氨基酸对奶牛乳腺蛋白质合成调控及其分子机制的研究进展

乳蛋白中含有大量人体所需的必需氨基酸,其组成平衡、含量丰富,是一种具有极高营养价值的蛋白质,而乳中 90%以上的蛋白质是乳腺利用氨基酸从头合成的,因此氨基酸对奶牛乳蛋白合成发挥着重要的作用。此外,氨基酸不仅是合成乳蛋白不可或缺的前体物质,而且还是重要的信号调控因子,通过哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR） 信号通路调控乳蛋白的合成。基于此,作者就影响奶牛乳腺氨基酸供应、摄取、利用的因素及氨基酸的信号传导作用的研究进展进行综述,以期为提高乳蛋白的合成提供一定的理论基础。     

营养素和激素对乳蛋白合成过程中哺乳动物雷帕霉素靶蛋白信号通路调节作用的研究进展

哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)是一种非典型丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,是mTOR信号通路的重要分子。mTOR可整合氨基酸、能量和激素等多种细胞外信号,参与基因转录、蛋白质翻译等生物过程。本文总结了mTOR信号通路特点及信号途径,重点介绍了营养素(氨基酸、能量底物)和激素(主要是胰岛素)在乳蛋白合成过程中对mTOR信号通路的调节作用。     

夏季热应激导致奶牛乳蛋白含量降低的分子机制

夏季热应激是制约奶牛养殖业发展的重要因素之一。热应激导致奶牛乳蛋白含量显著降低,严重制约了乳品质。本文从蛋白质合成前体物——氨基酸的代谢和转运角度解析乳蛋白含量降低的原因,阐明热应激对乳腺中蛋白质合成信号通路和细胞凋亡相关蛋白的影响,从基因和蛋白质水平解析奶牛热应激后的生理变化,阐明其分子机制,为缓解夏季热应激奶牛的"乳蛋白降低症"提供理论与方法依据。     

日粮组成对牛奶中乳成分合成与调控机制影响的研究

牛奶中乳蛋白和乳脂肪含量的高低直接关系到牛奶的品质和风味。牛奶中乳蛋白主要可以分为酪蛋白和乳清蛋白两种类型,其合成代谢过程均受到mTOR信号分子通路、JAK-STAT信号分子通路、GCN2-eIF2a信号分子通路的影响。牛奶中乳脂肪主要为三酰基甘油酯、磷脂等,对于牛奶的营养和风味均有重要影响,其受到脂肪酸相关酶ACACA、FAS、SCD1的调控。饲料营养是影响牛奶中乳蛋白和乳脂肪的关键因素之一,包括精粗饲料配比及饲料添加剂的应用等方面。本文对牛奶中乳蛋白和乳脂肪的合成调控机理,及日粮组成对其的影响机制进行阐述,为改善乳品质提供参考。     

营养素和激素通过哺乳动物雷帕霉素靶标信号通路调控乳蛋白合成

营养物质和内分泌虽能影响奶牛乳蛋白的合成,但至今这种调控作用的分子机制仍未完全阐明。本研究的目的是测定营养物质和激素是否是通过哺乳动物雷帕霉素靶标(mTOR)信号通路调控乳蛋白合成。试验从泌乳奶牛乳腺组织中分离乳腺腺泡,用含有氨基酸(AA)、葡萄糖和乙酸(GA)或催乳激素(HIP)以其混合物的培养基处理腺泡,然后测定乳蛋白合成速率和mTOR信号通路中各元件的磷酸化状态。结果发现,培养基添加AA后可使乳蛋白合成率提高50%,而单独添加GA或HIP不影响乳蛋白合成。HIP可以增强AA调控乳蛋白合成,但GA没有增强AA的这种作用。HIP可诱导蛋白激酶B发生磷酸化,而且当AA或GA存在时,HIP能增强这种磷酸化作用。AA和HIP对乳蛋白合成的促进作用与mTOR的底物磷酸化有关,即与p70核糖体蛋白S6激酶-1和真核起始因子4E(eIF4E)结合蛋白-1(4E-BP1)的磷酸化有关。结果表明,营养物质和激素可能通过mTOR信号通路调控乳蛋白合成。     

保护性蛋氨酸与赖氨酸在奶牛生产中的应用

乳蛋白是体现牛奶质量的重要指标,乳蛋白氨基酸来源于日粮氨基酸。乳蛋白中酪蛋白、乳白蛋白和乳球蛋白除了满足人体基本营养需求,还对人体生长、发育和健康发挥重要作用,是动物源优质蛋白质来源。蛋氨酸与赖氨酸是奶牛日粮限制性氨基酸,不仅是乳蛋白合成的重要底物,同时还作为信号分子调控乳蛋白基因表达。本文综述了奶牛氨基酸需要与来源、必需氨基酸、限制性氨基酸、保护性蛋氨酸和赖氨酸在日粮中的应用,阐述了氨基酸营养在蛋白质合成代谢中的核心作用,为指导奶牛日粮配方提供参考。     

热应激对奶牛乳蛋白合成的影响机制

牛奶中蛋白含量是衡量乳品质最重要的指标之一，环境温度过高对乳蛋白含量和组成的影响一直是人们关注的重点。目前热应激对奶牛影响的报道多集中于表型性描述，其深入机制亟待解明。热应激可造成奶牛采食量降低、生理代谢紊乱、氧化应激、乳腺内环境稳态破坏等。此外，热应激还可能通过mTOR、AMPK、JAK2/STAT5等在乳合成过程中发挥重要作用的信号通路影响乳蛋白合成。本文综述了热应激影响乳蛋白合成的研究进展，探讨热应激引起乳蛋白产量下降和成分变化的可能机制，为提高奶牛乳腺乳合成能力、提升乳品质，促进奶业高效健康发展提供参考。     

氨基酸供给与内分泌互作调控乳蛋白合成的研究进展

限制性氨基酸研究是泌乳奶牛研究的热点之一,关于其影响乳蛋白合成途径而进行的一系列体内外研究表明:底物效应可能不是主要原因,更重要的是氨基酸及其构成作为信号因子对神经内分泌和细胞内信号通路的影响。本文从乳蛋白合成的影响因素入手,概括了氨基酸供给、激素分泌及二者相互作用对乳蛋白合成的调节,以期为阐明氨基酸供给影响乳蛋白合成的途径提供一定理论参考。     

奶牛乳腺氨基酸代谢利用及其信号通路

乳腺是奶牛乳汁合成的重要器官,乳腺内营养物质代谢与乳品质密切相关。乳蛋白作为乳中最重要的营养物质,一直受到研究者关注。氨基酸是乳蛋白合成的重要前体物,同时也是乳腺代谢途径的重要调控因子。乳腺内氨基酸代谢涉及诸多信号通路,对信号通路的深入研究可从细胞分子水平揭示乳合成调控机理,为奶牛乳腺内氨基酸代谢营养调控提供理论依据。本文针对奶牛乳腺氨基酸代谢及其涉及到的信号通路进行综述,并就其与营养的关联进行了阐述。     

奶牛乳腺中4F2hc基因的表达模式及亮氨酸对其表达的调控研究

为了研究4F2hc在奶牛乳腺中的表达模式及调控方式,进一步明确氨基酸在奶牛乳腺上皮细胞中的跨膜转运过程,本研究采用Western blotting和实时荧光定量PCR技术检测了4F2hc在泌乳期和干奶期奶牛乳腺组织中的表达变化;在体外培养的泌乳期奶牛乳腺上皮细胞中添加亮氨酸,采用Western blotting和实时荧光定量PCR技术检测其对奶牛乳腺上皮细胞中4F2hc表达的影响;采用雷帕霉素抑制剂抑制mTOR信号通路,使用Western blotting方法检测mTOR信号抑制后奶牛乳腺上皮细胞中4F2hc表达以及乳蛋白合成的变化。结果显示,在泌乳期的奶牛乳腺组织中4F2hc的mRNA和蛋白表达水平均显著或极显著高于干奶期(P0.05,P0.01);在体外培养的奶牛乳腺上皮细胞中添加亮氨酸可以极显著提高乳腺上皮细胞中4F2hc的mRNA和蛋白质表达水平(P0.01);亮氨酸刺激可以激活细胞内的mTOR信号通路(P0.05),而雷帕霉素处理则可以显著抑制mTOR信号分子的磷酸化并极显著抑制亮氨酸诱导的4F2hc的表达(P0.05,P0.01),进而极显著抑制β-Casein的合成(P0.01)。以上研究结果表明,4F2hc基因的表达与奶牛乳腺的泌乳活性之间呈正相关,亮氨酸可以通过激活mTOR信号通路来调节4F2hc基因的表达,进而影响乳蛋白的合成。     

提高荷斯坦奶牛乳蛋白质的几项关键措施

牛奶中蛋白质和脂肪含量是决定牛奶质量的重要指标。乳蛋白是一种营养价值很高的蛋白质，它的氨基酸含量和构成比例基本上与人体所需氨基酸的数量、比例相接近。当今世界上许多国家，在牛奶价格体系中都把乳蛋白的价值放在首位，有的国家乳蛋白和乳脂肪比价甚至达1．5：1。我国新的巴氏杀菌乳标准已把乳蛋白作为一项主要指标列入。作为“南方奶牛之乡”的金华，如何采取有力措施来提高奶牛乳蛋白质含量，具有十分重要的意义。     

必需氨基酸调控奶牛乳腺上皮细胞乳蛋白合成的研究进展

乳蛋白含量的高低是衡量乳品质的重要指标，奶牛乳腺上皮细胞（BMECs）是乳腺合成乳蛋白的基本功能单位。必需氨基酸（EAA）作为乳成分前体物质，其不仅是乳蛋白合成的底物，而且可以作为信号分子调控乳蛋白的合成。本文综述了近年关于EAA对BMECs乳蛋白合成的影响及其潜在的信号通路机制的研究进展，为今后系统研究氨基酸对BMECs乳蛋白合成的调控及提高泌乳奶牛氨基酸转化为乳蛋白的效率提供参考。     

影响奶牛乳蛋白合成的主要营养因素分析

乳蛋白是奶牛乳汁的重要组成成分，它主要通过乳腺组织吸收血液中游离的氨基酸及小分子蛋白质来合成。乳蛋白的合成会受到日粮营养水平、胃肠道微生物、乳腺血流量及血中氨基酸浓度、血中可利用氨基酸比例、氨基酸载体转运效率等多种因素的影响。文章主要从乳蛋白的合成途径、影响乳蛋白合成的因素、乳蛋白合成相关基因表达及乳蛋白合成信号通路的调控四个方面进行阐述，以期通过改善乳腺对氨基酸的有效利用，为提高乳蛋白合成效率、改善乳品质提供科学依据。     

必需氨基酸通过哺乳动物雷帕霉素靶蛋白信号通路调控乳蛋白合成的研究进展

最近的研究表明,必需氨基酸不仅可以作为合成乳蛋白的底物,还可以作为信号分子调控乳蛋白的合成.不同的必需氨基酸通过哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路调控乳蛋白合成的作用也不相同,既包括正调控作用,也包括负调控作用.研究不同必需氨基酸调控乳蛋白合成的分子机制将为提高乳蛋白合成率提供理论基础.本文综述了mTOR信号通路及必需氨基酸通过mTOR信号通路调控乳蛋白的合成的研究进展,为揭示必需氨基酸作为蛋白质合成底物及细胞信号分子在乳蛋白合成过程中的作用机制提供研究方向.     

乳腺内氨基酸调控乳蛋白合成的分子作用机制

作为维持哺乳动物生命活动重要的"生物工厂",乳腺利用从流经血液中摄取的氨基酸等营养物质为底物合成乳蛋白。研究证实,氨基酸还可作为一种信号因子,通过乳腺内多种信号级联传导通路,调控乳蛋白基因的转录及翻译过程,从而影响乳腺中乳蛋白的合成。酪氨酸蛋白激酶-信号转导子和转录激活子(JAK-STAT)信号通路和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(m TOR)信号通路是乳蛋白基因转录和翻译过程中的主要调控路径。本文综述了乳腺JAKSTAT和m TOR信号通路的分子机制及氨基酸通过这些通路调控乳蛋白合成的研究进展,旨在进一步阐明氨基酸调控乳蛋白合成的作用机理。     

营养素和催乳激素通过哺乳动物雷帕霉素靶点调控乳蛋白的合成（摘要）

研究结果表明,营养和内分泌系统影响奶牛乳腺内乳蛋白的翻译过程,但其分子机制还不是很清楚。因此,本试验旨在研究营养素和激素通过哺乳动物雷帕霉素（mTOR）信号路径对乳蛋白合成的影响。氨基酸混合物（AA）、能量底物（葡萄糖和醋酸盐）和激素混合物（皮质醇、胰岛素和催乳素）分别或混合添加到培养乳腺腺泡（泌乳奶牛乳腺中分离）的培养媒介中,同时测定乳蛋白合成和mTOR信号路径元件的磷酸化状态。     

脲酶抑制剂对奶牛产奶量和乳成分的影响

奶牛的产奶量和乳品品质受饲料中蛋白质和氨基酸含量以及利用效率等因素的影响，进人奶牛小肠的未降解蛋白质和氨基酸不足是制约奶牛高产和影响乳品品质的主要因素。牛奶价格是肉乳脂和乳蛋白水平来决定的。生产中为提高奶牛产奶量和乳蛋白水平，常采用提高日粮中蛋白质水平的措施，这既降低了奶牛对蛋白质利用效率，     

乳蛋白合成信号通路的研究进展

作者综述了乳蛋白合成信号通路JAK-STAT和mTOR的组成、在合成乳蛋白中的作用和机理,以及激素等对乳蛋白合成信号通路的刺激调控,对近年来JAK-STAT和mTOR通路的相关研究进展进行了综述,为乳蛋白合成信号通路的整体性把握和深入研究奠定了基础。     

奶牛乳腺中4F2hc基因的表达模式及亮氨酸对其表达的调控研究

为了研究4F2hc在奶牛乳腺中的表达模式及调控方式，进一步明确氨基酸在奶牛乳腺上皮细胞中的跨膜转运过程，本研究采用Western blotting和实时荧光定量PCR技术检测了4F2hc在泌乳期和干奶期奶牛乳腺组织中的表达变化；在体外培养的泌乳期奶牛乳腺上皮细胞中添加亮氨酸，采用Western blotting和实时荧光定量PCR技术检测其对奶牛乳腺上皮细胞中4F2hc表达的影响；采用雷帕霉素抑制剂抑制mTOR信号通路，使用Western blotting方法检测mTOR信号抑制后奶牛乳腺上皮细胞中4F2hc表达以及乳蛋白合成的变化。结果显示，在泌乳期的奶牛乳腺组织中4F2hc的mRNA和蛋白表达水平均显著或极显著高于干奶期（P<0.05，P<0.01）；在体外培养的奶牛乳腺上皮细胞中添加亮氨酸可以极显著提高乳腺上皮细胞中4F2hc的mRNA和蛋白质表达水平（P<0.01）；亮氨酸刺激可以激活细胞内的mTOR信号通路（P<0.05），而雷帕霉素处理则可以显著抑制mTOR信号分子的磷酸化并极显著抑制亮氨酸诱导的4F2hc的表达（P<0.05，P<0.01），进而极显著抑制β-Casein的合成（P<0.01）。以上研究结果表明，4F2hc基因的表达与奶牛乳腺的泌乳活性之间呈正相关，亮氨酸可以通过激活mTOR信号通路来调节4F2hc基因的表达，进而影响乳蛋白的合成。     

亮氨酸对κ-酪蛋白合成的影响及相关信号通路的研究

本研究旨在探讨其他氨基酸缺乏条件下补充亮氨酸对奶牛乳腺上皮细胞κ-酪蛋白基因表达和蛋白合成以及细胞增殖的影响,并从mRNA水平探究mTOR信号通路介导的蛋白质合成的重要性。处理组1在对照组(稀释100倍的培养基)的基础上补充亮氨酸,处理组2在处理组1的基础上添加mTOR信号通路上游抑制剂,分别采用RT-qPCR技术和ELISA法测定基因的相对表达量和蛋白合成量,CCK-8法测定细胞增殖。结果表明:亮氨酸显著促进了κ-酪蛋白基因表达和蛋白合成(P<0.05),而添加抑制剂极显著降低了这种作用(P<0.01);各处理对蛋白质合成信号通路相关基因mTOR、S6K1、4EBP1、eIF4E、eEF2相对表达量均有一定影响;抑制剂能显著抑制细胞增殖(P<0.05)。结果提示,补充亮氨酸能显著促进κ-酪蛋白的合成,这可能与mTOR信号通路介导蛋白质合成有关,此外,mTOR信号通路也可调控奶牛乳腺上皮细胞的增殖。