调控乳蛋白合成信号通路的研究进展

本文概述了JAK-STAT、mTOR和GCN2-eIF2a信号通路的组成,以及其在乳蛋白合成过程中进行的调控作用和机理,对近些年来关于JAK-STAT、mTOR以及GCN2-eIF2a信号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研究提供了理论基础。     

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.     

胰岛素对奶牛乳腺上皮细胞酪蛋白合成调节机理的研究

本文旨在通过在培养液中添加不同浓度胰岛素(INS),研究其对奶牛乳腺上皮细胞中αs1-酪蛋白(CSN1S1)基因、雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路及Janus激酶-信号传导和转录活化因子(JAK-STAT)信号通路相关基因表达的影响。试验选用中国荷斯坦奶牛的乳腺上皮细胞进行体外培养,在无血清无激素的培养基中分别添加0(对照)、2.5、25.0、250.0、5 000.0ng/mL INS,利用实时荧光定量PCR方法检测CSN1S1基因、mTOR和JAK-STAT信号通路中相关基因表达量。结果表明:与0ng/mL组相比,添加不同浓度的INS后均能提高CSN1S1、短型催乳素受体(S-PRLR)及mTOR信号通路中上游蛋白激酶B(PKB)、mTOR和下游真核翻译起始因子4E结合蛋白1(4E-BP1)基因表达量,并且能够增加JAK-STAT信号通路中Janus激酶2(JAK2)和信号转导和转录激活因子5A(STAT5 A)基因表达量,当INS浓度为25.0ng/mL时各正向调节基因表达量最高。此结果提示,添加外源INS能提高奶牛乳腺上皮细胞CSN1S1基因表达量,其作用机理:一是添加INS后能够促进激素受体基因的表达,进而促进转录的启动;二是促进乳蛋白合成的mTOR和JAK-STAT信号通路中各正向调节基因的表达,进而使CSN1S1等乳蛋白合成基因能高水平表达,为进一步通过翻译水平增加乳蛋白的合成奠定了物质基础。     

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。     

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。     

mTOR上游信号对乳蛋白合成作用机制研究进展

牛乳中的蛋白质是反映牛奶质量的重要指标之一,其含量高低决定了牛奶的营养特性和经济价值。乳蛋白含有人体生长发育的一切必需氨基酸和其他氨基酸,其消化率远比植物蛋白质高,而且牛乳中的酪蛋白具有较强的抗变异能力,能减少癌变。我国奶牛单产差异逐步缩小,但是与世界奶牛养殖发达国家相比,牛奶中蛋白质含量差距仍然较大。因此,提高乳中蛋白质含量成为我国奶业面临的重要挑战。蛋白质的合成与哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路密切相关,特别是激素、氨基酸、能量等因子作为mTOR信号通路的上游信号参与乳蛋白合成,因此文章分别对这三种因子影响mTOR信号通路进而调控蛋白质合成过程进行了详细综述,揭示了这三种因子对牛乳中乳蛋白的影响,以期在细胞领域对奶牛有关蛋白质的合成研究提供一些理论参考。     

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。     

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。     

乳腺对氨基酸的摄取及其调控机制研究进展

乳蛋白是乳中重要的营养成分之一,超过90％的乳蛋白是乳腺利用从血液中摄取的氨基酸从头合成,因此在保证氨基酸充足供给的前提下,乳腺对氨基酸摄取率的高低是影响乳蛋白产量的关键因素.血液中的氨基酸不能自由扩散进出乳腺,需要由乳腺上皮细胞膜上特异的氨基酸转运载体(AAT)协助完成.而乳腺AAT活性受到营养物质和激素水平的调节,...     

Research Progress on Milk Protein Synthesis Regulated by Amino Acids in the Mammary Gland and Its Molecular Mechanism in Dairy Cows

Milk proteins have great nutritional value,rich contain and balanced profile of amino acid,which provide nearly all the essential amino acids for the human body.However more than 90% of milk proteins are synthesed by the amino acids in the mammary gland.Furthermore,the amino acid is not only funcion as the substrates of milk protein synthesis,but also as the signaling molecules to regulate milk protein sysnthesis through mammalian target of rapamycin (mTOR) signaling pathways.It is essential to further study milk protein synthesis regulated by amino acids in the mammary gland and the molecular mechanism in dairy cows.The paper reviewed the supply of amino acids,metabolism of amino acids by mammary gland,factors affecting amino acid utilization and signal pathway for amino acid regulation in milk protein synthesis.     

The market for amino acids: understanding supply and demand of substrate for more efficient milk protein synthesis

For dairy production systems, nitrogen is an expensive nutrient and potentially harmful waste product. With three quarters of fed nitrogen ending up in the manure, significant research efforts have focused on understanding and mitigating lactating dairy cows' nitrogen losses. Recent changes proposed to the Nutrient Requirement System for Dairy Cattle in the US include variable efficiencies of absorbed essential AA for milk protein production. This first separation from a purely substrate-based system, standing on the old limiting AA theory, recognizes the ability of the cow to alter the metabolism of AA. In this review we summarize a compelling amount of evidence suggesting that AA requirements for milk protein synthesis are based on a demand-driven system. Milk protein synthesis is governed at mammary level by a set of transduction pathways, including the mechanistic target of rapamycin complex 1(mTORC1), the integrated stress response(ISR), and the unfolded protein response(UPR). In tight coordination, these pathways not only control the rate of milk protein synthesis, setting the demand for AA, but also manipulate cellular AA transport and even blood flow to the mammary glands, securing the supply of those needed nutrients. These transduction pathways, specifically mTORC1, sense specific AA, as well as other physiological signals, including insulin, the canonical indicator of energy status. Insulin plays a key role on mTORC1 signaling, controlling its activation, once AA have determined mTORC1 localization to the lysosomal membrane.Based on this molecular model, AA and insulin signals need to be tightly coordinated to maximize milk protein synthesis rate. The evidence in lactating dairy cows supports this model, in which insulin and glucogenic energy potentiate the effect of AA on milk protein synthesis. Incorporating the effect of specific signaling AA and the differential role of energy sources on utilization of absorbed AA for milk protein synthesis seems like the evident following step in nutrient requirement systems to further improve N efficiency in lactating dairy cow rations.     

隐性乳房炎奶牛乳蛋白含量降低的信号转导机制探讨

乳蛋白是决定牛奶营养品质的主要乳成分之一,具有较高的营养价值,含有人体几乎所有的必需氨基酸。乳蛋白含量和组成受多种因素的影响,除品种、胎次、环境、奶牛泌乳阶段、饲粮组成与营养水平外,疾病也是影响乳汁中乳蛋白含量和组成的重要因素。其中,奶牛隐性乳房炎可以引起乳汁中乳蛋白含量的降低。本文主要探讨乳蛋白的合成机理及隐性乳房炎时乳蛋白含量降低的信号转导机制,旨在为研究在奶牛患隐性乳房炎条件下提高乳蛋白含量的方法提供一些思路和参考。     

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。     

奶牛乳糖合成及泌乳相关基因和细胞信号通路的研究进展

乳糖是乳中的特有成分,与产奶量密切相关。影响牛奶中乳糖合成的因素很多,作者主要综述与其相关基因,包括乳腺葡萄糖转运蛋白、细胞内催化乳糖合成的酶类、与泌乳和乳糖合成相关的激素(胰岛素、催乳素、生长激素、糖皮质激素、瘦素)、细胞因子(IGF-Ⅰ、IGF-Ⅱ、EGF)及其主要的信号传导通路的研究进展。