肌肉生长抑制素介导水解鱼蛋白调控大菱鲆肌肉生成的作用机制研究

Fish protein hydrolysate is a typical peptide protein, which has many advantages, such as fast absorption, carriers being not easy to saturate etc. It can effectively provide amino acids for muscle protein synthesis. Myostatin (mstn), as a negative regulator of muscle formation, is a key site for muscle protein synthesis and degradation. However, it is not clear whether fish protein hydrolysate affects muscle protein synthesis through mstn, and thus affects fish muscle formation. This project will intend to use turbot (Scophthalmus maximus) as a research object. The effect of fish protein hydrolysate on muscle mstn will be clarified by using the comparative study of fish protein hydrolysate (peptide) and fishmeal (intact protein) as well as the correlation analysis between the level of dietary fish protein hydrolysate and mstn gene expression. On this basis, mstn inhibitors were injected in vivo to explore the mediating role of mstn in the regulation of fish protein hydrolysate on akt/tor (protein synthesis) and akt/foxo (protein degradation) of the muscle protein metabolic pathway. The regulation of fish protein hydrolysate on muscle production is systematically evaluated by long-term feeding experiments, which combined with the effects of fish protein hydrolysate on muscle nutrient composition and texture characteristics, muscle fiber morphology and muscle formation related factors. Results of this project will reveal the mechanisms involved in the regulation of muscle formation by fish protein hydrolysate, and be helpful for the exploring nutritional measures for promoting skeletal muscle formation and improving muscle quality.

水解鱼蛋白是典型的多肽蛋白，具有吸收速度快、不易饱和等优点，可有效提供机体蛋白合成所需氨基酸。肌肉生长抑制素（mstn）作为肌肉生成负调控因子，是肌肉蛋白质代谢的一个关键位点。水解鱼蛋白是否通过mstn影响肌肉蛋白合成，进而影响鱼类肌肉生成，目前并不清楚。本项目拟以大菱鲆为研究对象，通过水解鱼蛋白（多肽）与鱼粉（完整蛋白）的比较研究及与mstn基因表达的相关性分析，阐明水解鱼蛋白对肌肉mstn的作用规律；利用mstn抑制剂，探究mstn在水解鱼蛋白调控肌肉蛋白质代谢通路akt/tor（合成）和akt/foxo（分解）中的介导作用；通过养殖实验，结合水解鱼蛋白对肌肉营养组成及质构特性、肌纤维形态结构和肌肉生成相关因子的影响，系统评价水解鱼蛋白对肌肉生成的调控作用。从而揭示水解鱼蛋白通过mstn对大菱鲆肌肉生成的作用机理，以期为营养素途径调控肌肉生成进而改善肌肉品质提供理论基础。

水解鱼蛋白可以通过调节鱼类的摄食、消化、氨基酸代谢等提高鱼类的生长性能。肌肉生长抑制素（MSTN）是肌肉生长的负调控因子，水解鱼蛋白是否会通过MSTN来影响鱼类生长，目前尚无研究。本项目以大菱鲆为研究对象，研究了水解鱼蛋白对大菱鲆MSTN不同亚型的调控特征，并系统阐述了摄食水解鱼蛋白对大菱鲆肌肉的蛋白合成和肌肉生成的影响。主要研究结果为：1）大菱鲆的肌肉生长抑制素存在MSTNa和MSTNb共2个亚型，且2个亚型的保守性较低，MSTNb亚型可能相比MSTNa亚型在肌肉的生成中发挥更加重要的作用。2）阐明了水解鱼蛋白对不同亚型MSTN的作用规律，相比MSTNb，MSTNa对饥饿后摄食含水解鱼蛋白的饲料响应更加敏感，且MSTNa和MSTNb对饲料中适宜水平水解鱼蛋白的响应与鱼粉更接近。3）利用转录组学技术，并结合KEGG数据库，筛选了到与肌肉生长抑制素MSTN相关的TGF-β通路，并在后续的验证中发现，不同梯度水解鱼蛋白可能对MSTN的调控在短期（7天）摄食没有明显作用，但长期摄食会影响肌肉生长抑制素MSTNb的基因表达，并进一步影响其上游的FMODa和下游的Smad4的基因表达。4）在对肌肉蛋白质合成的研究中，揭示出水解鱼蛋白可能通过提高肌肉中蛋白的周转效率，来促进肌肉蛋白质的合成。5）系统的评价水解鱼蛋白对肌肉生成的影响，发现水解鱼蛋白替代鱼粉，主要通过调控MSTNb而不是生肌调节因子（MRFs）影响肌肉的生成，同时适量水解鱼蛋白显著增加肌纤维横截面积，降低了肌纤维密度，促进肌节和明带的增长。本项目研究结果对揭示水解鱼蛋白调控鱼类肌肉生成的作用机制具有推进作用，并为营养素途径调控鱼类肌肉蛋白质合成进而改善肌肉品质奠定理论基础。