本文關(guān)鍵詞：必需氨基酸調(diào)節(jié)奶牛乳腺合成乳蛋白和乳脂肪的作用機(jī)制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《浙江大學(xué)》 2015年

必需氨基酸調(diào)節(jié)奶牛乳腺合成乳蛋白和乳脂肪的作用機(jī)制

李珊珊  

【摘要】：本研究以奶牛乳腺細(xì)胞和組織為模型,研究必需氨基酸比例(Lys與Thr, His和Val的比例)對乳蛋白和乳脂肪合成的影響及其調(diào)節(jié)機(jī)制,為定向調(diào)控乳蛋白和乳脂肪合成,改善乳品質(zhì)提供理論基礎(chǔ)。1、氨基酸配比對奶牛乳腺合成乳蛋白的影響1.1氨基酸配比對奶牛乳腺合成乳蛋白的影響為了研究氨基酸配比對mTOR信號通路和奶牛乳腺合成乳蛋白的影響。本試驗(yàn)采用qPCR和Western-blot方法,測定了乳蛋白合成信號通路相關(guān)基因在轉(zhuǎn)錄和翻譯水平的表達(dá)情況。試驗(yàn)處理為：1)最優(yōu)氨基酸比例(OPAA; Lys:Met 2.9:1; Thr:Phe,1.05:1; Lys:Thr,1.8:1; Lys:His,2.38:1; Lys:Val,1.23:1)加mTOR抑制劑雷帕霉素組(OPAARMC,對照)；2) OPAA; 3) 2.1:1 Lys:Thr (LT2.1);4) 1.3:1 Lys:Thr (LT1.3); 5) 3.05:1 Lys:His(LH3.0); 6) 1.62:1 Lys:Val (LV1.6)。乳腺細(xì)胞在以上處理中孵育12h。OPAA組上調(diào)了SLC1A5, SLC7A5, RPS6KB1的基因表達(dá),下調(diào)了IRS1, AKT3, TSC2, EEF1A1和EEF2的基因表達(dá)。LT2.1,LT1.3和LH3.0組均增加了SLC1A5, SLC7A5, SLC2A1, SLC2A8, STAT5B和RPS6KB1的基因表達(dá),并減少了TSC2和EEF1A1的表達(dá)。LV1.6組與LT2.1, LT1.3和LH3.0組對SLC1A5, SLC7A5, SLC2A1, SLC2A8, STAT5B和RPS6KB1的基因表達(dá)具有相似的影響。此外,LV1.6組與OPAA和OPAARMC組相比,顯著增加了mTOR的基因表達(dá)。然而,與OPAA組和OPAARMC組相比,LV1.6組上調(diào)了TSC1和TSC2,下調(diào)了EIF4EBP1的基因表達(dá)。與OPAARMC組相比,OPAA和LT1.3組增加了mTOR和S6K1的磷酸化。OPAA, LT1.3, LT2.1, LH3.0,和LV1.6組均顯著增加了rpS6的磷酸化。并且,OPAA組顯著增加了p-酪蛋白的表達(dá),磷酸化的mTOR, S6K1和rpS6與p-酪蛋白具有顯著的正相關(guān)。因此,OPAA組能夠通過mTOR信號通路促進(jìn)乳蛋白的合成。1.2 mTOR信號通路在氨基酸介導(dǎo)的乳蛋白合成中的作用研究為了深入研究必需氨基酸對乳蛋白合成信號通路的調(diào)節(jié)機(jī)制,本試驗(yàn)檢測了無必需氨基酸,添加必需氨基酸和蘇氨酸對mTOR和乳蛋白的表達(dá)調(diào)控,以及無必需氨基酸,添加必需氨基酸和蘇氨酸情況下對S6K1,4EBP1表達(dá)的影響。結(jié)果表明,添加必需氨基酸能顯著增加mTOR和β-酪蛋白的表達(dá),并且S6K1和4EBP1的表達(dá)也顯著增加。進(jìn)一步添加mTOR的抑制劑雷帕霉素或者通過mTOR siRNA的方法抑制mTOR的活性,檢測其對β-酪蛋白,S6K1,4EBP1表達(dá)的影響。結(jié)果顯示,抑制mTOR活性,無必需氨基酸,添加必需氨基酸組β-酪蛋白表達(dá)顯著下降,且S6K1,4EBP1的表達(dá)也顯著降低。因此,必需氨基酸可以通過激活mTOR信號通路的方式促進(jìn)乳蛋白的合成,在此過程中,S6K1,4EBP1是mTOR的直接作用效應(yīng)元件。2、氨基酸配比對奶牛乳腺合成乳脂肪的影響2.1氨基酸配比對奶牛乳腺合成乳脂肪的影響為了研究氨基酸配比對奶牛乳腺合成乳脂肪的影響。本試驗(yàn)采用qPCR和Western-blot方法,測定了乳脂肪合成信號通路相關(guān)基因在轉(zhuǎn)錄水平的表達(dá)情況。試驗(yàn)處理為：1)最優(yōu)氨基酸比例(OPAA; Lys:Met 2.9:1; Thr:Phe,1.05:1; Lys:Thr, 1.8:1; Lys:His,2.38:1; Lys:Val,1.23:1)加mTOR抑制劑雷帕霉素組(OPAARMC,對照)；2) OPAA; 3) 2.1:1 Lys:Thr(LT2.1); 4) 1.3:1 Lys:Thr(LT1.3); 5) 3.05:1 Lys:His(LH3.0); 6) 1.62:1 Lys:Val (LV1.6)。乳腺細(xì)胞在以上處理中孵育12h。與OPAARMC組相比,LT2.1,LT1.3,LH3.0和LV1.6組顯著上調(diào)了ACSS2,FABP3, ACACA, FASN, SCD, LPIN1, INSIG1, SREBF1, PPARD和NR1H3的mRNA表達(dá)水平。LV1.6組顯著上調(diào)了ACSL1, DGAT1, RXRA,下調(diào)了PPARG的mRNA表達(dá)水平。盡管OPAA組對PPARG沒有顯著的影響,但是OPAA組顯著增加了ACSS2, FABP3, ACACA, FASN, SCD, LPIN1, INSIG1,和SREBF1的mRNA表達(dá)�；蚓W(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果表明,必需氨基酸比例可能通過SREBF1和PPARG調(diào)節(jié)乳脂肪的合成。因此,必需氨基酸在促進(jìn)脂肪基因網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)乳脂肪合成方面具有重要作用。2.2. mTOR調(diào)節(jié)氨基酸介導(dǎo)的乳脂肪合成信號通路。前期試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)必需氨基酸可以影響乳脂肪合成信號通路的基因網(wǎng)絡(luò),為了揭示必需氨基酸對乳蛋白合成信號通路的調(diào)節(jié)機(jī)制,本試驗(yàn)檢測了無必需氨基酸,添加必需氨基酸和蘇氨酸對SREBP1和PPARG的表達(dá)調(diào)控,以及無必需氨基酸,添加必需氨基酸和蘇氨酸情況下對脂肪酸從頭合成和轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因(ACACA, FASN, FABP3)和甘油三酯合成相關(guān)基因LPDSf1表達(dá)的影響。結(jié)果顯示,添加必需氨基酸能顯著增加轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子SREBP1和PPARG的表達(dá),以及脂肪酸從頭合成關(guān)鍵酶(ACACA和FASN),脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白FABP3,以及甘油三酯合成相關(guān)酶LPIN1的mRNA豐度。在必需氨基酸添加的基礎(chǔ)上,抑制mTOR的活性,可以顯著降低PPARG和SREBP1的表達(dá),同時(shí),也可顯著降低ACACA, FASN, FABP3和LPIN1的表達(dá)。因此,必需氨基酸可以通過激活mTOR信號通路的方式促進(jìn)轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子SREBP1和PPARG的表達(dá),在此過程中, ACACA, FASN, FABP3和LPIN1可能是mTOR的間接作用效應(yīng)元件。表明必需氨基酸可能通過mTOR調(diào)節(jié)SREBP1,進(jìn)而在脂肪酸或甘油三酯合成中發(fā)揮作用。綜上所述,最優(yōu)比例的必需氨基酸添加可顯著促進(jìn)乳蛋白的合成。在奶牛乳腺合成β-酪蛋白過程中,最優(yōu)比例的必需氨基酸除自身作為底物參與乳蛋白合成外,可能還通過促進(jìn)mTOR的磷酸化,激活mTOR信號通路發(fā)揮作用。此外,最優(yōu)比例的必需氨基酸激活：mTOR后,可通過mTOR-SREBP1的調(diào)節(jié)作用,在脂肪酸和甘油三酯合成過程中起到重要作用。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S823
【目錄】：

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