Протеомный анализ раскрывает ключевые стратегии для продления свежести и срока хранения брокколи

Исследовательская группа изучила изменения на протеомном уровне в собранных соцветиях брокколи, хранившихся при комнатной и охлажденной температуре, с использованием технологии Tandem Mass Tag (TMT). Результаты показывают, что хранение в холоде снижает активность путей деградации белков и ключевых метаболических процессов, включая аутофагию и метаболизм углерода.

Полученные данные о молекулярных механизмах старения (сенесценции) брокколи могут привести к разработке стратегий для продления свежести и срока годности фруктов и овощей, улучшения послеуборочного менеджмента, сокращения пищевых отходов и повышения эффективности использования сельскохозяйственных ресурсов.

Брокколи — широко потребляемая культура семейства Brassicaceae, содержащая биоактивные соединения, такие как глюкозинолаты. Хотя о транскриптомных ответах брокколи на стресс сообщалось ранее, знания о динамике белков во время послеуборочного старения ограничены.

Текущие данные транскриптомики часто не соответствуют экспрессии белков, что подчеркивает необходимость протеомных подходов. Технология TMT, как высокопроизводительный метод, позволяет точно количественно определять белки, маркируя пептиды, что делает её идеальной для этого исследования.

В исследовании, опубликованном в Vegetable Research 2 апреля 2024 года, проверялась гипотеза, что старение включает различные процессы, идентифицируемые по белковым профилям. Для этого анализировали собранную брокколи, хранившуюся при разных температурах, с помощью TMT.

Методы и ключевые результаты:

• Выращенную на ферме брокколи хранили при 4°C и 25°C в течение 1, 3 и 5 дней с последующим протеомным профилированием.
• Брокколи при 4°C дольше сохраняла зеленый цвет и твердость по сравнению с образцами при 25°C, которые быстро желтели и увядали.
• Были идентифицированы дифференциально экспрессируемые белки (DEPs): 1714 DEP при 25°C и 2276 DEP при 4°C.
• Анализ диаграммы Венна выявил 156 upregulated (повышенных) белков при 4°C и 221 — при 25°C, причем больше DEPs было upregulated на 3-й и 5-й день при 25°C.
• Белки, связанные с ответом на стресс и метаболическими путями, были более upregulated при 25°C, что указывает на ускоренное старение при более высоких температурах.
• Белки, связанные с убиквитин-протеасомным путем, экспрессировались по-разному, что подчеркивает влияние температуры на деградацию белков и старение.
• Функциональная категоризация DEPs показала, что хранение при комнатной температуре приводит к более высокой биологической активности, а при пониженной температуре старение замедляется за счет снижения метаболических процессов.

Кроме того, результаты transient-анализа на табаке показали, что сверхэкспрессия гомологов генов брокколи HIRD1 и harpin (HrpN)-interacting protein из Arabidopsis ускоряет старение листьев в эпидермальной ткани табака. Это говорит о том, что на специфическую динамику белков во время старения можно воздействовать для разработки стратегий продления срока хранения брокколи.

Выводы и перспективы:

Исследование с использованием технологии TMT показало, что более низкие температуры снижают активность путей деградации белков и подавляют ключевые метаболические процессы. Идентификация этих белков и путей дает представление о регуляторных сетях во время старения, предлагая стратегии для продления свежести и срока хранения брокколи.

Будущие исследования могут быть нацелены на эти белки для улучшения послеуборочного качества, сокращения пищевых отходов и разработки устойчивых практик послеуборочного менеджмента.

Цитата: Ведущий исследователь Тай Лю отмечает: «Внедрение протеомики в исследования послеуборочной биологии позволяет всесторонне понять молекулярные изменения, влияющие на качественные характеристики брокколи во время хранения и транспортировки. Эти знания могут привести к улучшению практик послеуборочного управления, сокращению пищевых отходов и лучшему использованию сельскохозяйственных ресурсов».