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赖氨酸影响奶牛乳蛋白合成的分子机制

动物营养学报 2023年第11期35卷 6880-6887页

作者：韩冰清刘红云浙江大学动物科学学院奶业科学研究所杭州310058

乳蛋白是评价牛奶质量的重要指标。在以玉米为基础饲粮的奶牛的乳蛋白合成过程中,赖氨酸(Lys)既是限制性氨基酸又是必需氨基酸,发挥着重要调控作用。Lys可提高奶牛泌乳性能、维持乳腺健康,但目前Lys调控乳蛋白合成的详细分子机制尚不清... 详细信息

乳蛋白是评价牛奶质量的重要指标。在以玉米为基础饲粮的奶牛的乳蛋白合成过程中,赖氨酸(Lys)既是限制性氨基酸又是必需氨基酸,发挥着重要调控作用。Lys可提高奶牛泌乳性能、维持乳腺健康,但目前Lys调控乳蛋白合成的详细分子机制尚不清楚。本文综述了Lys影响奶牛泌乳性能特别是乳蛋白合成的研究进展,并介绍了Lys影响奶牛乳蛋白合成的可能机制,为完善奶牛泌乳营养精准调控策略提供理论参考。

关键词：赖氨酸奶牛乳蛋白合成信号通路分子机制

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热应激对奶牛乳蛋白合成的影响机制

中国畜牧杂志 2023年第4期59卷 63-68页

作者：吕美刘红云浙江大学动物科学学院浙江杭州310058

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... 详细信息

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。

关键词：热应激奶牛乳蛋白合成生理代谢信号通路

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影响奶牛乳蛋白合成的主要营养因素分析

饲料工业 2023年第5期44卷 84-88页

作者：仝钰洁魏勇马晓姣施炜涛蒋文谢乐文邵伟新疆农业大学动物科学学院新疆乌鲁木齐830052 新疆天润乳业股份有限公司新疆乌鲁木齐830023

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... 详细信息

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。

关键词：奶牛乳蛋白合成氨基酸基因表达信号通路

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小肽调控奶牛乳腺乳蛋白合成的作用机制

动物营养学报 2020年第5期32卷 1989-1996页

作者：付琳张丽王高富董贤文重庆市畜牧科学院荣昌402460

小肽作为乳蛋白合成的前体物之一,已证明其具有促进乳蛋白合成的功能,但其调控乳蛋白合成的潜在机制尚未明确。本文主要从小肽对乳蛋白合成的影响、小肽的吸收与降解以及小肽调控乳蛋白合成的机制3个层面,综述小肽调控奶牛乳腺乳蛋白合... 详细信息

小肽作为乳蛋白合成的前体物之一,已证明其具有促进乳蛋白合成的功能,但其调控乳蛋白合成的潜在机制尚未明确。本文主要从小肽对乳蛋白合成的影响、小肽的吸收与降解以及小肽调控乳蛋白合成的机制3个层面,综述小肽调控奶牛乳腺乳蛋白合成的作用机制,以期为奶牛乳蛋白合成的机制研究提供更多的理论依据。

关键词：奶牛乳腺小肽乳蛋白合成机制

无乳链球菌通过抑制酪氨酸激酶/信号转导及转录激活因子和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白信号通路影响奶牛乳腺上皮细胞乳蛋白的合成

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动物营养学报 2019年第8期31卷 3706-3718页

作者：杨德莲童津津孙铭维张婕张华熊本海蒋林树奶牛营养学北京市重点实验室北京农学院动物科技学院北京102206 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所北京100193

本试验旨在研究无乳链球菌(GBS)对奶牛乳腺上皮细胞(BMECs)乳蛋白合成的影响机理。试验用不同浓度GBS[感染复数(MOI)分别为100、50、10]感染BMECs 1、2、4、6、8、12、18、24 h,每个时间点都设立相应的空白对照,采用乳酸脱氢酶(LDH)试... 详细信息

本试验旨在研究无乳链球菌(GBS)对奶牛乳腺上皮细胞(BMECs)乳蛋白合成的影响机理。试验用不同浓度GBS[感染复数(MOI)分别为100、50、10]感染BMECs 1、2、4、6、8、12、18、24 h,每个时间点都设立相应的空白对照,采用乳酸脱氢酶(LDH)试剂盒、扫描电镜以及流式细胞术等方法检测GBS对BMECs活性、形态及凋亡的影响;采用反转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)和Western blot检测β-酪蛋白及乳蛋白合成相关基因的mRNA和蛋白表达量。结果表明:1)GBS对BMECs的毒性作用具有明显的时间、剂量依赖性,即随着感染时间的延长、细菌浓度的升高,LDH释放量显著或极显著高于对照组(P蛋白以及正调控乳蛋白表达基因酪氨酸激酶2(JAK2)、信号转换及转录激活因子5a(STAT5a)、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶1(AKT1)、核糖体蛋白S6(sRPS6)、催乳素受体(PRLR)、est结构域转录因子5(ELF5)mRNA表达量极显著下降(P蛋白1(EIF4EBP1)mRNA表达量极显著上升(P蛋白、STAT5a、磷酸化-信号转导及转录激活因子5a(p-STAT5a)、mTOR、磷酸化-哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(p-mTOR)、AKT1蛋白表达量极显著下降(P蛋白激酶1(p-AKT1)蛋白表达完全受到抑制。在感染8 h时,GBS完全抑制了β-酪蛋白、STAT5a、p-STAT5a、mTOR、p-mTOR、AKT1、p-AKT1的蛋白表达。由此可见,GBS能够损伤BM ECs的形态结构,促进细胞凋亡,降低细胞活性,从而影响细胞的正常生理功能,此外,GBS抑制BMECs乳蛋白的合成,主要通过抑制JAK/STAT、mTOR信号通路发挥作用。

关键词：无乳链球菌奶牛乳腺上皮细胞乳蛋白合成信号通路

不同浓度亚油酸对二维和三维培养模式下奶牛乳腺上皮细胞形态及乳蛋白合成相关基因表达的影响

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动物营养学报 2019年第10期31卷 4667-4674页

作者：邢媛媛李大彪李子南金亚亚内蒙古农业大学动物科学学院

本试验旨在研究不同浓度亚油酸(LA)对二维(2D)和三维(3D)培养模式下奶牛乳腺上皮细胞(BMECs)形态及乳蛋白合成相关基因表达的影响。试验采用单因子完全随机试验设计,将P3代的BMECs接种在铺有基质胶(Matrigel)的6孔板中,培养至第3天时,... 详细信息

本试验旨在研究不同浓度亚油酸(LA)对二维(2D)和三维(3D)培养模式下奶牛乳腺上皮细胞(BMECs)形态及乳蛋白合成相关基因表达的影响。试验采用单因子完全随机试验设计,将P3代的BMECs接种在铺有基质胶(Matrigel)的6孔板中,培养至第3天时,然后在培养基中添加不同浓度(0、40和80μmol/L)的LA作用48 h。在2D和3D培养模型的BMECs中添加相同浓度的LA,比较2D和3D培养模型中BMECs的细胞形态,并采用实时荧光定量法测定乳蛋白合成相关基因的表达。结果表明:1)BMECs在2D培养模型中呈现鹅卵石的形态,而在3D培养模型中呈现腺泡样结构。2)BMECs中乳蛋白合成相关基因在3D培养模型中的表达量显著高于其在2D培养模型中的表达量(P蛋白(CSN1S1)、信号转导转录激活因子5(STAT5A)、真核翻译启始因子4E结合蛋白1(EIF4EBP1)和核糖体p70s6激酶(RPS6K1)的基因表达量在2D和3D培养模型中的变化趋势一致,而κ-酪蛋白(CSN3)、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)和丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(AKT1)的基因表达量在2D和3D培养模型中却呈现相反的趋势。综上,对于CSN3、mTOR和AKT1的基因表达量的研究,3D培养模型为更适宜的模型。

关键词：奶牛三维细胞培养模型亚油酸乳蛋白合成

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乳蛋白合成的信号通路与营养调控

畜牧与兽医 2014年第6期46卷 133-136页

作者：曹洋艾阳张源淑南京农业大学农业部动物生理生化重点开放实验室江苏南京210095

乳蛋白是衡量乳品质高低的重要指标之一。研究乳腺合成乳蛋白的机理,探索奶牛将摄入的营养物质转化成乳蛋白的代谢过程及对关键基因的调控作用,已为提高乳品质提供了新的思路。本文从日粮蛋白质、能量、氨基酸、维生素等营养素的角度,... 详细信息

乳蛋白是衡量乳品质高低的重要指标之一。研究乳腺合成乳蛋白的机理,探索奶牛将摄入的营养物质转化成乳蛋白的代谢过程及对关键基因的调控作用,已为提高乳品质提供了新的思路。本文从日粮蛋白质、能量、氨基酸、维生素等营养素的角度,结合相关的信号通路关键基因,综述了营养素对乳蛋白合成的调节作用,为利用日粮营养素对乳蛋白合成的调节研究提供理论基础。

关键词：乳蛋白合成信号通路营养调控

激活转录因子4与哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物1互作调控奶牛乳蛋白合成的研究进展

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动物营养学报 2024年第2期36卷 728-736页

作者：程凤琦卜登攀徐连彬青岛农业大学动物科技学院青岛266109 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所动物营养学国家重点实验室北京100193

随着国家“双碳”战略的实施,泌乳奶牛的饲粮氮转化效率偏低及由此造成的饲料资源浪费和氮排放增加对我国奶业发展的制约作用日益突出。实际生产中,低蛋白质饲粮基础上补饲特定氨基酸(AA)是提高奶牛饲粮氮转化效率的一项重要举措,但指... 详细信息

随着国家“双碳”战略的实施,泌乳奶牛的饲粮氮转化效率偏低及由此造成的饲料资源浪费和氮排放增加对我国奶业发展的制约作用日益突出。实际生产中,低蛋白质饲粮基础上补饲特定氨基酸(AA)是提高奶牛饲粮氮转化效率的一项重要举措,但指导其应用的理论基础尚不清晰。已有研究表明,AA补充可通过哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物1(mTORC1)通路促进乳蛋白的合成,而AA缺乏则通过激活转录因子4(ATF4)抑制mTORC1的活性,且mTORC1又可作用于ATF4影响AA的转运、代谢和乳蛋白的合成。因此,ATF4与mTORC1之间的相互作用为研究限制性AA在低蛋白质饲粮条件下调控乳蛋白合成的机制提供了重要切入点。本文就ATF4与mTORC1互作在平衡AA供应与乳蛋白合成方面的研究进展进行综述,以期为限制性AA调控乳蛋白合成的途径及奶牛低蛋白质饲粮配制提供一定参考。

关键词：氨基酸供应 ATF4 mTORC1 互作低蛋白质饲粮乳蛋白合成奶牛

14-3-3β调控奶牛乳腺上皮细胞乳蛋白合成的分子机制

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14-3-3β调控奶牛乳腺上皮细胞乳蛋白合成的分子机制

作者：黄冠东北农业大学

学位级别：硕士

奶牛乳腺上皮细胞的增殖和泌乳受多种信号网络的调控,研究泌乳相关的重要功能基因及其调控网络一直是泌乳生物学关注的重点内容。因此,这部分研究将为改善乳品质和提高乳产量提供理论依据。14-3-3蛋白作为一类适配蛋白,是多种重要细胞... 详细信息

奶牛乳腺上皮细胞的增殖和泌乳受多种信号网络的调控,研究泌乳相关的重要功能基因及其调控网络一直是泌乳生物学关注的重点内容。因此,这部分研究将为改善乳品质和提高乳产量提供理论依据。14-3-3蛋白作为一类适配蛋白,是多种重要细胞过程如信号转导、蛋白折叠和降解和细胞周期等的关键调控组分。实验室前期研究奶牛乳腺组织RNA-seq转录组测序中发现,与泌乳晚期相比,14-3-3β基因在泌乳高峰期表达量显著升高。同时有研究表明,小鼠成纤维细胞系NIH-3T3中,14-3-3β与胰岛素样生长因子I受体(Insulin-like growth factor I receptor,IGFIR)相关。IGFIR信号通路在奶牛乳腺发育与泌乳调控中发挥重要作用,提示14-3-3β有可能参与奶牛乳腺泌乳调控。本实验室前期研究还发现,在奶牛泌乳期乳腺上皮细胞中,应激信号通路的重要蛋白激活转录因子4(Activating transcription factor 4,ATF4)与14-3-3β能够相互作用,因此推测14-3-3β可能参与奶牛乳腺上皮细胞应激信号传导。本研究选取14-3-3β为研究对象,以揭示其参与调控奶牛乳腺上皮细胞增殖、乳蛋白合成和细胞应激的分子机制。本研究首先确定奶牛乳腺上皮细胞中14-3-3β在细胞增殖和乳蛋白合成中的作用。应用质谱鉴定和Co-IP技术分析14-3-3β的互作蛋白并验证14-3-3β与IGFIR的互作关系;应用RNAi技术抑制14-3-3β基因表达后,检测IGFIR及其磷酸化蛋白、p-AKT1、p-m TOR、cyclin D1、乳脂和β-酪蛋白表达,并检测细胞增殖和细胞活力;并在14-3-3β基因抑制后添加IGF-I或亮氨酸检测泌乳效应情况,应用q RT-PCR和WB检测IGFIR信号通路泌乳相关基因m RNA和蛋白表达。研究结果表明,14-3-3β与IGFIR存在互作关系,14-3-3β基因抑制后显著降低细胞增殖能力和活力,IGFIR信号通路泌乳相关蛋白表达降低,cyclin D1蛋白表达降低使细胞周期停滞。与单独添加IGF-1或亮氨酸促进泌乳表现相比,在14-3-3β基因抑制后添加IGFI或亮氨酸,IGFIR信号通路泌乳相关基因m RNA和蛋白表达均显著降低,IGF-I或亮氨酸的促进泌乳的作用减弱。以上结果揭示,14-3-3β能够通过IGFIR信号通路介导IGF-I和亮氨酸发挥对泌乳效应的正向调控作用。本研究进一步分析14-3-3β在奶牛乳腺上皮细胞内质网应激和氨基酸饥饿诱导的细胞应激中的调控作用。应用Co-IP技术和质谱鉴定分析出14-3-3β与应激相关蛋白真核细胞起始因子2(Eukaryotic translation initiator factor 2α,e IF2α)和ATF4的互作关系;通过q RT-PCR和WB检测青春期和泌乳期奶牛乳腺组织14-3-3β、e IF2α和ATF4基因m RNA和蛋白表达;检测14-3-3β基因表达抑制后,p-e IF2α、ATF4和CHOP等应激相关蛋白表达;并在14-3-3β基因表达抑制后应用毒胡萝卜素(Thapsigargin,TG)诱导内质网应激反应,或氨基酸饥饿诱导的细胞应激反应,通过q RT-PCR和WB检测e IF2α、ATF4和CHOP等应激相关基因m RNA和蛋白表达。研究结果表明,14-3-3β与e IF2α、ATF4之间存在互作关系,14-3-3β基因抑制后p-e IF2α和ATF4等应激相关蛋白表达降低。与单独应用TG或氨基酸饥饿诱导产生应激反应相比,14-3-3β基因抑制后以TG或氨基酸饥饿诱导应激反应,应激信号通路相关基因m RNA表达上调,而蛋白表达均显著降低,TG或氨基酸饥饿诱导的应激反应显著减弱。研究结果显示,14-3-3β能够通过与e IF2α相互作用,参与调控奶牛乳腺上皮细胞应激反应正常进行。综上所述,14-3-3β通过IGFIR信号通路介导IGF-I和Leu发挥对泌乳效应的正调控作用。14-3-3β通过与e IF2α相互作用是细胞应激反应进行的必要条件,参与调控细胞应激信号传导和调控蛋白质翻译,从而间接对泌乳进行调控。乳蛋白合成受一系列转导途径的调控,包括IGFIR-m TOR机制及细胞应激反应。在14-3-3β参与下,这些途径能够精准调控乳蛋白合成从而确保泌乳的正常进行。这些信号通路之间的相互联系凸显了乳蛋白合成调节的复杂性,合成代谢与分解代谢的协调互作才能维持蛋白质稳态。本研究充分揭示了14-3-3β参与乳腺上皮细胞增殖以及乳蛋白合成调控的分子机制,为奶牛乳腺泌乳调控领域提供了新的实验思路和研究方向。

关键词：奶牛奶牛乳腺上皮细胞乳蛋白合成 14-3-3β IGFIR