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奶牛乳腺主要乳成分合成代谢的转录组学研究

作　者: 宗灿华
导　师: 李庆章
学　校: 东北农业大学
专　业: 基础兽医学
关键词: 荷斯坦奶牛乳腺乳糖合成脂代谢蛋白质代谢
分类号: S823
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

乳腺是哺乳动物特有的器官,乳腺的功能是泌乳。哺乳动物乳腺经历了形态和结构上-系列的变化,这些变化与乳腺的物质代谢密切相关,乳腺物质代谢直接影响乳的质量和产量。目前尚缺乏对乳腺物质代谢的系统研究。本实验以荷斯坦奶牛为实验材料,采用荧光定量PCR技术检测αs1-casein、αs2-casein、 β-casein、κ-casein、β-lactoglobin、WAP基因在乳腺发育各时期的表达,结果显示,这些蛋白质基因在泌乳期表达均上调。PCR技术检测与乳腺蛋白质转录和翻译作用相关的PRLR、 AKT1、STAT5、 ELF5、EIF4EBP1、S6K基因表达,结果显示,EIF4EBP1的基因表达下调,其它基因表达上调,并且与乳蛋白质基因表达趋势基本一致,提示EIF4EBP1对泌乳具有抑制作用,其它基因在转录或翻译水平调控乳蛋白质的合成。PRLR通过JAK2激活STAT5在转录水平发挥作用,AKT1则通过mTOR对EIF4EBP1的负调控和对S6K的正调控在翻译水平发挥作用。采用HPLC方法检测乳腺中β-酪蛋白,最早出现在妊娠6个月。采用荧光定量PCR技术检测乳腺发育各时期一系列乳脂合成相关基因,脂肪酸摄入(VLDLR、LPL)、外源胆固醇运输(ABCA1、ABCG2)、细胞内脂肪酸运输(FABP3、ACBP)、长链(ACSL1)和短链脂肪酸(ACSS2、ACSS1)的活化、脂肪酸从头合成(ACACA、FAS)、去饱和(SCD、FADS1、FADS2)、三酰基甘油合成(AGPAT6、GPAM、LPIN、DGAT1、DGAT2)、脂质小滴形成(BTN1A1、XDH、ADFP)(?)口转录调节(PPARG、SREBF1、SREBF2)等基因的表达,结果显示这些基因在泌乳期表达上调。SREBP1、SREBP2和PPARG对乳脂合成相关的许多基因表达具有调控作用,PRLR、AKT1对奶牛乳腺脂代谢的调控主要是通过PRLR、AKT1对SREBP1的调控来实现。采用气相色谱方法检测乳中脂肪酸组成及含量,荷斯坦奶牛乳脂肪酸中C18：1含量最高,其次为C16：0、C18：0。采用荧光定量PCR技术检测乳腺发育各时期GLUT1、HKⅠ、HKⅡ、LALBA、β-1,4-半乳糖基转移酶基因的表达,结果表明,这些基因在泌乳期表达上调,表明奶牛乳腺组织在泌乳期合成大量的乳糖。乳糖主要由β-1,4-半乳糖基转移酶和LALBA催化合成。采用HPLC方法检测乳腺乳糖含量,直到妊娠6月乳腺开始出现乳糖。采用Western blotting (?)(?)免疫荧光法对奶牛乳腺发育各时期GLUT1蛋白水平表达及GLUT1蛋白定位进行检测,结果表明：在乳腺发育各时期,GLUT1蛋白水平和GLUT1mRNA水平表达趋势相似。青春期,乳腺中GLUT1mRNA和蛋白的表达量较低；妊娠期开始升高,整个泌乳期持续高表达,泌乳140日达到峰值,此后开始下降。进入退化期,乳腺上皮细胞凋亡,GLUT1蛋白和GLUT1mRNA表达显著下降。青春期和妊娠早期,GLUT1主要定位在乳腺导管上皮细胞；妊娠晚期和泌乳期,GLUT1主要定位在乳腺上皮细胞基底侧细胞膜和顶膜；这些研究结果表明,奶牛乳腺主要通过GLUT1吸收葡萄糖为乳腺发育和泌乳提供能量和底物。

全文目录

摘要  10-11
Abstract  11-13
1 引言  13-25
  1.1 乳腺物质代谢特点  13-15
    1.1.1 乳蛋白的合成  13
    1.1.2 乳脂的合成  13-14
    1.1.3 乳糖的合成  14
    1.1.4 乳腺葡萄糖的吸收  14-15
  1.2 乳腺发育研究进展  15-19
    1.2.1 乳腺发育概述  15-16
    1.2.2 乳腺组织学发育  16-19
  1.3 催乳素对乳腺发育及泌乳调控  19-21
    1.3.1 PRL及其受体结构  19-20
    1.3.2 PRL在乳腺发育及泌乳中的作用  20-21
  1.4 催乳素主要的信号传导通路对乳腺发育及物质代谢调节  21-24
    1.4.1 JAK-STAT信号途径  21-22
    1.4.2 AKT信号途径  22-24
  1.5 研究的目的和意义  24-25
2 材料与方法  25-40
  2.1 奶牛乳腺蛋白质代谢研究  25-30
    2.1.1 编码乳蛋白的基因表达  25-28
    2.1.2 调控乳蛋白合成的部分基因表达  28-29
    2.1.3 高效液相色谱法检测乳腺及乳中的酪蛋白  29-30
  2.2 奶牛乳腺脂代谢研究  30-34
    2.2.1 血清甘油三酯和总胆固醇的测定  30-31
    2.2.2 乳腺脂代谢主要酶及调节因子mRNA的表达  31-33
    2.2.3 乳中游离脂肪酸的检测  33-34
  2.3 奶牛乳腺糖代谢研究  34-39
    2.3.1 血清葡萄糖浓度测定  34
    2.3.2 糖代谢相关基因的mRNA检测  34-35
    2.3.3 Western blotting检测GLUT1蛋白在乳腺中的表达  35-37
    2.3.4 免疫荧光方法检测GLUT1蛋白在乳腺中的表达定位  37-39
    2.3.5 高效液相色谱法检测乳腺及乳中的乳糖  39
  2.4 数据处理与统计分析  39-40
3 结果  40-73
  3.1 不同发育时期奶牛乳腺蛋白质代谢  40-48
    3.1.1 编码乳蛋白质基因的表达  40-42
    3.1.2 调控乳蛋白合成的部分基因表达  42-46
    3.1.3 HPLC检测乳腺及乳中的酪蛋白  46-48
  3.2 不同发育时期奶牛乳腺脂代谢  48-61
    3.2.1 血清甘油三酯和总胆固醇的测定  48-50
    3.2.2 奶牛乳腺脂肪酸的吸收、活化及运输  50-54
    3.2.3 脂肪酸合成及去饱和  54-56
    3.2.4 甘油三酯和乳脂滴合成  56-58
    3.2.5 转录调节相关基因及核受体基因  58-59
    3.2.6 气相色谱法检测甲酯化的脂肪酸  59-61
  3.3 不同发育时期奶牛乳腺糖代谢  61-73
    3.3.1 血清葡萄糖浓度  61-62
    3.3.2 不同发育时期奶牛乳腺乳糖合成相关基因mRNA表达  62-66
    3.3.3 不同发育时期奶牛乳腺GLUT1蛋白表达  66-68
    3.3.4 不同发育时期奶牛乳腺GLUT1蛋白的表达定位  68-70
    3.3.5 HPLC方法检测奶牛乳腺及乳中的乳糖  70-73
4 讨论  73-81
  4.1 不同发育时期奶牛乳腺蛋白质代谢  73-74
    4.1.1 不同发育时期奶牛乳腺乳蛋白基因表达  73
    4.1.2 PRLR、AKT1基因对乳蛋白转录和翻译相关基因表达的调控  73-74
  4.2 不同发育时期奶牛乳腺脂代谢  74-77
    4.2.1 不同发育时期奶牛乳腺脂肪酸吸收、活化和运输  74-75
    4.2.2 不同发育时期奶牛乳腺脂肪酸的合成、去饱和  75-76
    4.2.3 不同发育时期奶牛乳腺甘油三酯和乳脂滴合成  76-77
    4.2.4 转录调节相关基因及核受体基因  77
    4.2.5 PRLR、AKT1对乳脂代谢的调节  77
  4.3 不同发育时期奶牛乳腺糖代谢  77-81
    4.3.1 不同发育时期奶牛乳腺GLUT1的表达与定位  78-79
    4.3.2 不同发育时期奶牛乳腺己糖激酶基因表达  79
    4.3.3 不同发育时期奶牛乳腺乳糖合成酶基因表达  79-80
    4.3.4 PRLR、AKT1对乳腺糖代谢的调节  80-81
5 结论  81-82
致谢  82-83
参考文献  83-92
附录  92-94
攻读学位期间发表的学术论文  94

奶牛乳腺主要乳成分合成代谢的转录组学研究

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