腺苷酸活化蛋白激酶/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白信号通路介导能量和必需氨基酸调控乳蛋白合成

乳蛋白合成是以必需氨基酸为底物的耗能过程。腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)是AMPK信号通路的重要分子;可通过感受细胞能量状态的方式来维持能量平衡,从而为乳蛋白合成提供充足的能量。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(m TOR)是AMPK信号通路重要的下游靶点;必需氨基酸主要以m TOR介导的信号通路调控乳蛋白合成。本文主要综述了能量和必需氨基酸通过AMPK/m TOR信号通路对乳蛋白合成调控的研究进展,旨在进一步阐明能量和必需氨基酸对乳蛋白合成调控的作用机理。     

热应激通过诱导奶牛乳腺细胞凋亡减少乳蛋白

本试验旨在研究热应激时乳蛋白含量和产量降低与泌乳相关激素、乳蛋白合成相关信号通路及乳腺细胞凋亡的关系,并揭示热应激引起乳蛋白含量和产量下降的原因。选取4头泌乳日龄、体重、产奶量相近的经产健康荷斯坦奶牛作为试验动物。采取2×2交叉试验设计,试验共2期,每期18 d(其中预试期和试验期各9 d),2期之间间隔30 d。预试期为热中性环境,自由采食。试验期奶牛随机分为2组(n=2),分别为热应激组和配对限饲组。结果表明:1)热应激显著降低了乳蛋白的含量和产量(P0.05)。2)热应激对酪氨酸激酶(JAK)-信号转导及转录激活因子(STAT)信号通路及κ-酪蛋白(CSN3)基因表达量没有显著影响(P0.05)。3)热应激显著增加了哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(m TOR)信号通路中的m TOR的基因表达量(P0.05),且有增加核糖体S6蛋白激酶(S6K1)基因表达量的趋势(0.05≤P0.10)。4)热应激增加了乳腺细胞中与细胞凋亡相关的半胱氨酸蛋白酶3(CASP3)、环氧合酶-2(COX2)基因的表达量(P0.05),且有增加B淋巴细胞瘤-2相关X蛋白(BAX)基因表达量的趋势(0.05≤P0.10)。综合可知,热应激可能并不是通过调控单个乳腺细胞合成乳蛋白的能力来影响乳蛋白的含量和产量,而是通过诱导乳腺细胞的凋亡,减少可用于乳蛋白合成的乳腺细胞的数量来影响的。     

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,当乳腺感知到营养物质和激素水平变化的信号,能够通过激活或抑制以哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物1(mTORC1)和一般性调控阻遏蛋白激酶2(GCN2)为核心的2条信号通路的活性,进而影响AAT活性,调节乳腺对氨基酸的摄取。本文主要从乳腺AAT的分类和功能、影响乳腺摄取氨基酸的主要因素以及调控乳腺氨基酸摄取的信号通路机制3个方面作一综述,旨在从氨基酸摄取的角度为提高乳蛋白的合成提供参考。     

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。     

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。     

氨基酸影响奶牛乳腺内乳脂合成的机理

乳蛋白前体物主要有游离氨基酸和小肽等。氨基酸不仅能影响乳腺内乳蛋白的合成,而且对乳脂的合成起一定的调控作用。本文主要阐述了氨基酸在乳脂合成过程中的调节作用,并从乳腺对乳脂前体物的摄取规律、乳脂合成相关基因表达、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白和腺苷酸活化蛋白激酶信号通路的角度综述了氨基酸对乳脂合成的可能机理,为进一步研究乳脂合成机理及改进牛奶营养品质提供理论依据。     

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。     

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。     

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。     

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.     

牛乳腺上皮细胞SNAT2对氨基酸调节乳合成的影响

试验旨在研究氨基酸转运体钠离子依赖的中性氨基酸转运蛋白（the sodium-dependent neutral amino acid transporter 2,SNAT2）在牛乳腺上皮细胞（bovine mammary epithelial cell,BMEC）中对氨基酸调节乳合成的影响。利用组织块法成功培养原代BMEC,添加不同氨基酸（蛋氨酸（Met）、赖氨酸（Lys）和亮氨酸（Leu）刺激BMEC后,通过实时荧光定量PCR、Western blotting技术和甘油三酯试剂盒检测SNAT2、酪蛋白（β-casein）基因的表达量和BMEC培养液上清甘油三酯的分泌量;将N-flag-SNAT2真核表达载体及SNAT2 siRNA分别转入细胞中进行SNAT2基因的过表达和敲低试验;通过Western blotting和甘油三酯试剂盒分别检测SNAT2、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（the mammalian target of rapamycin,mTOR）、β-casein蛋白表达量和BMEC培养液上清的甘油三酯含量。结果显示,3种氨基酸（Met、Lys、Leu）均能显著促进BMEC分泌乳蛋白和乳脂,并激活mTOR信号途径,其中Met、Lys还能够显著上调SNAT2基因表达;SNAT2能够正向调节BMEC乳蛋白和乳脂肪的合成,并激活mTOR信号通路,说明氨基酸激活mTOR信号通路是通过SNAT2基因介导完成的,进而调节了BMEC乳蛋白和乳脂肪合成。     

Effect of interaction between leucine and acetate on the milk protein synthesis in bovine mammary epithelial cells

The interaction between Leucine (Leu) and acetate affecting milk protein synthesis in the bovine mammary epithelial cells (BMECs), and underlying the molecular mechanisms are not well understood. The objectives of this study were to investigate the effect of Leu, acetate, and their interaction on the expression of genes involved in milk protein synthesis, and JACK2/STAT5, mTOR and AMP‐activated protein kinase (AMPK) signaling pathway. The study was a 2 × 6 factorial arrangement with treatments: Leu concentration (0.45 and 1.8 mM) and acetate concentration (0, 4, 6, 8, 10, and 12 mM). The results showed that 1.8 mM Leu or 8–10 mM acetate had positive effect on ATP content, the expression of casein genes, JACK2/STAT5 and phosphorylation of mTOR pathway, but reduced AMPK phosphorylation. Leu at 1.8mM had a positive effect on the up‐regulation of acetate on ATP content, the expression of CSN1S1, CSN2, CSN3, and JACK2, the expression and phosphorylation of eukaryotic initiation factor 4E, p70 ribosomal protein S6 kinase‐1, and mTOR, but reducing AMPK phosphorylation. The results suggest that acetate, Leu, and their interaction have effect on milk protein synthesis through the JACK2/STAT5, mTOR, and AMPK pathway. Acetate addition up‐regulated the effect of Leu on milk protein synthesis, and Leu facilitated the up‐regulation of acetate on milk protein synthesis through these pathways.     

脂多糖对泌乳奶牛乳中氨基酸组成及蛋白质代谢相关基因表达的影响

本试验旨在通过半体内和体外试验研究灌注脂多糖(lipopolysacchride,LPS)对泌乳奶牛乳中氨基酸组成和蛋白质代谢相关基因表达的影响。半体内试验选用6头经产的荷斯坦奶牛[泌乳天数为(186±30)d],随机分为对照组和试验组,每组3头。采用交叉试验设计,每期正试期7 d,间隔期14 d;试验组阴外动脉灌注LPS(大肠杆菌型O111∶B4,0.01μg/kg),对照组阴外动脉灌注生理盐水。体外试验以乳腺上皮细胞为模型,基础培养基中LPS添加水平分别为0、0.1和10.0 ng/mL,培养24 h后,采用实时定量-PCR(qRT-PCR)法检测目的基因的相对表达水平。结果表明,阴外动脉灌注LPS后,乳中必需氨基酸、支链氨基酸含量随着灌注时间的增加呈先升高后降低的趋势(P>0.05),灌注后6 h达到最高;乳中非必需氨基酸含量随着灌注时间的增加呈先降低后升高的趋势(P>0.05),灌注后6 h达到最低。LPS提高了乳腺上皮细胞中p70核糖体蛋白S6激酶-1(S6K1)和真核起始因子4E结合蛋白-1(4EBP1)mRNA的表达水平(P>0.05),且具有剂量效应。LPS对雷帕霉素靶点(mTOR)、Janus激酶2(JAK2)mRNA表达水平影响差异不显著(P>0.05),但有提高的趋势。与对照组相比,LPS显著提高了信号转导和转录激活因子5(STAT5)mRNA表达水平(P<0.05)。综上所述,LPS通过干扰mTOR通路和JAK2/STAT5通路影响了乳蛋白及氨基酸组成。     

丁酸对乳腺组织基因表达的调控作用及其机制

丁酸是重要的短链脂肪酸,可作为信号分子结合其受体在机体发挥一些重要的生理作用,如调节乳腺、肝脏及脂肪组织的脂质代谢。丁酸的作用机制是多方面的,其中许多机制与其参与基因表达的调控作用有关。丁酸不仅调节某一个基因的表达,还参与信号通路及基因网络的调节。本文综述了丁酸作为重要的乳成分合成前体物、组蛋白去乙酰酶(DHAC)抑制剂、G蛋白偶联受体的配体对乳腺组织基因表达的调控作用及其相关机制。