αs1-酪蛋白基因研究進展

江蘇食品職業技術學院食品與營養工程學院 田 青

哺乳動物乳中蛋白質主要有三類：酪蛋白、乳清蛋白和少量的非蛋白氮，其中酪蛋白含量占乳中總蛋白含量的80%左右，而αs1-酪蛋白就占到乳中總酪蛋白含量的40%以上，哺乳動物的乳蛋白組成見表1（張和平和張列兵，2005）。

表1 哺乳動物乳蛋白的組成

王維君（2010）研究發現，酪蛋白作為乳汁中的主要成分，不僅為機體提供了豐富的氨基酸，而且還是生物活性肽的主要來源。酪蛋白含有多種以無活性形式存在的活性序列，當經適當的蛋白酶水解從酪蛋白中釋放出來之后，便成為具有生理活性肽段，如免疫活性肽，抗血栓肽活性肽，礦物質元素結合肽，酪蛋白糖巨肽等，分別在人和動物體內發揮著重要生理功能，其中礦物質元素結合肽是從αs1、αs2和β-酪蛋白中酶解出來的，能夠促進小腸對鈣離子和其他礦物質元素的吸收。

因此，作為一種重要的蛋白質基因，αs1-酪蛋白在乳腺中是否表達，表達量多少就直接關系到乳中蛋白質的含量和質量，進而影響乳品質。所以，清楚的了解αs1-酪蛋白基因及其表達的調控機制十分重要。

1 αs1-酪蛋白基因簡介

自從Nagao等（1984）首次報道了 αs1-酪蛋白的cDNA全序列后，Koczan等（1991）克隆得到了牛αsl-酪蛋白基因全序列，并對其基因組織性和序列進行了研究，發現牛αs1-酪蛋白基因全長17508 bp，其中19個外顯子占1138 bp，大小在24～385 bp；18個內含子占16370 bp，長度為90～1967 bp。

張才駿等（2000）對青海省4個品種560頭牛乳中的αs1-酪蛋白進行了電泳研究，結果發現，青海牛乳中αs1-酪蛋白基因座受4個等位基因的控制，有6種基因型；同時在青海東部黃牛中發現一種新等位基因αs1-CNE和一種罕見等位基因αs1-CND。白文林（2005）利用PCR-RFLP技術檢測了天祝白牦牛αs1-酪蛋白基因部分序列的遺傳多態性，結果表明，天祝白牦牛群體αs1-酪蛋白基因表現單態。而祁宏和苗永旺（2009）發現，牛αs1-酪蛋白有9種變異體，并認為αs1-酪蛋白基因與泌乳性狀之間的關聯性可以用基因調控區，特別是轉錄因子結合位點存在突變位點來解釋，即基因調控元件核酸序列的變異會導致轉錄效率的改變，增加或減少mRNA的豐度，因此導致生產的乳蛋白量存在差異。Chianese等（2009）在地中海水牛乳中αs1-酪蛋白位點發現了繼αs1-CN（A）之后的 αs1-CN（B），即它是由 Leu178（A）被 Ser178（B）替換所致。 Kusza 等（2007）研究發現，不同品種的奶山羊αs1-酪蛋白基因的等位基因活躍程度不同，即存在著種屬差異。

2 αs1-酪蛋白基因表達調控

2.1 激素調控 趙學軍等（2005）研究了不同濃度泌乳素對旋轉培養下奶牛乳腺組織酪蛋白αs1基因表達的影響，研究發現添加泌乳素后酪蛋白αs1 mRNA表達水平得到顯著提高，泌乳素在5 μg/mL時表達水平到達平臺期，再增加泌乳素效果并不大。Vanselow等（2006）研究表明，在哺乳期，催乳素通過激活STAT5轉錄因子，轉錄因子隨后結合在激活子的同源靶序列上而刺激牛奶中基因的表達。STAT因子結合位點附近DNA甲基化受不同生理階段的發展性調控，遠端的STAT結合位點結合STAT5A并增強哺乳期αs1-酪蛋白啟動子的刺激，嚴重乳房炎能夠阻止酪蛋白的合成從而減少αs1-酪蛋白的表達。因此他認為感染相關的αs1-酪蛋白啟動子甲基化和染色質的重裝只在急性的、局部調節機制受限制時起作用而不改變催乳素循環中的濃度，αs1-酪蛋白啟動子甲基化不受乳房中粒細胞數量的影響。

2.2 營養成分與αs1-酪蛋白基因多態性的互作效應 Schmidely等（2002）以24只產羔2周的奶山羊為試驗動物研究乳中asl-酪蛋白（asl-CN）基因型（純合基因型:A/A和F/F各12只）對產乳量和乳成分的影響，研究發現asl-CN基因型為A/A的山羊與F/F型山羊相比，前者乳中蛋白質、脂肪的產量及含量較高 （與日糧粗蛋白質濃度和試驗期無關），且其消化氮轉化為乳氮率高，而尿氮的排泄低，但Ca和P的表觀消化率均不受αs1-CN基因型的影響，說明基因型和營養素及其互作效應對乳品質有影響。

楊金勇（2006）在體外培養體系中添加蛋氨酸二肽和賴氨酸蛋氨酸二肽，比添加相同含量的游離氨基酸更能促進乳腺上皮細胞酪蛋白αs1基因表達，改變培養液中賴氨酸和蛋氨酸的比例能影響酪蛋白αsl-基因的表達，當兩者比例在3.5:1時，酪蛋白αsl-基因表達最強。來金良（2006）研究了體外培養體系中賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸和苯丙氨酸濃度對奶牛乳腺酪蛋白αs1-基因表達的影響，乳腺組織培養體系中Lys、Met、Thr和Phe濃 度 分 別 為 197、107、122 μg/mL 和 226 μg/mL時，酪蛋白αsl mRNA表達豐度最高。說明αs1-基因的大量表達需要多種營養素的共同作用，且它們之間存在互作效應。

Torre等（2008）采用兩組具有不同αs1-酪蛋白合成能力的山羊并給與不同蛋白質水平的日糧，研究山羊對飼料利用率方面的差異，結果表明，具有高的αs1-酪蛋白合成能力的山羊具有更好的能量、蛋白質利用效率，即基因型與營養水平之間具有交互作用。

Caravaca等 （2009）選擇89頭Murciano-Granadina山羊研究了α-酪蛋白和κ-酪蛋白基因型與乳品質之間的關系，結果表明，αs1-酪蛋白和κ-酪蛋白基因型之間沒有交互作用。與κ-酪蛋白的AA基因型相比，κ-酪蛋白的AB和BB基因型顯著影響乳中總蛋白和蛋白質分數，但αs1基因型不影響乳蛋白、酪蛋白和脂肪的含量，這與法國在山羊品種上的試驗結果不同。

Renato 等（2010）研究表明，αs1-酪蛋白基因多態性與日糧能量水平之間存在互作效應，且高能量水平能夠提高日糧中能量的轉化效率和攜帶有強等位基因的奶山羊酪蛋白的產量，但對于攜帶有弱等位基因的山羊差異不顯著，所以他認為對于攜帶不同等位基因的奶山羊應該采用不同的飼養方式。

Valenti等（2010）將 18 只 Girgentana泌乳山羊分為兩組，采用2×2因子實驗設計，研究了αs1-酪蛋白基因位點兩種基因型（AA，FF）和兩種日糧在不同能量水平下對奶山羊乳品質的影響，結果表明，αs1-酪蛋白基因位點純合子弱等位基因對不同能量水平的日糧具有不同的反應，尤其是接受高能量日糧時，AA型山羊對乳中脂肪含量無顯著影響，而FF型山羊則降低了脂肪的營養價值，這說明αs1-酪蛋白基因的不同基因型和日糧營養水平之間存在互作效應，要使αs1-酪蛋白基因高度表達并改善乳品質必須考慮這種互作效應。

3 αs1-酪蛋白基因在研究中存在的問題

目前，關于蛋白質合成的調控路徑的研究比較多，也比較深入，但對于與蛋白質合成相關的基因研究還比較少，尤其是αs1-酪蛋白基因，且主要停留在基因的表達這一層面，因此還需要更深入的研究，如對影響αs1-酪蛋白基因表達的因素、路徑和主要調控方式等方面的研究還需要進一步深入。

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