课题基金 / 基金详情

亮氨酸感受器LARS和Sestrin2协同调节奶牛乳蛋白合成的机制研究

批准号:
32072712
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
张春雷
依托单位:
学科分类:
家畜种质资源与遗传育种学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张春雷

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
乳蛋白合成调控一直是奶牛育种和营养学领域关注的重要科学问题。申请人前期研究发现LARS和SESN2可能作为细胞内亮氨酸感受器参与奶牛乳蛋白合成的调控,但详细机制未知。本研究拟首先通过活体和离体细胞试验揭示奶牛乳腺LARS和SESN2的亮氨酸识别功能、识别阈值;进一步分别对其氨基酸识别结构进行定点基因编辑获得突变乳腺上皮细胞株,检测mTORC1下游信号分子活性、亮氨酸转运蛋白LAT1的表达、亚细胞分布及其氨基酸转运活性,确定这两个基因通过mTORC1调控乳蛋白合成;研究基因突变对LARS和SESN2相互之间表达与活性的影响,初步确定二者的关系;通过比较分析细胞内LARS和SESN2的不同表达与活性组合对Rag GTP酶活性状态的影响及其与mTORC1活性的关系,进而全面揭示LARS和SESN2协同调控乳蛋白表达的机制。研究成果可为奶牛多基因聚合育种以及乳蛋白生产的精准营养调控提供理论指导。
英文摘要
The mechanism of milk protein synthesis has always been a scientific question to dairy cattle breeding and nutrition scientists. The applicant's previous studies showed that LARS and SESN2 may be involved in the regulation of cow milk protein synthesis as intracellular leucine receptors, but the detailed mechanism is unknown. In this study, leucine recognition thresholds of LARS and SESN2 in dairy cows will be revealed through in vivo and in vitro. Furthermore, the mutant mammary epithelial cell lines will be made by site-specific editing of the amino acid recognition domain of LARS and SESN2. The effects of LARS and SESN2 mutation on mTORC1 downstream pathway, expression of leucine transporter LAT1, subcellular distribution and amino acid transporter activity will be analyzed, so as to confirm that LARS and SESN2 regulate milk protein synthesis through mTORC1 pathway. The effects of the mutation on the expression and activity of LARS and SESN2 each other will also be investigated to analyze their relationship. Furthermore, the interaction of LARS and SESN2 with Rag GTP and their effects on the activity of Rag GTPase , thereby on mTORC1 activity will also be analyzed. The ultimate goal is to reveal the coordinately control of cow milk protein synthesis by LARS and SESN2. The research results can provide theoretical guidance for polygene pyramid breeding and precise nutrition regulation on milk protein production of dairy cows.
本项目主要探讨了LARS和SESN2调控奶牛乳腺上皮细胞酪蛋白合成的机制。研究表明,过表达LARS促进α-酪蛋白(由CSN1S1编码)和β-酪蛋白(由CSN2编码)的mRNA水平;相反,干扰LARS抑制两种酪蛋白的mRNA水平。过表达LARS促进酪蛋白的翻译;干扰LARS,抑制α-酪蛋白的表达,但β-酪蛋白的表达量没有明显的变化。这些结果表明LARS的过表达可以提高奶牛乳腺上皮细胞中酪蛋白基因mRNA水平,从而促进酪蛋白的合成。LARS同时可以促进乳腺上皮细胞增殖。成功构建了乳腺上皮细胞的SESN2敲低株和SESN2过表达株。在正常细胞株内添加亮氨酸可显著提高α-酪蛋白的表达量要。过表达SESN2组对亮氨酸的反应与正常组的整体趋势相同,但是其酪蛋白整体表达量要低于正常组。SESN2敲低组中,整体α-酪蛋白的表达水平都有所上升,添加亮氨酸可进一步提高酪蛋白的表达水平。LARS和SESN2均参与介导乳腺上皮细胞内的亮氨酸水平,调控mTOR通路的激活。LARS促进mTOR通路的活化,而SESN2则抑制mTOR通路的活化。LARS可以介导细胞内的亮氨酸水平,通过mTOR通路调节LAT1的表达;而LAT1又可以正反馈调节mTOR通路的激活,从而促进酪蛋白的合成。并且,LARS可以感知细胞内的亮氨酸水平,促进LAT1向细胞膜上的转移。SESN2可抑制LAT1的表达及其向细胞膜的转运,导致细胞内亮氨酸水平降低,从而抑制mTOR通路。. 本项目相关研究已经发表SCI论文4篇,其中中科院一区论文2篇,二区论文2篇;培养硕士研究生7名,部分研究成果正在推广验证中。
奶牛乳腺CSN1S1基因环状RNA的功能及其作用机制研究
  • 批准号:
    31772558
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    张春雷
  • 依托单位:
氨基酸受体T1R1/T1R3在奶牛乳腺氨基酸转运与乳蛋白合成中的作用及其机制
  • 批准号:
    31472077
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    86.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    张春雷
  • 依托单位:
黄牛T1R1和T1R3基因功能及其调控机制研究
  • 批准号:
    31101703
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    张春雷
  • 依托单位:
国内基金
海外基金