αs1-酪蛋白基因研究進(jìn)展

江蘇食品職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院 田 青

哺乳動(dòng)物乳中蛋白質(zhì)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(dòng)物的乳蛋白組成見表1（張和平和張列兵，2005）。

表1 哺乳動(dòng)物乳蛋白的組成

王維君（2010）研究發(fā)現(xiàn)，酪蛋白作為乳汁中的主要成分，不僅為機(jī)體提供了豐富的氨基酸，而且還是生物活性肽的主要來(lái)源。酪蛋白含有多種以無(wú)活性形式存在的活性序列，當(dāng)經(jīng)適當(dāng)?shù)牡鞍酌杆鈴睦业鞍字嗅尫懦鰜?lái)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(zhì)元素結(jié)合肽，酪蛋白糖巨肽等，分別在人和動(dòng)物體內(nèi)發(fā)揮著重要生理功能，其中礦物質(zhì)元素結(jié)合肽是從αs1、αs2和β-酪蛋白中酶解出來(lái)的，能夠促進(jìn)小腸對(duì)鈣離子和其他礦物質(zhì)元素的吸收。

因此，作為一種重要的蛋白質(zhì)基因，αs1-酪蛋白在乳腺中是否表達(dá)，表達(dá)量多少就直接關(guān)系到乳中蛋白質(zhì)的含量和質(zhì)量，進(jìn)而影響乳品質(zhì)。所以，清楚的了解αs1-酪蛋白基因及其表達(dá)的調(diào)控機(jī)制十分重要。

1 αs1-酪蛋白基因簡(jiǎn)介

自從Nagao等（1984）首次報(bào)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(duì)其基因組織性和序列進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)牛αs1-酪蛋白基因全長(zhǎng)17508 bp，其中19個(gè)外顯子占1138 bp，大小在24～385 bp；18個(gè)內(nèi)含子占16370 bp，長(zhǎng)度為90～1967 bp。

張才駿等（2000）對(duì)青海省4個(gè)品種560頭牛乳中的αs1-酪蛋白進(jìn)行了電泳研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，青海牛乳中αs1-酪蛋白基因座受4個(gè)等位基因的控制，有6種基因型；同時(shí)在青海東部黃牛中發(fā)現(xiàn)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(shù)檢測(cè)了天祝白牦牛αs1-酪蛋白基因部分序列的遺傳多態(tài)性，結(jié)果表明，天祝白牦牛群體αs1-酪蛋白基因表現(xiàn)單態(tài)。而祁宏和苗永旺（2009）發(fā)現(xiàn)，牛αs1-酪蛋白有9種變異體，并認(rèn)為αs1-酪蛋白基因與泌乳性狀之間的關(guān)聯(lián)性可以用基因調(diào)控區(qū)，特別是轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)存在突變位點(diǎn)來(lái)解釋，即基因調(diào)控元件核酸序列的變異會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄效率的改變，增加或減少mRNA的豐度，因此導(dǎo)致生產(chǎn)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(diǎn)發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)，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(dá)調(diào)控

2.1 激素調(diào)控 趙學(xué)軍等（2005）研究了不同濃度泌乳素對(duì)旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)下奶牛乳腺組織酪蛋白αs1基因表達(dá)的影響，研究發(fā)現(xiàn)添加泌乳素后酪蛋白αs1 mRNA表達(dá)水平得到顯著提高，泌乳素在5 μg/mL時(shí)表達(dá)水平到達(dá)平臺(tái)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(guò)激活STAT5轉(zhuǎn)錄因子，轉(zhuǎn)錄因子隨后結(jié)合在激活子的同源靶序列上而刺激牛奶中基因的表達(dá)。STAT因子結(jié)合位點(diǎn)附近DNA甲基化受不同生理階段的發(fā)展性調(diào)控，遠(yuǎn)端的STAT結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合STAT5A并增強(qiáng)哺乳期αs1-酪蛋白啟動(dòng)子的刺激，嚴(yán)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(dá)。因此他認(rèn)為感染相關(guān)的αs1-酪蛋白啟動(dòng)子甲基化和染色質(zhì)的重裝只在急性的、局部調(diào)節(jié)機(jī)制受限制時(shí)起作用而不改變催乳素循環(huán)中的濃度，αs1-酪蛋白啟動(dòng)子甲基化不受乳房中粒細(xì)胞數(shù)量的影響。

2.2 營(yíng)養(yǎng)成分與αs1-酪蛋白基因多態(tài)性的互作效應(yīng) Schmidely等（2002）以24只產(chǎn)羔2周的奶山羊?yàn)樵囼?yàn)動(dòng)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(duì)產(chǎn)乳量和乳成分的影響，研究發(fā)現(xiàn)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(zhì)、脂肪的產(chǎn)量及含量較高 （與日糧粗蛋白質(zhì)濃度和試驗(yàn)期無(wú)關(guān)），且其消化氮轉(zhuǎn)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(shuō)明基因型和營(yíng)養(yǎng)素及其互作效應(yīng)對(duì)乳品質(zhì)有影響。

楊金勇（2006）在體外培養(yǎng)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(jìn)乳腺上皮細(xì)胞酪蛋白αs1基因表達(dá)，改變培養(yǎng)液中賴氨酸和蛋氨酸的比例能影響酪蛋白αsl-基因的表達(dá)，當(dāng)兩者比例在3.5:1時(shí)，酪蛋白αsl-基因表達(dá)最強(qiáng)。來(lái)金良（2006）研究了體外培養(yǎng)體系中賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸和苯丙氨酸濃度對(duì)奶牛乳腺酪蛋白αs1-基因表達(dá)的影響，乳腺組織培養(yǎng)體系中Lys、Met、Thr和Phe濃 度 分 別 為 197、107、122 μg/mL 和 226 μg/mL時(shí)，酪蛋白αsl mRNA表達(dá)豐度最高。說(shuō)明αs1-基因的大量表達(dá)需要多種營(yíng)養(yǎng)素的共同作用，且它們之間存在互作效應(yīng)。

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(zhì)水平的日糧，研究山羊?qū)︼暳侠寐史矫娴牟町?，結(jié)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(zhì)利用效率，即基因型與營(yíng)養(yǎng)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(zhì)之間的關(guān)系，結(jié)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(zhì)分?jǐn)?shù)，但αs1基因型不影響乳蛋白、酪蛋白和脂肪的含量，這與法國(guó)在山羊品種上的試驗(yàn)結(jié)果不同。

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

Valenti等（2010）將 18 只 Girgentana泌乳山羊分為兩組，采用2×2因子實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究了αs1-酪蛋白基因位點(diǎn)兩種基因型（AA，F(xiàn)F）和兩種日糧在不同能量水平下對(duì)奶山羊乳品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，αs1-酪蛋白基因位點(diǎn)純合子弱等位基因?qū)Σ煌芰克降娜占Z具有不同的反應(yīng)，尤其是接受高能量日糧時(shí)，AA型山羊?qū)θ橹兄竞繜o(wú)顯著影響，而FF型山羊則降低了脂肪的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，這說(shuō)明αs1-酪蛋白基因的不同基因型和日糧營(yíng)養(yǎng)水平之間存在互作效應(yīng)，要使αs1-酪蛋白基因高度表達(dá)并改善乳品質(zhì)必須考慮這種互作效應(yīng)。

3 αs1-酪蛋白基因在研究中存在的問(wèn)題

目前，關(guān)于蛋白質(zhì)合成的調(diào)控路徑的研究比較多，也比較深入，但對(duì)于與蛋白質(zhì)合成相關(guān)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(dá)這一層面，因此還需要更深入的研究，如對(duì)影響αs1-酪蛋白基因表達(dá)的因素、路徑和主要調(diào)控方式等方面的研究還需要進(jìn)一步深入。

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