法将人乳与牛乳中乳脂肪球膜蛋白进行分离,能够发现人乳与牛乳脂肪球膜蛋白存在较大的差异。牛乳脂肪球膜中已鉴定出488种蛋白,人乳脂肪球膜中鉴定出的蛋白为1545种。牛乳脂肪球膜具有173种特异性蛋白,人乳脂肪球膜具有1230种特异性蛋白,在人乳与牛乳中存在315种同源蛋白。从蛋白质的GO(Gene Ontology)功能注释上来看,人乳脂肪球膜蛋白参与的生物过程有37%为代谢过程;具有的分子功能55%为结合作用;34%为参与细胞器构成。人乳脂肪球膜中有24种蛋白参与免疫相关的通路,主要为抗原加工和呈递。与牛乳相比,对人乳中乳脂肪球膜蛋白质在组成及功能上的研究,能够促进深入地了解人乳蛋白,并为以牛乳为原料的婴幼儿产品添加功能性蛋白提供参考。     

母乳和牛乳中乳脂肪球膜蛋白质的差异分析

为比较乳脂肪球膜（milk fat globule membrane,MFGM）蛋白在母乳和牛乳中的差异,采用有机试剂提取法,从母乳和牛乳中提取分离出MFGM蛋白,经皮尔斯TM去垢小柱去除十二烷基硫酸钠后,通过液相色谱-质谱联用技术检测分析,检测结果根据特异性肽段匹配数不小于1筛选后,在母乳和牛乳中分别检测到863 种和454 种蛋白,其中二者共有175 种,分别独有688 种和279 种。将母乳中差异表达的688 种蛋白质按PANTHER数据库进行蛋白质的Gene Ontology（GO）功能注释,这些蛋白主要是细胞部分、细胞器、细胞膜等组分,参与的生物途径有新陈代谢过程、生物调节、刺激性反应、免疫系统过程、再生作用等,具有催化、黏合、转运、酶调节等多种分子功能。另外,母乳中的这些差异蛋白参与氨酰tRNA生物合成、致病性大肠杆菌感染、脂肪酸代谢、丙酸代谢、甾体合成、酸降解等都是牛乳中的乳脂肪球膜蛋白不具有的功能。通过分析得出母乳和牛乳中的MFGM蛋白具有明显差异,虽然有部分组成和功能的重叠,但在丰度和代谢路径上,牛乳MFGM蛋白不能替代母乳MFGM蛋白。     

驴初乳理化性质和主要成份的动态变化

对驴初乳物理性质和化学组成研究。结果表明,驴初乳的相对密度、折光度、电导率、酸度均高于常乳,而pH 值低于常乳;驴初乳中蛋白质、灰分、脂肪含量均随泌乳期延长呈下降趋势;分娩后第一次(6h)所挤初乳中乳糖含量最低,之后随泌乳期延长乳糖含量呈上升趋势;随泌乳期的延长,初乳中各项指标逐渐接近常乳。应用亲和色谱法测定驴初乳免疫球蛋白含量,结果表明,随泌乳期的延长驴初乳中IgG 含量呈下降趋势。     

基于NanoLC-Orbitrap MS技术分析牛乳中的乳脂肪球膜蛋白质

运用纳升高效液相色谱与静电场轨道阱组合式高分辨质谱(Nano LC-Orbitrap MS)技术对牛乳中的乳脂肪球膜蛋白质进行定性、定量分析。采用超高速离心提取的方法,从牛乳中分离提取乳脂肪球膜蛋白,经超滤管辅助酶解法前处理,用Nano LC-Orbitrap MS技术分析酶解后的肽段,与数据库检索比对识别蛋白质,并利用PANTHER数据库对所识别的肽段匹配数≥2的蛋白质进行基因本体功能注释和分类。运用两个技术重复和3次连续进样,验证方法的重复性和精确度;从比对结果中提取部分离子流色谱图和二级质谱图,显示出质谱的高可靠性和灵敏度。采用此方法一次进样分析,可识别的蛋白质多达658种,选取识别出611种蛋白质的数据进行分析,具有可靠定量信息的蛋白593种,特异性肽段匹配数≥2的蛋白244种,对这244种蛋白进行GO注释,结果显示这些蛋白主要分布在细胞部分、细胞器、细胞膜和一些高分子复合物中,参与代谢过程、细胞过程、定位、生物调节和免疫系统过程等生物途径,具有很多的分子功能,如催化活性、粘合作用、转运活性、酶调节活性和结构分子活性等。此方法可为基于质谱技术的蛋白组学在乳脂肪球膜蛋白质的应用中提供理论指导。     

驴乳外泌体中miRNA的测序与分析

为探究驴乳外泌体中微小RNA（miRNA）的种类和功能性,利用Illumina测序技术对驴乳外泌体中非编码小RNA（sRNA）进行测序分析,鉴定其中的miRNA并以人乳外泌体miRNA作为对照组进行生物信息学分析。驴乳外泌体中sRNA在质量控制之后,长度主要分布在18～22 nt,在其中共鉴定到212 个miRNA,其中包括16 种已知miRNA和196 种新miRNA。基因本体论富集分析发现,驴乳外泌体miRNA的功能性与人乳相似,构成细胞、细胞器等组分;具有结合和催化活性等功能;参与细胞代谢、生物调节等过程。京都基因与基因组百科全书通路富集分析发现,驴乳外泌体miRNA参与醛固酮的合成与分泌、Hedgehog信号、线粒体调节、癌症等通路。     

Quantitative analysis of differentially expressed milk fat globule membrane proteins between donkey and bovine colostrum based on high-performance liquid chromatography with tandem mass spectrometry proteomics

This study was designed to provide novel insights into milk fat globule membrane (MFGM) proteins in donkey colostrum (DC) and bovine colostrum (BC) using quantitative proteomics. In total, 179 (DC) and 195 (BC) MFGM proteins were characterized, including 71 shared, 108 DC-specific, and 124 BC-specific proteins. Fifty-one shared proteins were selected as differentially expressed MFGM proteins, including 21 upregulated and 30 downregulated proteins in DC. Gene ontology analysis showed that these proteins were mainly enriched in cellular components, including the extracellular exosome, extracellular space, and plasma membrane. Additionally, they were further involved in metabolic pathways, including cholesterol metabolism, the peroxisome proliferator-activated receptor signaling pathway, and purine metabolism. Furthermore, several key protein factors with high connectivity were identified via protein–protein interaction analysis. These results provide more comprehensive knowledge of differences in the biological properties of MFGM proteins in DC and BC as well as pave the way for future studies of the nutritional and functional requirements of these important ingredients toward the development of dairy products based on multiple milk sources.     

羊乳乳清蛋白组成和功能及其与人乳、牛乳的对比分析

本研究将羊乳、牛乳、人乳中乳清蛋白进行分离并结合液质联用技术鉴定,在羊乳、牛乳、人乳乳清蛋白中分别鉴定出156、278、454种蛋白质。与牛乳与人乳乳清蛋白对比显示,羊乳含有99种特异性表达蛋白质,与牛乳和人乳分别有31种和15种相同表达蛋白质。通过分析基因本体(gene ontology,GO)功能注释发现,羊乳乳清蛋白在生物过程中主要发挥生物调节作用;在分子功能上,主要体现在结合作用方面;在细胞组成上,参与的细胞组成主要为细胞器区和胞外区。羊乳乳清蛋白在以上三种功能上与人乳有较大差距,但与牛乳相近。通过分析京都基因与基因组百科全书系统(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)代谢通路可知,羊乳主要参与补体和凝血级联反应以及吞噬作用,对人体免疫能力有积极影响。对羊乳与人乳、牛乳乳清蛋白组成及功能区别的研究,为羊乳的进一步研究和开发提供一定的理论参考。     

Milk fat globule membrane proteins are involved in controlling the size of milk fat globules during conjugated linoleic acid–induced milk fat depression

Milk fat globule membrane (MFGM) proteins surround the triacylglycerol core comprising milk fat globules (MFG). We previously detected a decrease in the size of fat globules during conjugated linoleic acid (CLA)-induced milk fat depression (MFD), and other studies have reported that some MFGM proteins play a central role in regulating mammary cellular lipid droplet size. However, little is known about the relationship between MFD, MFG size, and MFGM proteins in bovine milk. The aim of this study was to investigate the profile of MFGM proteins during MFD induced by CLA. Sixteen mid-lactating Holstein cows (145 ± 24 d in milk) with similar body condition and parity were divided into control and CLA groups over a 10-d period. Cows were fed a basal diet (control, n = 8) or control plus 15 g/kg of dry matter (DM) CLA (n = 8) to induce MFD. Cow performance, milk composition, and MFG size were measured daily. On d 10, MFGM proteins were extracted and identified by quantitative proteomic analysis, and western blotting was used to verify a subset of the identified MFGM proteins. Compared with controls, supplemental CLA did not affect milk production, DM intake, or milk protein and lactose contents. However, CLA reduced milk fat content (3.73 g/100 mL vs. 2.47 g/100 mL) and the size parameters volume-related diameter D_[4,3] (3.72 μm vs. 3.35 μm) and surface area-related diameter D_[3,2] (3.13 μm vs. 2.80 μm), but increased specific surface area of MFG (1,905 m²/kg vs. 2,188 m²/kg). In total, 177 differentially expressed proteins were detected in milk from cows with CLA-induced MFD, 60 of which were upregulated and 117 downregulated. Correlation analysis showed that MFG size was negatively correlated with various proteins, including XDH and FABP3, and positively correlated with MFG-E8, RAB19, and APOA1. The results provide evidence for an important role of MFGM proteins in regulating MFG diameter, and they facilitate a mechanistic understanding of diet-induced MFD.     

Comparative analysis of caseins in Saanen goat milk from 3 different regions of China using quantitative proteomics

A quantitative proteomic technique based on data-independent acquisition (DIA) was used to analyze differentially expressed caseins of Saanen goat milk samples collected from 3 regions in China (Guangdong, GD; Inner Mongolia, IM; Shaanxi, SX). A total of 345 proteins were quantified in each sample. Gene Ontology (GO) analysis showed that proteins were mainly involved in cellular process and cell and binding functions. Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) analysis indicated that proteins were mainly involved in metabolic pathways. Differentially expressed proteins (DEP) between goat milk from 3 comparison groups composed of paired regions were compared and analyzed. The number of DEP was 114, 69, and 79 for GD versus IM, GD versus SX, and IM versus SX, respectively. The GO enrichment analysis of the 3 comparison groups showed that differences were mainly related to the regulation of biological quality, biological regulation, and response to stimulus in terms of biological process; extracellular region for cellular component; and binding function for molecular function. Pathways in which DEP of GD versus IM, GD versus SX, and IM versus SX were mostly protein processing in endoplasmic reticulum for the first 2 groups and metabolic pathways for the last. Protein-protein interaction network analysis demonstrated that the most prominent DEP was heat shock protein 90 β family member 1 for both the GD versus IM and the GD versus SX groups, and haptoglobin for the IM versus SX group. Data from this study may offer useful information for further investigation of the protein composition of Saanen goat milk and its application in the dairy industry.     

牛乳和双峰驼乳中乳脂球膜蛋白的差异分析

为阐明双峰驼乳中乳脂球膜蛋白（milk fat globule membrane proteins,MFGMP）的组成以及与牛乳MFGMP之间的差异,以牛乳和双峰驼乳中的MFGMP为研究对象,采用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳、双向电泳和液相色谱-串联质谱（liquid chromatograph-tandem mass spectrometry,LC-MS/MS）技术对其中的高丰度蛋白质进行表征,并对双峰驼乳MFGMP提取方法进行选择。结果显示,双峰驼乳和牛乳MFGMP中含量最高的蛋白组分依次为嗜乳脂蛋白、黄嘌呤氧化还原酶/脱氢酶、乳凝集素（MFG-E8或PAS6/7）、脂肪分化相关蛋白（ADRP或PLIN2）,3 种方法分析双峰驼乳和牛乳中MFGMP中高丰度蛋白组分的结果具有一致性。基于LC-MS/MS技术对双峰驼乳的MFGMP进行鉴定,并将对鉴定出的蛋白质进行基因本体功能注释和京都基因与基因组百科全书路径分析,发现这些蛋白主要是细胞膜、线粒体、内质网膜等组分,参与的生物途径有翻译和翻译的起始、氧化还原过程、细胞内蛋白质转运、蛋白质折叠、细胞氧化还原稳态等,具有结合活性和分子催化等分子功能。