空肠黏膜蛋白质组学对蛋白质限饲的响应
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摘要
养猪生产中,蛋白质限饲是降低生产成本、减少氮排放的有效途径,但其对动物机体更深入的利弊目前仍不清楚。本研究探讨蛋白质限饲对猪空肠黏膜养分消化吸收和代谢、免疫机能、细胞更新与凋亡以及染色体复制、转录水平调控的影响。选择16头40日龄的杜×长×大三元杂交去势公猪,根据初始体重分为两组,饲喂两种粗蛋白水平分别为18%和14%的饲粮,在NRC(2012)营养需要量的基础上平衡所有必需氨基酸标准回肠可消化率的含量、净能、粗纤维和电解质水平。饲喂4周后,屠宰刮取空肠中段黏膜样品。用iTRAQ方法分析空肠黏膜蛋白质组学,用Western blot方法验证蛋白质组学定量结果和分析mTOR信号通路的表达。结果表明,蛋白质限饲(14%粗蛋白)显著降低了猪蛋白质摄入量和日增重,改善了饲料转化效率(P<0.05),但不影响采食量和净能摄入量(P>0.05)。在空肠黏膜中总共鉴定到5275种蛋白,其中包括389种差异表达蛋白(变化倍数>1.5,且Q<0.01)。生物信息学分析发现,蛋白质限饲能影响一些重要的生物学过程,包括抑制氨基酸跨膜转运、先天免疫和自身免疫、细胞增殖与凋亡。蛋白质降解和多肽水解以及机体对外源性抗原的反应过程则被增强。蛋白质限饲抑制mTOR蛋白及其下游靶蛋白p70S6K和4E-BP1的磷酸化,并且降低p70S6K和4E-BP1的下游靶蛋白S6和eIF4E的蛋白质丰度,提示蛋白质限饲通过抑制mTOR信号通路来下调氨基酸跨膜转运和细胞凋亡。本试验首次发现蛋白质限饲改变猪小肠黏膜基因组的表达,包括降低DNA复制和蛋白质翻译相关的功能性蛋白表达水平,同时,蛋白质限饲还改变转录和mRNA剪切相关蛋白的表达。蛋白质限饲对小肠黏膜产生全方位的影响,它可以通过抑制mTOR信号通路下调氨基酸跨膜转运、细胞增殖与凋亡。本研究揭示了猪空肠黏膜对蛋白质限饲响应的蛋白质图谱和分子机理。
引文