程鳳琦 卜登攀 徐連彬

(1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院,青島 266109;2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所,動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100193)

《中國(guó)奶業(yè)質(zhì)量報(bào)告(2021)》指出,到2025年我國(guó)奶業(yè)將實(shí)現(xiàn)全面振興,基本實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化;奶源基地、乳品質(zhì)量和產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力整體水平進(jìn)入世界先進(jìn)行列[1]。蛋白質(zhì)飼料資源供應(yīng)不足是限制我國(guó)畜牧業(yè)發(fā)展的重要因素之一。據(jù)我國(guó)海關(guān)統(tǒng)計(jì),近些年我國(guó)飼用蛋白質(zhì)飼料對(duì)外依存度長(zhǎng)期保持在80%以上,且需求及進(jìn)口價(jià)格一直呈上漲趨勢(shì)[2]。奶牛業(yè)是我國(guó)優(yōu)先發(fā)展的畜牧業(yè),經(jīng)過(guò)改革開(kāi)放以來(lái)的規(guī)模擴(kuò)張和調(diào)整提高2個(gè)發(fā)展階段,已具備向現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型、向世界一流邁進(jìn)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),但我國(guó)奶牛生產(chǎn)效率仍然有提升空間,飼糧氮利用效率僅為發(fā)達(dá)國(guó)家的75%左右[3],進(jìn)一步加劇了蛋白質(zhì)飼料資源的供需矛盾并造成了巨大的環(huán)保壓力。因此,我國(guó)奶業(yè)肩負(fù)著推動(dòng)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的責(zé)任與使命。實(shí)際生產(chǎn)中,低蛋白質(zhì)飼糧基礎(chǔ)上補(bǔ)飼特定氨基酸(amino acid,AA)可提高奶牛的飼糧氮轉(zhuǎn)化效率,但指導(dǎo)其應(yīng)用的理論基礎(chǔ)尚不清晰。已有研究表明,所有AA補(bǔ)充時(shí)可激活哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物1(mammalian target of rapamycin complex 1,mTORC1)通路促進(jìn)乳蛋白的合成,而AA缺乏可通過(guò)激活轉(zhuǎn)錄因子4(activating transcription factor 4,ATF4)抑制mTORC1的活性,提示ATF4與mTORC1之間的互作為研究限制性AA在低蛋白質(zhì)飼糧條件下調(diào)控乳蛋白合成的機(jī)制提供了重要切入點(diǎn)。本文就此相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了綜述,以期為完善奶牛限制性AA理論和指導(dǎo)低蛋白質(zhì)飼糧的配制提供一定參考。

1 低蛋白質(zhì)飼糧添加AA促進(jìn)奶牛乳蛋白合成

與生長(zhǎng)動(dòng)物相比,泌乳奶牛的飼糧氮轉(zhuǎn)化效率偏低。Hristov等[4]根據(jù)846個(gè)生產(chǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)所做的薈萃分析表明,奶牛飼喂17.8%蛋白質(zhì)水平的牧草型飼糧時(shí),飼糧氮利用效率僅為25%。相比發(fā)達(dá)國(guó)家,這一問(wèn)題在我國(guó)奶牛養(yǎng)殖業(yè)中尤為嚴(yán)重。白雪利等[5]在調(diào)查中原地區(qū)25個(gè)奶牛場(chǎng)后發(fā)現(xiàn),飼糧蛋白質(zhì)水平為15%時(shí),飼糧氮利用效率僅為26%,造成了飼料資源的大量浪費(fèi)。影響泌乳奶牛氮利用效率的營(yíng)養(yǎng)因素包括營(yíng)養(yǎng)水平、養(yǎng)分構(gòu)成和能氮平衡[6],其中飼糧蛋白質(zhì)水平的影響不容忽視。大量研究表明,低蛋白質(zhì)飼糧可有效促進(jìn)氮的利用。Liu等[7]研究發(fā)現(xiàn),與高蛋白質(zhì)飼糧相比,泌乳高峰期奶牛飼喂低蛋白質(zhì)飼糧有較高的牛奶蛋白質(zhì)效率和總蛋白質(zhì)效率。AA是蛋白質(zhì)的重要組成部分,也是哺乳動(dòng)物上皮細(xì)胞增殖和酪蛋白質(zhì)合成的調(diào)節(jié)因子[8-9]。一系列奶牛飼喂和灌注試驗(yàn)表明,適度降低飼糧蛋白質(zhì)水平的基礎(chǔ)上添加特定AA可在維持生產(chǎn)性能的前提下提高攝入氮向乳蛋白的轉(zhuǎn)化,從而節(jié)約蛋白質(zhì)飼料資源[10-11]。Haque等[12]發(fā)現(xiàn)證明,降低飼糧蛋白質(zhì)攝入并向十二指腸直接灌注一定比例的組氨酸(histidine,His)、賴氨酸(lysine,Lys)、蛋氨酸(methionine,Met)和亮氨酸(leucine,Leu)可顯著提高泌乳奶牛飼糧氮轉(zhuǎn)化效率。Lee等[13]發(fā)現(xiàn),在降低飼糧蛋白質(zhì)水平的同時(shí),補(bǔ)飼過(guò)瘤胃Met沒(méi)有降低奶牛的產(chǎn)奶量和乳蛋白產(chǎn)量。以上結(jié)果提示,“低蛋白質(zhì)加AA”飼喂策略促進(jìn)飼糧氮的轉(zhuǎn)化,但指導(dǎo)其進(jìn)一步生產(chǎn)應(yīng)用的理論基礎(chǔ)急需闡明。

2 mTORC1

哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)是一種非典型的絲氨酸(serine,Ser)/蘇氨酸(threonine,Thr)蛋白激酶,屬于磷脂酰肌醇-3-激酶相關(guān)蛋白激酶(phosphatidylin-ositol-3-kinase-related protein kinase,PIKK)家族,可對(duì)營(yíng)養(yǎng)水平和生長(zhǎng)信號(hào)做出反應(yīng)。mTOR包括mTORC1和哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物2(mammalian target of rapamycin complex 2,mTORC2)這2種不同蛋白質(zhì)復(fù)合物。其中mTORC1可整合來(lái)自AA、細(xì)胞應(yīng)激、能量狀態(tài)和生長(zhǎng)因子等信號(hào),通過(guò)促進(jìn)合成代謝和抑制分解代謝調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長(zhǎng)與分化[14]。如圖1所示[15],mTORC1由mTOR、哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白調(diào)節(jié)相關(guān)蛋白(Raptor)、40 ku富含脯氨酸的蛋白激酶B底物(proline-rich Akt substrate of 40 ku,PRAS40)、含有DEP結(jié)構(gòu)域的哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白相互作用蛋白(DEP domain containing mTOR interacting protein,Deptor)和哺乳動(dòng)物致死性SEC13蛋白8(mammalian lethal with SEC13 protein 8,mLST8)組成。AA是一類(lèi)調(diào)節(jié)mTORC1信號(hào)通路的信號(hào)分子,具體表現(xiàn)為通過(guò)抑制其下游真核起始因子4E結(jié)合蛋白1(eukaryotic initiation factor 4E binding protein 1,4E-BP1)活性控制翻譯起始效率,通過(guò)刺激真核延伸因子-2(eukaryotic elongation factor-2,eEF-2)蛋白磷酸化水平增加翻譯延伸效率,通過(guò)激活核糖體蛋白S6激酶1(ribosomal protein S6 kinase,S6K1)增強(qiáng)核糖體生物活性[16]。前人研究發(fā)現(xiàn),飼糧蛋白質(zhì)水平和吸收后AA供給變化影響乳腺mTORC1信號(hào)通路和乳蛋白的合成[17-18]。Duan等[19]研究發(fā)現(xiàn),補(bǔ)充Met可能激活mTORC1信號(hào)通路,進(jìn)一步增加奶牛乳腺上皮細(xì)胞(cow mammary epithelial cells,CMECs)中L型氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1(L-type amino acid transporter 1,LAT1)及其相關(guān)蛋白4F2重鏈(4F2 heavy chain,4F2hc)的表達(dá),從而影響乳蛋白的合成。剝奪所有AA或去除Leu或異亮氨酸(isoleucine,Ile)分別影響牛乳腺組織中S6K1蛋白磷酸化和酪蛋白合成[20]。eEF-2也被認(rèn)為受mTOR控制,經(jīng)AA激活后,哺乳動(dòng)物mTORC1的靶標(biāo)磷酸化eEF-2,最終刺激mRNA翻譯起始和伸長(zhǎng)[21],因此eEF-2是乳蛋白合成的一個(gè)重要限制因素[22]。例如培養(yǎng)基中去除所有必需氨基酸(essential amino acid,EAA)增加了牛乳腺組織中eEF-2的磷酸化水平[20]。此外,4E-BP1在Thr37/46位點(diǎn)的磷酸化被認(rèn)為是翻譯起始率的一個(gè)指標(biāo)[23]。4E-BP1的磷酸化還對(duì)多種AA有反應(yīng),例如Ile、Thr和Leu等[24]。進(jìn)一步的分析發(fā)現(xiàn),mTORC1及其下游S6K1和4E-BP1的磷酸化水平與乳蛋白合成速率存在顯著正相關(guān)[25]。以上結(jié)果提示,mTORC1是乳蛋白合成的一個(gè)重要調(diào)控靶點(diǎn)。

Amino acids:氨基酸;GDP:二磷酸鳥(niǎo)苷 guanosine diphosphate;GTP:三磷酸鳥(niǎo)苷 guanosine triphosphate;mTORC1:雷帕霉素靶蛋白質(zhì)復(fù)合物1 mammalian target of rapamycin complex 1;mTOR:哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白 mammalian target of rapamycin;RagA/B、RagC/D:Rag異二聚體的激活形式 Rag heterodimers activation form;Raptor:哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白調(diào)節(jié)相關(guān)蛋白 mammalian target of rapamycin regulatory related protein;Deptor:有DEP結(jié)構(gòu)域的哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白相互作用蛋白 DEP domain containing mTOR interacting protein;mLST8:哺乳動(dòng)物致死性SEC13蛋白8 mammalian lethal with SEC13 protein 8;PRAS40:40 ku富含脯氨酸的蛋白激酶B底物 proline-rich Akt substrate of 40 ku;4E-BP:真核起始因子4E結(jié)合蛋白 eukaryotic initiation factor 4E binding protein 1;ULK1:UNC-51樣激酶1 UNC-51 like kinase 1;TFEB1:脂蛋白質(zhì)1 lipoprotein 1;LIPIN1:磷脂酸磷酸酶lipin1 phosphatidic acid phosphatase lipin1;HIF1α:缺氧誘導(dǎo)因子1α hypoxia-inducible factor 1α;ATF4:激活轉(zhuǎn)錄因子4 activating transcription factor 4;Protein synthesis:蛋白質(zhì)合成;Lipid metabolism:脂質(zhì)代謝;Cellular proliferation:細(xì)胞增殖;Autophagy:自噬。

3 ATF4

哺乳動(dòng)物擁有超過(guò)50種堿性亮氨酸拉鏈[basic (region-leucine) zipper,bZIP]蛋白,其中包括ATF4[26]。在ATF4中,bZIP結(jié)構(gòu)域外的序列約占蛋白質(zhì)的82%,其包含ATF4的大部分已知翻譯后修飾位點(diǎn),參與調(diào)節(jié)ATF4的穩(wěn)定性、定位和激活基因轉(zhuǎn)錄等生物過(guò)程[27-31]。ATF4及靶基因的構(gòu)成如圖2所示[32]。ATF4可通過(guò)調(diào)節(jié)目的基因的表達(dá)促使細(xì)胞適應(yīng)特定的外部刺激[33],該過(guò)程稱為整合應(yīng)激反應(yīng)(integrated stress response,ISR),由AA缺乏誘導(dǎo)的一般性調(diào)控阻遏蛋白激酶2(general control nonderepressible kinase 2,GCN2)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的蛋白激酶R樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶(protein kinase R-like endoplasmic reticulum kinase,PERK)介導(dǎo)[34]。ATF4參與調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)[35]、胰島素分泌[36]、自噬[37-38]和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激[39-40]等重要生物過(guò)程。近年來(lái)關(guān)于ATF4調(diào)控乳蛋白合成的報(bào)道日益增多。GCN2對(duì)真核起始因子2α(eukaryotic initiation factor 2α,eIF2α)磷酸化促進(jìn)ATF4的選擇性翻譯誘導(dǎo)基因表達(dá),使機(jī)體適應(yīng)AA缺乏從而使體內(nèi)AA恢復(fù)平衡[41]。Torrence等[42]通過(guò)NanoString數(shù)字基因定量技術(shù)發(fā)現(xiàn)ATF4的幾十個(gè)靶基因涉及AA合成、一碳代謝和AA轉(zhuǎn)運(yùn)功能等。Park等[32]同樣證實(shí)大量ATF4靶基因參與AA轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng),例如陽(yáng)離子AA轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白——溶質(zhì)載體家族7成員α1(solute carrier family 7 member α1,SLC7α1,又稱CAT1)、支鏈AA轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白——溶質(zhì)載體家族7成員α5(solute carrier family 7 member α5,SLC7α5,又稱LAT1)以及多種AA轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白質(zhì)的伴侶——溶質(zhì)載體家族3成員α5(solute carrier family 3 member α2,SLC3α2)。Edick等[43]研究證明在CMECs中,聯(lián)合缺乏精氨酸(arginine,Arg)、Leu和Lys或者Arg單獨(dú)缺乏1、4、8和24 h情況下,ATF4的下游適應(yīng)AA缺乏的特異性靶基因天冬酰胺合成酶(asparagine synthetase,ASNS)和SLC7α1表達(dá)上調(diào)。以上結(jié)果表明,ATF4是AA轉(zhuǎn)運(yùn)、合成及蛋白質(zhì)合成的一個(gè)重要調(diào)控靶點(diǎn)。

Integrated stress response:整合應(yīng)激反應(yīng);Amino acids deficiency:氨基酸缺乏;PERK:蛋白激酶R樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶 protein kinase R-like endoplasmic reticulum kinase;GCN2:一般性調(diào)控阻遏蛋白激酶2 general control nonderepressible kinase 2;SESN2:Sestrin 2;ASNS:天冬酰胺合成酶 asparagine synthetase;PHGDH PSATI:磷酸甘油酸脫氫酶 phosphoglycerate dehydrogenase;SLC6α9:溶質(zhì)載體族6成員α9 solute carrier family 6 member α9;SLC7α5:溶質(zhì)載體家族7成員α5 solute carrier family 7 member α5;SLC3α2:溶質(zhì)載體家族3成員α2 solute carrier family 3 member α2;SLC7α1:溶質(zhì)載體家族7成員α1 solute carrier family 7 member α1;Leucine sensor:亮氨酸傳感器;Asparagine synthesis:天冬酰胺的合成;Serine synthesis:絲氨酸合成;Glycine transporter:甘氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體;A transporter for branched chain amino acids:支鏈氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)體;A chaperone for multiple amino acid transporters:多種氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)體的伴侶;A transporter of cationic amino acids:陽(yáng)離子氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)體。

4 ATF4與mTORC1互作調(diào)控蛋白質(zhì)合成

4.1 AA缺乏介導(dǎo)ATF4抑制mTORC1

低蛋白質(zhì)飼糧補(bǔ)飼AA技術(shù)的一個(gè)重要特征是減少奶牛飼糧蛋白質(zhì)和AA的攝入。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)缺乏或AA不平衡時(shí),可以激活哺乳動(dòng)物的AA響應(yīng)信號(hào)通路,該過(guò)程包括空載轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(transfer RNA,tRNA)激活的GCN2、eIF2α磷酸化和ATF4表達(dá)改變等一系列級(jí)聯(lián)反應(yīng),最終導(dǎo)致mTORC1的活性下降并抑制蛋白質(zhì)的翻譯過(guò)程[44]。ATF4與mTORC1互作調(diào)控蛋白質(zhì)合成途徑如圖3所示[45]。最近的研究進(jìn)一步明確了ATF4對(duì)mTORC1的調(diào)控作用,敲除ATF4基因的小鼠胚胎成纖維細(xì)胞(mouse embryonic fibroblasts,MEFs),mTORC1對(duì)Leu的缺乏表現(xiàn)出持續(xù)的激活狀態(tài)[46]。Yu等[47]證實(shí)在CMECs中,葡萄糖通過(guò)ATF4-Sestrin 2(SESN2)-腺苷酸激活蛋白質(zhì)激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)-mTORC1途徑促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)和酪蛋白合成。Condon等[44]利用全基因組CRISPR篩選發(fā)現(xiàn),激活A(yù)TF4抑制了mTORC1信號(hào)通路進(jìn)而中斷線粒體功能;并發(fā)現(xiàn)在寡霉素誘導(dǎo)下,ATF4介導(dǎo)的發(fā)育調(diào)控以及DNA損傷響應(yīng)1(regulated in development and DNA damage 1,REDD1)或SESN2的表達(dá)上調(diào)抑制mTORC1活性。同樣,Jang等[46]研究證明,在二甲雙胍誘導(dǎo)下,ATF4介導(dǎo)的REDD1和SESN2表達(dá)上調(diào)在mTORC1抑制中起著重要作用。在AA缺乏的細(xì)胞中,ATF4翻譯增多并通過(guò)抑制整體蛋白質(zhì)合成速度,從而緩解AA缺乏對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生的影響[48]。SESN2是一種高度保守的蛋白質(zhì),可在多種應(yīng)激條件下誘導(dǎo)表達(dá),抑制mTORC1活性是SESN2的關(guān)鍵下游功能[49-50]。關(guān)于AA缺乏下ATF4調(diào)控mTORC1的作用途徑,Luo等[45]研究發(fā)現(xiàn)ATF4誘導(dǎo)的SESN2負(fù)調(diào)控CMECs中AA介導(dǎo)的mTORC1通路和隨后的酪蛋白質(zhì)合成。Liu等[51]進(jìn)一步證實(shí)SESN2可以通過(guò)AMPK-mTORC1信號(hào)傳導(dǎo)抑制mTORC1途徑。目前Luo等[45]已證實(shí)CMECs中AA剝奪通過(guò)ATF4誘導(dǎo)SESN2的表達(dá)進(jìn)而抑制mTORC1通路,并隨后通過(guò)SH3結(jié)構(gòu)域結(jié)合蛋白4(SH3 domain-binding protein 4,SH3BP4)抑制酪蛋白合成。Chen等[52]也發(fā)現(xiàn)谷氨酰胺(glutamine,Glu)觸發(fā)一般AA控制(the general amino acid control,GAAC)途徑增加ATF4水平,從而上調(diào)如SLC7α5等AA轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,增加AA攝取并提高細(xì)胞內(nèi)AA水平,重新激活mTORC1并抑制自噬。鑒于mTORC1對(duì)蛋白質(zhì)合成的影響,以上結(jié)果證實(shí),ATF4蛋白介導(dǎo)AA缺乏抑制mTORC1,進(jìn)而抑制乳蛋白的合成。

Amino acid supplement:氨基酸補(bǔ)充劑;Amino acid deficiency:氨基酸缺乏;Extracellular:細(xì)胞外;Cytopiasm:細(xì)胞質(zhì);Casein:酪蛋白;ATF4:激活轉(zhuǎn)錄因子4 activating transcription factor 4;GCN2:一般性調(diào)控阻遏蛋白質(zhì)激酶2;PERK:蛋白激酶R樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶 protein kinase R-like endoplasmic reticulum kinase;SENS2 gene expression:SENS2基因表達(dá);REDD1:發(fā)育調(diào)控以及DNA損傷響應(yīng)1 regulated in development and DNA damage 1;SH3BP4:SH3結(jié)構(gòu)域結(jié)合蛋白質(zhì)4 SH3 domain-binding protein 4;S6K1:核糖體蛋白S6激酶1 ribosomal protein S6 kinase;eIF4E:真核起始因子4E eukaryotic initiation factor 4E;RPS6:核糖體蛋白S6 ribosomal protein S6;4E-BP1:真核起始因子4E結(jié)合蛋白1 eukaryotic initiation factor 4E binding protein 1;Rag GTPase:Rag鳥(niǎo)苷三磷酸酶 Rag guanosine triphosphatase;CHAC1:ChaC谷胱甘肽特異性γ-谷氨酰環(huán)轉(zhuǎn)移酶1 ChaC glutathione specific gamma-glutamylcyclotransferase 1;SLC7α11:溶質(zhì)載體家族7成員α11 solute carrier family 7 member α11;SESN2:Sestrin 2。

4.2 補(bǔ)充AA通過(guò)mTORC1調(diào)控ATF4相關(guān)靶基因

低蛋白質(zhì)飼糧補(bǔ)飼AA技術(shù)的關(guān)鍵是篩選適宜的AA添加種類(lèi)。以往研究表明,補(bǔ)充AA可通過(guò)mTORC1通路調(diào)控乳蛋白合成,最新的研究證實(shí)ATF4蛋白在其中發(fā)揮重要作用。Park等[32]研究發(fā)現(xiàn),抑制mTORC1影響了HEK-293T細(xì)胞中ATF4相關(guān)靶基因的表達(dá);富集分析發(fā)現(xiàn)這些基因參與AA代謝、AA轉(zhuǎn)運(yùn)和tRNA氨酰基轉(zhuǎn)移酶活性,后者與乳蛋白合成密切相關(guān),證實(shí)了ATF4蛋白部分介導(dǎo)了AA補(bǔ)充下mTORC1對(duì)乳蛋白合成的調(diào)控作用。Adams[53]研究發(fā)現(xiàn),ATF4可調(diào)節(jié)哺乳動(dòng)物細(xì)胞中mTORC1信號(hào)通路與AA攝取、AA合成、tRNA生成的結(jié)合,進(jìn)而影響翻譯效率與蛋白質(zhì)的合成。進(jìn)一步分析表明,mTOR可在2種水平上控制ATF4的表達(dá)。在轉(zhuǎn)錄水平上,mTOR抑制主要通過(guò)增加降解過(guò)程來(lái)減少ATF4 mRNA的表達(dá)豐度并影響其穩(wěn)定性;而在翻譯水平上,mTOR則通過(guò)上游開(kāi)放閱讀框(upstream open reading frame,uORF)依賴的方式控制ATF4的翻譯,且該過(guò)程不依賴eIF2α的磷酸化[32]。4E-BP1同樣介導(dǎo)了mTOR調(diào)控的ATF4翻譯抑制[54]。此外,Chen等[52]發(fā)現(xiàn)Glu缺乏影響一般AA控制途徑,從而促進(jìn)ATF4表達(dá)上調(diào),但補(bǔ)充Glu后通過(guò)SLC7α5阻斷ATF4表達(dá)上調(diào)。Luo等[45]研究發(fā)現(xiàn),在AA補(bǔ)充的CMECs中,mTORC1與酪蛋白合成的相關(guān)蛋白質(zhì)表達(dá)增加,但ATF4誘導(dǎo)的SESN2及SH3BP4相關(guān)蛋白質(zhì)表達(dá)下降。Leu剝奪抑制了MEFs中mTORC1的活性,但ATF4的缺乏消除了該種抑制作用,提示ATF4可直接或通過(guò)mTORC1間接感知AA的供給變化[42]。以上結(jié)果表明,“AA供給-mTORC1激活-ATF4靶基因-蛋白質(zhì)翻譯”是低蛋白質(zhì)飼糧下補(bǔ)飼AA調(diào)控乳蛋白合成的一條重要途徑,由于ATF4與mTORC1互作為近年提出,目前相關(guān)模型大多為醫(yī)學(xué)模型,在反芻動(dòng)物上應(yīng)用較少,但因其在平衡AA供給和乳蛋白合成方面的重要作用,因此關(guān)鍵AA的篩選及其差異作用機(jī)制還需進(jìn)一步研究。

5 小 結(jié)

低蛋白質(zhì)飼糧添加AA技術(shù)包含蛋白質(zhì)減少和AA補(bǔ)充2方面。ATF4蛋白質(zhì)可介導(dǎo)AA缺乏對(duì)mTORC1的抑制作用,進(jìn)而降低乳蛋白的合成;反之,AA補(bǔ)充可激活mTORC1磷酸化,并通過(guò)調(diào)控ATF4相關(guān)靶基因的表達(dá)影響乳蛋白合成,提示ATF4與mTORC1互作在平衡AA供給與乳蛋白合成時(shí)發(fā)揮重要作用。然而,不同單一AA及多種AA配比組合對(duì)ATF4-mTORC1互作的差異化影響還需進(jìn)一步研究,相關(guān)結(jié)果可為生產(chǎn)中低蛋白質(zhì)飼糧的配制提供重要理論依據(jù)。