肌肉中的調(diào)節(jié)蛋白和細(xì)胞骨架蛋白的性質(zhì)和作用

孔保華，熊幼翎

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江哈爾濱150030;2.美國肯塔基大學(xué)動(dòng)物和食品科學(xué)系，肯塔基40546，美國)

肌肉中的調(diào)節(jié)蛋白和細(xì)胞骨架蛋白的性質(zhì)和作用

孔保華1，熊幼翎2，*

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江哈爾濱150030;2.美國肯塔基大學(xué)動(dòng)物和食品科學(xué)系，肯塔基40546，美國)

肌肉中肌原纖維包含肌肉收縮的基本結(jié)構(gòu)單位。蛋白按照其在肌肉中的性質(zhì)又可以分為三大類，包括直接參與肌肉收縮的蛋白，調(diào)節(jié)肌肉收縮的蛋白及細(xì)胞骨架蛋白。主要論述了調(diào)節(jié)蛋白和細(xì)胞骨架蛋白的種類、性質(zhì)、作用以及對肉品質(zhì)量的影響。

肌肉蛋白質(zhì)，調(diào)節(jié)蛋白，細(xì)胞骨架蛋白，肉品質(zhì)量

肌肉中蛋白質(zhì)約占肌肉總重的15%～22%，占肉中固形物的60%～88%。按照蛋白質(zhì)溶解性可以將肌肉中的蛋白質(zhì)分為三大類:肌漿蛋白質(zhì)(水溶性蛋白)，肌原纖維蛋白質(zhì)(鹽溶性蛋白)和肉基質(zhì)蛋白質(zhì)(不溶性蛋白)。這三類蛋白質(zhì)中，肌原纖維蛋白在肉制品加工中最重要。這種蛋白質(zhì)在加熱過程中可以凝聚在一起，且對肉的質(zhì)構(gòu)和彈性起著重要作用。肌原纖維蛋白質(zhì)的功能特性主要包括:產(chǎn)生三維結(jié)構(gòu)，通過蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)之間的相互作用形成粘彈性的凝膠基質(zhì)，保水的能力，在乳化體系中能在脂肪球表面形成具有粘性和一定強(qiáng)度的膜，或者在水和空氣的界面形成彈性的膜。這些功能特性使肉制品經(jīng)過加工后具有獨(dú)特的感官質(zhì)量，例如使產(chǎn)品具有一定嫩度、多汁性及特有的口感。肌肉中蛋白質(zhì)的功能性和它們的天然結(jié)構(gòu)有著復(fù)雜的關(guān)系。肌原纖維蛋白按照其在肌肉中的性質(zhì)又可以分為三大類，包括直接參與肌肉收縮的蛋白，調(diào)節(jié)肌肉收縮的蛋白及細(xì)胞骨架蛋白。關(guān)于直接參與肌肉收縮的蛋白質(zhì)，主要包括肌球蛋白、肌動(dòng)蛋白和肌動(dòng)球蛋白，已經(jīng)有很多報(bào)道，而且了解的也比較深入。但是關(guān)于調(diào)節(jié)肌肉收縮的蛋白及細(xì)胞骨架蛋白報(bào)道還較少。本文主要論述了調(diào)節(jié)蛋白和細(xì)胞骨架蛋白種類、性質(zhì)和作用。

1 肌肉中蛋白質(zhì)概述

近年來，對肌肉中蛋白質(zhì)的研究已經(jīng)形成一種共識，即肌肉中蛋白質(zhì)的各種功能性和它們的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。為了確立這種結(jié)構(gòu)和功能性之間的關(guān)系，已經(jīng)對肌肉中的肌原纖維蛋白，尤其對肌球蛋白進(jìn)行廣泛的研究。在肌纖絲水平，肌原纖維的結(jié)構(gòu)(如在肌原纖維中各種蛋白質(zhì)的排列情況)對肌原纖維膨脹，肌原纖維水合作用和肌肉中蛋白的提取起著決定性的作用。然而對于特有的蛋白質(zhì)來說，蛋白分子的構(gòu)造、外形和大小對它們的功能性有著顯著的影響。在肉制品加工中，蛋白質(zhì)功能性通常要在蛋白質(zhì)分子的天然結(jié)構(gòu)發(fā)生改變后才能表現(xiàn)出來。通常的加工條件，如加熱、冷卻、對肉的機(jī)械處理等都會引起蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化，此外一些添加成分也能直接或間接與蛋白質(zhì)發(fā)生相互作用，而影響蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。在加工過程中，蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)會逐漸展開，使蛋白質(zhì)分子之間形成有序的交互作用，從而形成高粘彈性的凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這對重組肉生產(chǎn)中產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及其完整性起到重要的作用;另一方面，在機(jī)械力(如剪切力)作用下蛋白質(zhì)暴露的疏水基團(tuán)會快速變性，這對于生產(chǎn)乳化型肉制品起著重要作用。

肌肉中蛋白質(zhì)的功能性和它們的天然結(jié)構(gòu)有著復(fù)雜的關(guān)系。因?yàn)樵谌獾募庸ぶ校∪獾鞍讜a(chǎn)生一系列的結(jié)構(gòu)變化，且蛋白質(zhì)變性過程也會產(chǎn)生許多中間的結(jié)構(gòu)變化。肉中蛋白分子在變性過程中過渡狀態(tài)的結(jié)構(gòu)與具體加工條件有關(guān)，而且變化的程度很大，比較復(fù)雜。然而，由加工引起的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化與蛋白質(zhì)的天然結(jié)構(gòu)有很大的關(guān)系。如果不考慮肉加工過程中蛋白質(zhì)分子物理化學(xué)方面的變化，肌肉蛋白結(jié)構(gòu)和功能之間的相互關(guān)系就很難描述。例如:肉糜類制品的硬度和彈性與蛋白質(zhì)的凝膠作用和乳化作用有關(guān)，這個(gè)關(guān)系可以通過蛋白質(zhì)發(fā)生的物理化學(xué)變化進(jìn)行預(yù)測，且與蛋白質(zhì)所處的具體離子環(huán)境和加熱過程有關(guān)。蛋白質(zhì)表面極性、所帶電荷、疏水性以及熱穩(wěn)定性等也會影響蛋白質(zhì)物理化學(xué)性質(zhì)，并與肉制品加工條件有關(guān)。了解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，將有助于了解蛋白質(zhì)的功能性，并進(jìn)一步了解結(jié)構(gòu)與功能性之間的關(guān)系，這將有助于食品加工者控制產(chǎn)品質(zhì)量和開發(fā)新的產(chǎn)品。

2 調(diào)節(jié)蛋白(Regulatory Proteins)

主要的調(diào)節(jié)蛋白是原肌球蛋白(tropomyosin)和肌原蛋白(troponin)。它們位于細(xì)絲，也就是肌動(dòng)蛋白纖絲上，分別占肌原纖維蛋白總量的8%和5%。此外，肌原纖維含有許多次級的調(diào)節(jié)蛋白，包括一些最近發(fā)現(xiàn)的蛋白。這些蛋白質(zhì)分布在肌絲的不同部分，例如A帶、I帶和Z線，包括 α－、β－和 γ－肌動(dòng)蛋白素，C－、M－、H－和 X－蛋白，肌酸激酶(creatine kinase)和對位原肌球蛋白(paratropomyosin)。盡管已經(jīng)了解了這些蛋白質(zhì)的部分作用，但它們中的許多蛋白質(zhì)在活體組織中準(zhǔn)確的功能性質(zhì)還不是很清楚。仍缺乏關(guān)于肉中這些調(diào)節(jié)蛋白功能性質(zhì)方面的了解，尤其是它們對加工肉制品方面的作用了解的更少。一些次級調(diào)節(jié)蛋白可能與肉制品的功能性有關(guān)。

2.1 原肌球蛋白(Tropomyosin)

原肌球蛋白是肌原纖維蛋白中含量最為豐富的調(diào)節(jié)蛋白，是一個(gè)二聚體分子，含有兩個(gè)不同的亞基，這兩個(gè)亞基為α－和 β－原肌球蛋白，分子量分別為34000和36000Da。α－和β－亞基能結(jié)合形成三個(gè)可能的二聚體，如αα、ββ和αβ。這三種二聚體在不同的肌肉中的分布不同。αα同型二聚體在快收縮的白肌纖維骨骼肌中占優(yōu)勢，αβ異型二聚體在慢收縮的紅肌纖維和紅白肌纖維混合的肉中占優(yōu)勢，而ββ同型二聚體只在心肌中發(fā)現(xiàn)［1］。原肌球蛋白是一個(gè)細(xì)絲狀的分子，由一個(gè)含兩個(gè)α－螺旋組成的卷曲螺旋構(gòu)成，每個(gè)分子大約40nm長。由于原肌球蛋白分子中缺乏脯氨酸，使得 α－螺旋結(jié)構(gòu)(實(shí)際上100%)存在于整個(gè)分子中。在生理狀態(tài)下，原肌球蛋白結(jié)合到F－肌動(dòng)蛋白雙螺旋結(jié)構(gòu)的溝槽，每個(gè)分子結(jié)合7個(gè)G－肌動(dòng)蛋白，且與肌原蛋白－T亞基(1∶1)相連，可以調(diào)節(jié)肌球蛋白ATP酶的活性。在肌肉處于松弛狀態(tài)時(shí)，原肌球蛋白位于肌動(dòng)蛋白雙螺旋纖絲表面，隱蔽了肌動(dòng)蛋白纖絲與肌球蛋白的結(jié)合位點(diǎn);在肌肉收縮中，原肌球蛋白移動(dòng)到F－肌動(dòng)蛋白的溝槽中，暴露出肌動(dòng)蛋白與肌球蛋白的結(jié)合位點(diǎn)，允許肌球蛋白結(jié)合到肌動(dòng)蛋白纖絲上。在肉制品加工過程中，高離子強(qiáng)度的鹽溶液可以起到相似的作用。例如采用0.6mol/L KCl或者NaCl，會使原肌球蛋白從肌動(dòng)蛋白中分離。原肌球蛋白的水溶液有很高的粘性，這是由于它通過離子的相互作用形成較長對接的纖絲。鹽濃度增加時(shí)粘性下降，但添加肌原蛋白時(shí)它的粘性增加。

2.2 肌原蛋白(Troponin)

肌原蛋白是一個(gè)復(fù)合蛋白質(zhì)，含有肌原蛋白C、肌原蛋白I和肌原蛋白T三個(gè)亞基，即鈣結(jié)合亞基(C)、抑制收縮亞基(I)、同原肌球蛋白結(jié)合亞基(T)。肌原蛋白是肌原纖維中第二種最豐富的調(diào)節(jié)蛋白，它們與鈣相互作用共同調(diào)節(jié)肌肉的收縮和舒張。

與原肌球蛋白相似，肌原蛋白不直接參與交聯(lián)橋的形成，但是它在肉的收縮和舒張周期中起著直接的作用。在鈣存在時(shí)通過三個(gè)亞基之間的協(xié)同作用，肌原蛋白以一種奇特的方式調(diào)節(jié)肉的收縮。由冷收縮和解凍僵直收縮引起的肉質(zhì)過硬，就與鈣離子在胞液中的積累有關(guān)，尤其在紅肌纖維中，由于儲存鈣的肌質(zhì)網(wǎng)(sarcoplasmic reticulum)是多孔結(jié)構(gòu)，通過與高濃度的鈣離子結(jié)合，肌原蛋白復(fù)合體就會發(fā)生構(gòu)象的變化，最終引發(fā)了僵直前肉的超收縮，導(dǎo)致肉硬度明顯的增加。

肌原蛋白I亞基能夠抑制肌球蛋白和肌動(dòng)蛋白之間的收縮，同時(shí)在原肌球蛋白存在時(shí)對肌球蛋白ATP酶的活性也有抑制作用。肌原蛋白I亞基是一個(gè)多肽，等電點(diǎn)pI為5.5，有179個(gè)氨基酸殘基，在兔骨骼肌中其分子量為20864Da，在雞的骨骼肌中其分子量為21137Da［2］。兔骨骼肌中肌原蛋白 I亞基肽鏈的排列順序與心肌中肌原蛋白I亞基幾乎是相同的，但是心肌的肌原蛋白I在N末端另外還有大約20 個(gè)氨基酸殘基［3］。

肌原蛋白C亞基在酸性溶液中有很高的溶解性，等電點(diǎn)pI為4.1，含有大量的天門冬氨酸和谷氨酸殘基。兔骨骼肌中的肌原蛋白C亞基分子量為17800Da，含有159個(gè)氨基酸［4］。一個(gè)分子的肌原蛋白C亞基含有四個(gè)鈣結(jié)合位點(diǎn)，其中兩個(gè)位點(diǎn)對鈣有高度的親和力，另外兩個(gè)對鈣的親和力低。每一個(gè)鈣結(jié)合位點(diǎn)由一個(gè)環(huán)組成，這個(gè)環(huán)由大約12個(gè)氨基酸并由兩個(gè)α－螺旋部分環(huán)繞而成。兩個(gè)與鈣離子有高度親和力的結(jié)合位點(diǎn)也能與鎂結(jié)合。兩個(gè)低親和力的位點(diǎn)則專門與鈣結(jié)合，似乎能控制蛋白質(zhì)的調(diào)節(jié)功能［3］。

肌原蛋白T亞基通過與肌動(dòng)蛋白纖絲上的原肌球蛋白結(jié)合，以及通過與肌原蛋白C亞基和I亞基的結(jié)合，調(diào)節(jié)收縮過程。肌原蛋白T亞基是肌原蛋白復(fù)合體中最大的一個(gè)亞基。兔骨骼肌中的肌原蛋白T含有259個(gè)氨基酸，分子量為30503Da，在雞胸肉和腿肉的肌原蛋白T亞基中分別含有287和263個(gè)氨基酸，分子量分別為33500Da和30500Da［19］。肌原蛋白T亞基的N末端，通常稱為肌原蛋白T1亞基，能與原肌球蛋白發(fā)生特殊的和強(qiáng)烈的結(jié)合，而C末端稱為肌原蛋白T2亞基，與肌原蛋白I亞基和肌原蛋白C亞基相互作用［3］。肌肉收縮過程可以用級聯(lián)反應(yīng)(cascade reactions)來描述。當(dāng)肌原蛋白C亞基與鈣離子(>10－6mol/L)結(jié)合，它的構(gòu)象發(fā)生變化，這樣就啟動(dòng)收縮循環(huán)。這種結(jié)合導(dǎo)致了三種肌原蛋白亞基之間更強(qiáng)的相互作用，進(jìn)一步引起肌原蛋白T亞基與原肌球蛋白之間的結(jié)合，從而暴露出肌動(dòng)蛋白纖絲上肌球蛋白的結(jié)合位點(diǎn)，此外肌原蛋白I與肌動(dòng)蛋白分離，使得肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白結(jié)合。與大多數(shù)的肌原纖維蛋白不同，肌原蛋白T亞基在動(dòng)物宰后成熟中易受酶的作用而分解，它的降解產(chǎn)物與分子量為30000Da的多肽的出現(xiàn)有關(guān)，而且在宰后很快出現(xiàn)。

2.3 α－肌動(dòng)蛋白素(α－Actinin)

在Z線中發(fā)現(xiàn)的主要蛋白質(zhì)是α－肌動(dòng)蛋白素。盡管α－肌動(dòng)蛋白素只占肌原纖維蛋白總量的2%，但它在肌原纖維中起著重要的調(diào)節(jié)和結(jié)構(gòu)作用。α－肌動(dòng)蛋白素分子量約95000Da，位于Z線，并且從肌節(jié)相反的方向固定細(xì)絲［4］。另外α－肌動(dòng)蛋白素可能調(diào)控細(xì)絲的生長，甚至改變肌動(dòng)蛋白的結(jié)構(gòu)。α－肌動(dòng)素含有大量的α－螺旋結(jié)構(gòu)(大約75%)和相對高的帶電殘基。肉宰后成熟會導(dǎo)致α－肌動(dòng)蛋白素的部分釋放，尤其在快縮肌纖維中，引起Z線的斷裂，并使肉的嫩度提高［5－6］。

2.4 C－蛋白(C－protein)

C－蛋白與粗絲中的肌球蛋白相連，在肌球蛋白的粗提液中可以得到。每個(gè)粗絲有大約37個(gè)C－蛋白分子，每個(gè)C蛋白帶含有3～5個(gè)分子。C－蛋白中脯氨酸含量相對較高(7.1%)，這也是這種蛋白質(zhì)含有極少或者不含α－螺旋結(jié)構(gòu)的原因。C－蛋白的大小隨動(dòng)物種類和肌肉類型而改變，白肌纖維、紅肌纖維和心肌的C－蛋白分子量分別是135000、145000、150000Da。C－蛋白呈伸長的橢圓形，長度大約35nm。盡管已經(jīng)表明C－蛋白可以連接到粗絲軸的表面，并同肌球蛋白尾部的輕酶解肌球蛋白結(jié)合［4］，但對C－蛋白的功能了解還不夠深入。C－蛋白可能調(diào)控肌肉收縮過程中肌動(dòng)球蛋白交聯(lián)橋的相互作用和運(yùn)動(dòng)。另一種有爭議的推測，認(rèn)為C－蛋白可以沿著肌球蛋白纖絲軸周圍的形成帶，為肌球蛋白纖絲提供一種結(jié)構(gòu)功能。C－蛋白可以在0.6mol/L以上NaCl鹽溶液濃度中抽提出來［7－9］。

2.5 M－線蛋白(M－line proteins)

M－線蛋白存在于M線上，由三種蛋白質(zhì)組成，即 Myomesin、M－蛋白和肌酸激酶。Myomesin和M－蛋白是 M線的主要部分，Myomesin分子量185000Da，M－蛋白分子量165000Da。在骨骼肌和心肌的肌原纖維中，Myomesin都是緊密結(jié)合到M線上的。平滑肌沒有Myomesin。Myomesin是個(gè)單一肽鏈，有 13% 的 α － 螺旋和 35% 的 β － 結(jié)構(gòu)［19］。Myomesin和M－蛋白可能是肌原纖維的功能性成分，在維持肌原纖維構(gòu)型上起到支架的作用，這個(gè)支架有助于在橫紋肌中對肌球蛋白纖絲的雙極性定向。透射電鏡已經(jīng)揭示了 M－線的兩種結(jié)構(gòu)成分，如M－纖絲和 M－橋［10］。M－纖絲平行于肌原纖維，而M－橋垂直于肌原纖維并且連接鄰近的肌球蛋白纖絲。因此，M－橋可能起著保持肌球蛋白纖絲橫向和縱向的定位的作用。有證據(jù)顯示，肌酸激酶是M－橋的主要結(jié)構(gòu)成分，在活體組織中它促進(jìn)了能量的再生。

2.6 H－和X－蛋白(H－and X－proteins)

之所以這樣命名這些蛋白是對應(yīng)于它們在SDS凝膠電泳時(shí)所標(biāo)記的帶，因?yàn)閷μ烊患∏虻鞍椎腟DS凝膠電泳，這些帶被標(biāo)記為H和X［7］。這兩種蛋白質(zhì)存在于粗絲表面，且與肌球蛋白有聯(lián)系，它們能在粗絲A帶兩端與細(xì)絲發(fā)生重疊。X－蛋白結(jié)合在C蛋白上，因此它可能作為C－蛋白的一部分環(huán)繞著肌球蛋白纖絲。X－蛋白在慢收縮的紅肌纖維中出現(xiàn)，但在快收縮的白肌纖維中缺乏。H－和X－蛋白僅占肌原纖維蛋白總量的一小部分(分別為0.185%和0.20%)。與X－蛋白相比，H－蛋白的分子量要小一些，大約 69000Da，而 X－蛋白分子量為 152000Da［7］。與C－蛋白相似，H－蛋白和X－蛋白含有高比例的極性氨基酸殘基，因此它們具有親水性。H－和X－蛋白確切的功能性質(zhì)還不知道，然而這兩種蛋白被認(rèn)為具有酶的活性，起著調(diào)節(jié)蛋白的功能，并且對粗絲的結(jié)構(gòu)有穩(wěn)定作用。

3 細(xì)胞骨架蛋白(Cytoskeletal Proteins)

到二十世紀(jì)中葉，只發(fā)現(xiàn)肌球蛋白、肌動(dòng)蛋白和一些調(diào)節(jié)蛋白，這些蛋白在生物體中具有重要的功能，而且對肉的質(zhì)量也有影響。然而在過去的20多年中，已經(jīng)證實(shí)肌原纖維中一些新的蛋白質(zhì)，并對它們的特征進(jìn)行了鑒定。大多數(shù)新發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)具有維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)的作用，因此被稱作細(xì)胞骨架蛋白。這一類蛋白對肌肉收縮起到調(diào)節(jié)和穩(wěn)定的作用。這類蛋白主要包括連接蛋白(titin)和伴肌動(dòng)蛋白(nebulin)，還伴隨著一些次級的多肽，例如肌間線蛋白(desmin)、細(xì)絲蛋白(filamin)和zeugmatin蛋白。

細(xì)胞骨架蛋白以細(xì)絲狀存在，與粗絲和細(xì)絲平行排列，也叫間隙纖絲(gap filaments)。它們存在于肌原纖維的間隙，可以起到連接肌節(jié)的橋梁作用，當(dāng)肌肉高度收縮時(shí)用電子顯微鏡能夠觀察到這種纖絲的橋梁作用［11］。在間隙纖絲中被發(fā)現(xiàn)的主要蛋白是連接蛋白(titin)，它貫穿于整個(gè)肌節(jié)。連接蛋白或間隙纖絲的生理功能還不是很清楚，但它能夠保持粗絲在A帶中間的橫向定位。在加熱時(shí)，連接蛋白會斷裂成更小的碎片，這些碎片會進(jìn)一步促進(jìn)間隙纖絲的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度［12］。因此間隙纖絲可以對熟肉的殘余韌度(toughness)起作用。近來的研究顯示，間隙纖絲通過宰后成熟的誘導(dǎo)，可以在肉的嫩化中起一定作用。

3.1 連接蛋白(Titin)

肌原纖維的粗絲和細(xì)絲依靠一個(gè)高分子量的蛋白而發(fā)生重疊，這個(gè)蛋白質(zhì)首先被 Maruyama等(1976)［13］分離并命名為連接蛋白。該蛋白后來被Wang等(1979)［14］純化并稱之為連接蛋白。近來的研究已經(jīng)指出連接蛋白是位于肌原纖維間隙的主要的纖絲成分，這個(gè)間隙位于肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白纖維之間，連接蛋白在高度伸展的肌纖維中能夠看到。由于這個(gè)原因，這種纖絲也被稱作間隙纖絲(gap filaments)［11］。 間 隙 纖 維 也 稱 為 中 間 纖 絲(intermediate filaments)，平均直徑100?，介于肌動(dòng)蛋白纖絲(60?)和肌球蛋白纖絲(150?)之間。連接蛋白可將粗絲連接到Z線上，并且使粗絲相互交叉進(jìn)入到肌節(jié)里。連接蛋白也是使粗絲和細(xì)絲有序排列的模板。在肌原纖維中連接蛋白的這種排列表明它本身的長度超過了整個(gè)肌節(jié)的長度。

連接蛋白是第三種最豐富的肌原纖維成分，占整個(gè)肌原纖維蛋白重量的8%～10%，在骨骼肌和心肌中含量較多，而平滑肌中含量少。在SDS凝膠電泳中，連接蛋白出現(xiàn)一個(gè)雙線的帶，分子量大約為1000000Da。由于連接蛋白的分子量很大，它確切的分子量很難測定。通常認(rèn)為連接蛋白缺乏二級結(jié)構(gòu)，包括α－螺旋。然而從形態(tài)學(xué)上，連接蛋白類似于彈性蛋白和膠原蛋白，形成了具有高度彈性的細(xì)微的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。連接蛋白纖維柔韌性很好，它們可通過賴氨酸衍生物產(chǎn)生的共價(jià)鍵交聯(lián)在一起。目前對天然連接蛋白分子的物理和化學(xué)性質(zhì)了解的很少，因?yàn)樵谶B接蛋白分離或純化過程中，通常會發(fā)生變性或者蛋白酶解。在肉的成熟過程中連接蛋白易發(fā)生蛋白水解。在肉的內(nèi)源性蛋白酶作用下，連接蛋白很易發(fā)生水解，這些內(nèi)源酶包括鈣激活酶(calpain)和羧基蛋白酶(carboxyprotease)［5］。連接蛋白在冷藏溫度下降解相對較慢，當(dāng)加熱溫度達(dá)到50℃或更高時(shí)會發(fā)生快速降解。連接蛋白對肉韌度(toughness)的貢獻(xiàn)已經(jīng)引起大量的爭論，確切的作用還不夠明確。

3.2 伴肌動(dòng)蛋白(Nebulin)

伴肌動(dòng)蛋白最初是連接蛋白制備過程的一個(gè)雜蛋白。目前在組織學(xué)上確認(rèn)的伴肌動(dòng)蛋白形狀為細(xì)長、云霧狀、連續(xù)的橫向排列的結(jié)構(gòu)，也叫N2－線，存在于A－I帶邊界附近和Z線的每一側(cè)［4］。事實(shí)上伴肌動(dòng)蛋白是唯一一種已被證明能以7個(gè)N－線形式出現(xiàn)的蛋白，它包括一個(gè)N1線，四個(gè)N2線和兩個(gè)N3線。同連接蛋白相似，伴肌動(dòng)蛋白有較大的分子量，大約600000Da，占肌原纖維蛋白總量的大約5%。伴肌動(dòng)蛋白的生理功能還不是很清楚，它出現(xiàn)在A－I帶匯合處，似乎與肌動(dòng)蛋白纖維的有序排列有關(guān)，因而有利于肌動(dòng)蛋白纖絲和肌球蛋白纖絲的相互作用［15］。此外伴肌動(dòng)蛋白可以附著在間隙纖絲的連接蛋白上，在肌原纖維中起到結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)的作用。伴肌動(dòng)蛋白在宰后肉的最初成熟過程中迅速降解，特別對鈣激活酶很敏感。因此伴肌動(dòng)蛋白與肉的成熟嫩化有關(guān)［6］。

3.3 肌間線蛋白(Desmin)

與連接蛋白和伴肌動(dòng)蛋白一樣，肌間線蛋白也是一種新發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)，它的分子量為55000Da，盡管在骨骼肌中肌間線蛋白的含量僅占肌原纖維蛋白總量的0.18%，但由于它在肌原纖維定位和排列上所起的作用，因而引起人們很大關(guān)注。肌間線蛋白以絲狀體形式排列在Z線的外圍附近。這些纖絲占據(jù)相鄰肌原纖維之間的空隙，將肌原纖維結(jié)合在一起，形成肌肉細(xì)胞的骨架。肌間線蛋白在平滑肌中的含量多達(dá)5%，要比在骨骼肌中的含量高得多。它將肌原纖維在Z線處連接到一起的作用似乎更重要。肌間線蛋白在動(dòng)物宰后很容易發(fā)生蛋白水解，這點(diǎn)與肌原蛋白T相似。由于在動(dòng)物宰后Z線破壞，尤其在快縮肌纖維中，是動(dòng)物死后肌肉變化最顯著的一個(gè)特征，所以可能肌間線蛋白的蛋白水解與動(dòng)物死后肌肉的成熟嫩化有關(guān)。

［1］Oe M，Kameyama M O，Nakajima I，et al.Muscle type specific expression of tropomyosin isoforms in bovine skeletal muscles［J］.Meat Science，2007，75(4):558－563.

［2］Ohtsuki I，Morimoto S.Troponin:Regulatory function and disorder ［J］.Biochemical and Biophysical Research Communications，2008，369(1):62－73.

［3］Ohtsuki I，Maruyama K，Ebashi S.Regulatory and cytoskeletal proteins of vertebrate skeletal muscle［J］.Advances in Protein Chemistry，1986，38:1－67.

［4］Pearson A M，Young R B.Muscle and Meat Biochemistry［M］.Academic Press，Inc，San Diego，CA，1989.

［5］Henk L Labeit G S.Titin and Its associated proteins:the third myofilament system of the sarcomere［J］.Advances in Protein Chemistry，2005，71:89－119.

［6］Taylor R G，Geesink G H，Thompson V F，et al.Is Z－disk degradation responsible for postmortem tenderization［J］.Journal of Animal Science，1995，73:1351－1367.

［7］Starr R，Offer G.H －protein and X－protein.Two new components of the thick filaments of vertebrate skeletal muscle［J］.Journal of Molecular Biology，1983，170:675－698.

［8］Xiong Y L，Lou X，Harmon R J，et al.Salt－and pyrophosphate－induced structural changes in myofibrils from chicken red and white muscle［J］.Journal of the Science of Food and Agriculture，2000a，80:1176－1182.

［9］Xiong Y L，Lou X，Wang C，et al.Protein extraction from chicken myofibrils irrigated with various polyphosphate and NaCl solutions［J］.Journal of Food Science，2000b，65:96－100.

［10］Pette D，Staron R S.Mammalian Skeletal Muscle Fiber Type Transitions［J］.International Review of Cytology，1997，170:143－223.

［11］Verin A D， Bogatcheva N V.Cytoskeletal proteins.Encyclopedia of Respiratory Medicine［J］，2006，37(5):615－622.

［12］King N L.Breakdown of connectin during cooking of meat［J］.Meat Science，1984，11:27－43.

［13］Maruyama K，Nayori K，Nonomura Y.New elastic protein from muscle［J］.Nature(London)，1976，262:58－60.

［14］Wang K，Mcclure J，Tu A.Titin:Major myofibrillar proteis of striated muscle［J］.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，1979，76:3698－3702.

［15］Lee M A，Joo Y M，Lee Y M，et al.Archvillin anchors in the Z－line of skeletal muscle via the nebulin C－terminus.Biochemical and Biophysical Research Communications［J］.2008，2(19):320－324.

Properties and roles of regulatory and cytoskeletal proteins in muscle

KONG Bao－h(huán)ua1，XIONG You－ling2，*
(1.College of Food Science，Northeast Agricultural University，Harbin 150030，China;2.Department of Animal and Food Sciences，University of Kentucky，Kentucky 40546，USA)

Myofibrils of muscle contain the basic structural units responsible for muscle contraction and relaxation in living animals.There are three kinds of myofibrillar proteins，namely，contractile proteins，regulatory proteins and cytoskeletal proteins.The properties and roles of regulatory and cytoskeletal proteins in muscle，and their influence on fresh meat product quality were reviewed in this paper.

muscle proteins;regulatory proteins;cytoskeletal proteins;meat quality

TS201.2+1

A

1002－0306(2011)05－0439－04

2009－12－03 *通訊聯(lián)系人

孔保華(1963－)，女，教授，研究方向:畜產(chǎn)品加工。

黑龍江省杰出青年基金(JC200702);國家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目(200903012－02)。