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本研究以奶牛乳腺外植体为模型,研究特定氨基酸(AA)模式下蛋氨酸-蛋氨酸二肽(Met-Met)对乳蛋白合成的影响及其摄取机制,为定向调控乳蛋白合成,改善乳品质提供一定的理论依据。 1.Met-Met对乳蛋白合成的影响试验以泌乳期奶牛乳腺外植体为模型,在乳腺组织离体培养72h后,将DMEM-F12基础培养液换为含适宜比例必需AA(EAA)的条件培养液继续培养3h,再以不同比例的Met-Met(0、5%、10%、15%、20%、25%)等量替代培养液中游离蛋氨酸。通过RT-qPCR和Western blot检测αs1酪蛋白(αs1-CN)的表达,结果显示,Met-Met的添加可显著提高αs1酪蛋白的mRNA丰度和蛋白表达量,以15% Met-Met替代效果最佳。 2.Met-Met的摄取机制研究为揭示乳腺对Met-Met的摄取机制,本试验检测了不同替代比例的Met-Met对小肽转运载体2(PepT2)的表达调控,及最佳替代比例下小肽水解酶(DPEP1、DPEP2、APN、γ-GT)的表达情况,结果发现15% Met-Met等量替代Met能显著增加PepT2及DPEP1、APN、γ-GT的表达;试验进一步添加PepT2、APN及γ-GT的抑制剂DEPC(0、0.001、0.01、0.1mM),bestatin(0、10、20、30、40μM),acivicin(0、0.1、1、10、100μM),检测其对αs1-CN表达的影响。结果显示,抑制PepT2(0.1 mM DEPC)可显著降低αs1-CN的mRNA和蛋白丰度,且Met-Met组受影响较无小肽组大;抑制APN活性(20μM)可显著降低Met-Met组αs1-CN的mRNA丰度;抑制γ-GT(10μM)可显著降低无小肽组αs1-CN的mRNA丰度,对Met-Met组αs1-CN的表达无显著影响。这些结果表明,乳腺对小肽的摄取存在直接摄取和水解后摄取两个方式,PepT2和APN在此过程中发挥重要作用,而γ-GT的抑制不影响Met-Met对乳蛋白合成的促进作用。 3.Met-Met影响乳蛋白合成的机制为了探讨Met-Met除作为营养底物外的作用,在Met-Met最佳替代比例下,检测培养液中AA浓度、乳腺组织AA转运载体及乳蛋白合成相关信号通路关键基因的mRNA丰度。结果发现:(1)与对照组相比,15% Met-Met组AA转运载体ATB(0,+)和CAT1的表达及AA吸收率显著增加(P<0.05),其中Met吸收率较对照组提高62%。(2)添加15% Met-Met显著提高mTOR、S6K1、4E-BP1的表达及JAK2、STAT5的mRNA丰度。以上结果表明,Met-Met可显著促进奶牛乳腺组织乳蛋白合成、AA吸收,mTOR和JAK2-STAT5两个信号通路可能都参与了Met-Met对乳蛋白合成的促进过程。 综上所述,15%的Met-Met添加可显著促进乳蛋白的合成。乳腺对Met-Met的摄取通过PepT2的完整转运和小肽水解酶水解后转运两种方式进行。在奶牛乳腺αs1-CN合成中,Met-Met除自身作为底物参与蛋白质合成外,可能还通过促进AA吸收,激活JAK2-STAT5及mTOR信号通路发挥作用。在此过程中,PepT2和APN发挥重要作用。