β-酪蛋白不同基因型荷斯坦奶牛瘤胃微生物群落特征和功能分析

β-酪蛋白是乳汁中最重要的蛋白质之一,在荷斯坦奶牛中存在A1和A2这2种主要基因型。为探究β-酪蛋白不同基因型荷斯坦奶牛瘤胃微生物群落的差异,试验选取体况良好、第1胎次的A1A1、A1A2和A2A2基因型荷斯坦奶牛各15头(各基因型奶牛乳脂率和乳蛋白率相近),采集瘤胃液后通过Illumina HiSeq 2000平台进行宏基因组测序,并利用Diamond 0.9.7软件进行分类和功能注释,分析3种基因型奶牛瘤胃微生物群落的组成和功能。结果表明:1)A1A1基因型奶牛瘤胃中特征微生物有Intestinibaculum、戴阿利斯特杆菌属(Dialister)、克雷伯氏菌属(Klebsiella)和不动杆菌属(Acinetobacter)等;A1A2基因型奶牛瘤胃中特征微生物有普雷沃氏菌科(Prevotellaceae)的帕拉普雷沃氏菌属(Paraprevotella)和Paraprevotella xylaniphila;A2A2基因型奶牛瘤胃中特征微生物包括醋杆菌属(Acetobacter)和黄单胞菌属(Xanthomonas)等。2)A1A2和A2A2基因型奶牛瘤胃中富含与木质纤维素和纤维素降解相关的酶;A1A2基因型奶牛瘤胃参与淀粉和蔗糖代谢、脂肪酸生物合成、蛋白质消化与吸收、精氨酸和脯氨酸代谢以及RNA降解通路的基因数量更多;A2A2基因型奶牛瘤胃参与炎症介质调节通路的基因数量更多。由此可知,A1A1基因型荷斯坦奶牛的瘤胃标志物微生物是Intestinibaculum和戴阿利斯特杆菌属,可能与减少甲烷排放和A1型β-酪蛋白以及部分疾病存在潜在关联;A1A2基因型奶牛的瘤胃标志微生物是普雷沃氏菌科,可能对饲粮消化有促进作用;A2A2基因型奶牛的瘤胃标志微生物是醋杆菌属,其相对丰度对乳脂含量有调节作用。

高原娟姗牛β-酪蛋白A2纯合基因型的筛选鉴定

为了筛选出A2A2基因型娟姗牛,组建A2型奶牛育种核心群,为A2牛奶的开发应用奠定基础。从云南欧亚乳业公司鹤庆有机牧场核心群选取385头娟姗牛进行尾静脉采血,提取血液中基因组DNA,检测浓度和纯度后,将提取的DNA进行PCR扩增并送公司测序,同时对血清中β-酪蛋白的含量进行检测。经不同公司各自使用不同引物进行检测,结果一致。在所有娟姗牛中,检测到3种基因型:A2A2基因型198头、A1A1基因型29头、A1A2基因型158头;3种基因型奶牛分别占51.43%、7.53%和41.04%,A2基因频率达71.95%。娟姗牛β-酪蛋白的平均含量为5.58μg/mL,A2A2型和A1A2型奶牛的β-酪蛋白含量均显著低于A1A1型奶牛(P<0.05),但是A2A2型和A1A2型奶牛之间则无统计学差异(P>0.05)。结果表明,通过DNA测序检测突变位点核苷酸能够鉴定出A2A2基因型娟姗牛,β-酪蛋白含量测定不能分辨出A2A2型和A1A2型娟姗牛。与ELISA蛋白检测方法相比,DNA测序法具有快速准确、成本较低等优点,可作为牛群分型的理想方法。

β-酪蛋白A2A2基因型奶牛在黑龙江省某牛场中的分布及泌乳性能

为探究β-酪蛋白A2A2基因型奶牛在牛群中的分布及泌乳性能,本研究对黑龙江省某规模化奶牛场第1胎次314头荷斯坦牛的血液样本中β-酪蛋白基因进行测序和分型检测;比较β-酪蛋白A1/A2基因型奶牛的分布规律及泌乳性能。结果表明:牛群中A1A1基因型频率为18.97%,A1A2基因型频率为48.41%,A2A2基因型频率为32.80%,A1基因频率为42.99%,A2基因频率为57.01%;β-酪蛋白不同基因型(A1A1、A1A2和A2A2)奶牛的泌乳量、乳脂和乳蛋白率等泌乳指标差异不显著。

A2β-酪蛋白的功能性及其在乳制品中应用的研究进展

牛奶中富含多种营养成分,包括蛋白质、脂质、碳水化合物等,每100 g牛奶中就含有3 g蛋白质,其中主要包括乳清蛋白和酪蛋白。β-酪蛋白占牛奶蛋白总量的24%~28%,其主要包括两种基因型:A1型与A2型。A1β酪蛋白经消化后产生的β-酪啡肽-7会导致人体消化功能紊乱、心血管疾病等不良反应。A2β-酪蛋白则产生较少甚至并不产生β-酪啡肽-7,在胃肠道消化、提高抗氧化功能、降低胆固醇浓度等方面具有益生作用。本文综述了β-酪蛋白基因型在人体内消化后所产生的影响,并阐述了A2β-酪蛋白的益生功能,讨论其对人体健康的作用。并从β-酪蛋白基因型在乳制品中的应用入手,阐述A2β-酪蛋白乳制品的研究进展,为今后乳制品中A2β-酪蛋白的功能研究提供指导意义。

奶牛A2型β-酪蛋白基因多态性及其与产奶性状、乳房性状育种值的关联分析

为了探讨A2型β-酪蛋白基因作为中国荷斯坦奶牛产奶性状和乳房性状候选基因的可能性,试验以467头中国荷斯坦奶牛为研究对象,采集血液样本,采用竞争性等位基因特异性PCR(KASP)方法对宁夏地区荷斯坦奶牛A2型β-酪蛋白基因多态性进行研究,并与奶牛产奶性状和乳房性状育种值进行关联分析。结果表明:从467头中国荷斯坦奶牛中共检测到2种A2型β-酪蛋白等位基因A1和A2,3种基因型A1A1、A1A2和A2A2。中国荷斯坦奶牛A2型β-酪蛋白基因未偏离Hardy-Weinberg平衡(P>0.05),呈中度多态(0.25<PIC<0.5)。A2基因为优势等位基因,等位基因频率为0.646;杂合A1A2基因型为优势基因型,基因型频率为0.437,纯合A2A2基因型的频率(0.426)仅次于杂合A1A2基因型。中国荷斯坦奶牛A2型β-酪蛋白基因与部分产奶性状和乳房性状显著相关(P<0.05),其中A1A1基因型奶牛的乳脂量和乳脂率育种值显著高于A2A2基因型(P<0.05),A2A2基因型奶牛的体细胞评分育种值最高(P<0.05)。A1A1基因型奶牛的前乳房附着和后乳房附着高育种值显著高于A2A2基因型(P<0.05)。说明A2型β-酪蛋白基因的多态位点有可能成为奶牛泌乳性状和乳房性状选育的分子标记。

CSN3、CSN1S2和β-1g基因多态与西农萨能奶山羊产羔数的相关性研究

首次利用PCR-RFLP技术探讨κ酪蛋白(CSN3)、αs2酪蛋白(CSN1S2)和β-乳球蛋白(β-lg)基因多态与69只西农萨能奶山羊产羔数的相关性。结果表明:CSN3-TaqI位点与产羔数之间存在显著相关(P<0.05或P<0.01),如TC基因型个体第1胎产羔数高于CC型(P<0.01),CC基因型个体第2胎产羔数高于CC型(P<0.05);CSN3-HindIII位点与产羔数之间不存在关联(P>0.05);CSN1S2-Alw26I位点与产羔数间存在显著的相关性(P<0.05或P<0.01),如NF基因型个体第1胎产羔高于NN型(P<0.05),NN基因型个体第4胎产羔数高于NF型(P<0.01);β-lg-smaI位点与产羔数间不存在显著相关(P>0.05)。结果提示CSN3和CSN1S2基因对奶山羊产羔数有显著影响,从而推测酪蛋白基因可能与FecB基因连锁。因此,认为CSN3-TaqI和CSN1S2-Alw26I位点可作为奶山羊高产羔数标记辅助选择(MAS)的有效分子标记。

A2β-酪蛋白基因型奶牛鉴别及选育

A2牛奶是婴幼儿奶源,A2β-酪蛋白基因型奶牛又是生产A2牛奶的唯一途径。本文综述近10年A2β-酪蛋白基因型奶牛的研究,包括A2牛奶和β-酪蛋白基因型、A2β-酪蛋白基因型奶牛的辨别方法、A2β-酪蛋白基因型奶牛的选育和扩繁以及A2β-酪蛋白基因型奶牛的营养需要,旨在为A2β-酪蛋白基因型奶牛鉴别和选育及其进一步研究提供科学依据。

基于大肠杆菌表达系统制备β-酪蛋白研究

牛乳中β-酪蛋白含有多种变异体,其中A1β-酪蛋白(A1)和A2β-酪蛋白(A2)是其最常见的2种变异体。由于A1和A2蛋白在氨基酸序列上仅存在个别氨基酸的差异,因此通过常规的分离、纯化手段较难以实现纯度较高的A1和A2蛋白的制备。本研究利用分子生物学手段,分别构建含有CSN2-A1和CSN2-A2目的基因的重组质粒载体pET28a(+)-CSN2-A1和pET28a(+)-CSN2-A2。将构建的重组表达载体导入到大肠杆菌BL21(DE3)中进行诱导表达和纯化。结果表明,在0.2 mmol/L IPTG,37℃下诱导表达4 h可获得大量蛋白,但通过SDSPAGE电泳显示目的蛋白以包涵体形式表达,存在于细胞破碎后的沉淀中。通过洗涤、溶解、镍柱亲和色谱纯化、复性以及鉴定等步骤最终可获得纯度大于90%(PAGE)的A1和A2重组蛋白,从而为制备A1和A2蛋白提供新的途径。

山羊β-酪蛋白基因调控区的克隆及启动子活性的检测

为了克隆山羊β-酪蛋白基因的调控区并检测5′调控区的启动子活性,利用Long PCR技术对西农莎能奶山羊β-酪蛋白基因(CSN2)5′和3′调控区进行了克隆(5′调控区分两段进行克隆,3′调控区进行直接克隆)、测序,将克隆的5′调控区的两个片段通过共有的单一性酶切位点HindⅢ融合成一个长为6.7 kb的片段,用其替代表达载体pEGFP-C1上原来的启动子CMV,指导报告基因绿色荧光蛋白(GFP)在山羊乳腺上皮细胞中的瞬时表达。结果表明,克隆的GC 3.3、GC 4.3、GC 6.6 3个片段与GenBank中登录的山羊CSN2基因相应序列相比,同源性均为99%,其包含了TATA box、GC island、CAAT box、SAR、AP1、Oct-1、Sm、Glyco、Pu-1、CAC等复合元件和转录翻译调节因子的作用位点,并且5′调控区可以有效指导报告基因的表达,从而初步验证了所克隆的山羊CSN2基因5′调控区的有效性,表明克隆的调控区可用于乳腺生物反应器的研究。

牛乳中A2β-酪蛋白功效特点及其检测方法研究进展

牛乳总蛋白中酪蛋白约占80%,其中36%是β-酪蛋白。A_(2)β-酪蛋白和A_(2)β-酪蛋白是β-酪蛋白遗传变体中最常见的两种类型,A_(2)β-酪蛋白为天然原型。A_(2)β-酪蛋白和A_(2)β-酪蛋白消化酶解后会产生不同的生物活性肽,来源于A_(2)β-酪蛋白的BCM-7可能与1型糖尿病、心血管疾病、自闭症、精神分裂症、消化功能紊乱等人体慢性非传染性疾病的发生密切相关,A_(2)β-酪蛋白酶解后产生的BCM-7要比A_(2)β-酪蛋白少甚至不会产生β-酪啡肽-7(BCM-7)。β-酪蛋白基因多态性受常染色体上共显性基因控制,目前常用的检测方法为反相高效液相色谱法(RP-HPLC)、等电聚焦电泳(IEF)法和等位基因特异性聚合酶链式反应(AS-PCR)、单链构象多态性聚合酶链式反应(SSCP-PCR)等。文章对β-酪蛋白遗传变体A_(2)β-酪蛋白功能特点、遗传学特点及A_(2)β-酪蛋白基因检测方法进行综述,旨在为A_(2)β-酪蛋白应用于功能性食品,包括作为乳基料及添加到婴幼儿配方食品中的应用提供理论依据。

牛乳中β-酪蛋白基因分型及β-酪啡肽-7的研究进展

牛乳营养丰富,乳蛋白是牛乳中最有营养价值的成分。β-酪蛋白约占乳蛋白总量的30%,A1和A2是β-酪蛋白最常见的两种类型,其中A1型为突变型。β-酪蛋白基因多态性是受常染色体上共显性基因所控制的,可通过蛋白水平或分子水平进行检测。A1型β-酪蛋白在人体内消化酶解后可产生多种特定的氨基酸残基片段,其中β-酪啡肽-7(β-casomorphin-7,BCM-7)是具有阿片活性的七肽物质,推测其可能与1型糖尿病、心血管疾病、自闭症、精神分裂症、消化功能紊乱等人体慢性非传染性疾病的发生有密切联系。本文从β-酪蛋白基因变异和分型方法、BCM-7的生成机制及其对人体健康潜在影响等方面进行了综述,为未来β-酪蛋白和A2型牛乳在乳制品行业的研究开发提供一定参考。

漏芦对奶山羊乳腺上皮细胞酪蛋白合成相关基因表达的影响

为探讨漏芦对泌乳动物乳腺酪蛋白合成的调节机制,利用细胞活力分析仪检测漏芦乙醇提取物(25、50、100、200、400、600、800μg/mL)对奶山羊乳腺上皮细胞活力和增殖能力的影响,并选择不抑制细胞生长增殖的乙醇提取物剂量,研究其对奶山羊乳腺上皮细胞酪蛋白合成相关基因mRNA表达的影响;采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术检测乳腺上皮细胞αs1-酪蛋白(CSN1S1)、αs2-酪蛋白(CSN1S2)、β-酪蛋白(CSN2)、κ-酪蛋白(CSN3)、信号转导与转录激活因子5(STAT5)、蛋白质酪氨酸激酶2(JAK2)、哺乳动物雷帕霉素蛋白(mTOR)、真核细胞翻译启动因子4E结合蛋白1(4EBP1)及核糖体蛋白S6激酶1(S6K1)基因的mRNA表达水平。结果表明,较高剂量(200~800μg/mL)的漏芦乙醇提取物明显抑制了奶山羊乳腺上皮细胞的活力和增殖能力(P<0.05),故后续试验添加25、50、100μg/mL的漏芦乙醇提取物处理乳腺上皮细胞;漏芦乙醇提取物可明显上调细胞酪蛋白基因CSN1S1、CSN1S2、CSN2、CSN3及酪蛋白合成相关基因STAT5、JAK2、mTOR、S6K1的mRNA表达水平(P<0.05),但显著下调了4EBP1基因的mRNA表达水平(P<0.05)。由此可见,漏芦乙醇提取物能通过调节奶山羊乳腺上皮细胞酪蛋白合成相关基因的表达,进而促进乳腺细胞酪蛋白的合成。

北京地区奶牛场A2基因型纯合个体的调查

牛奶蛋白主要分为乳清蛋白和酪蛋白,其中酪蛋白的45%为β-酪蛋白,β-酪蛋白有两个主要的变异型,即A1型和A2型。为了解北京地区奶牛场A2型β-酪蛋白的分布情况,本研究采用PCR扩增牛β-酪蛋白(CSN2)部分基因片段后,用DdeⅠ对扩增产物进行酶切,建立了PCR-RFLP检测A2基因的方法。根据对北京地区155头荷斯坦公牛β-酪蛋白基因型检测的结果统计,A2A2基因型的种公牛大约占34.2%。之后通过对A2A2公牛家系进行血统分析,筛选出A2纯合型公牛后代女儿2035头,并利用PCR-RFLP对这些奶牛个体进行A2基因型检测,发现1137头A2A2纯合型个体。本研究为纯A2型β-酪蛋白牛群的选育提供了基础。

亮氨酸对乳蛋白合成影响及其机制的研究

该研究旨在探讨其他氨基酸缺乏条件下补充亮氨酸对体外培养的奶牛乳腺上皮细胞κ-酪蛋白基因表达和κ-酪蛋白合成的影响以及细胞增殖的影响,并从m RNA水平探究了m TOR信号通路介导的乳腺上皮细胞内蛋白质合成的重要性。为创造细胞氨基酸缺乏环境,将DMEM/F12培养基稀释100倍作为对照组,处理组1在对照组的基础上补充亮氨酸,处理组2在处理组1的基础上添加对m TOR信号通路上游PI3K起抑制作用的LY294002抑制剂,分别采用实时荧光定量PCR技术和酶联免疫法测定基因的相对表达量和蛋白合成量,采用CCK-8法测定细胞增殖。结果发现,在其他氨基酸缺乏的条件下,单独的亮氨酸显著促进了κ-酪蛋白基因表达和κ-酪蛋白合成,而添加抑制剂极显著降低了亮氨酸的这种作用;蛋白质合成信号通路相关的基因m TOR、S6K1、e IF4E、e EF2相对表达量均以处理组1最高,处理组2最低,但除了e EF2基因外,其他基因在各组间差异不显著;4EBP1的基因以处理组1最高,对照组最低;补充亮氨酸没有显著促进乳腺上皮细胞增殖,但添加抑制剂可显著抑制细胞增殖。结果表明,在其他氨基酸缺乏的条件下给奶牛乳腺上皮细胞单一补充亮氨酸能显著促进κ-酪蛋白的合成,这种作用可能与m TOR信号通路介导蛋白质合成有关,此外,研究也表明m TOR信号通路可调控奶牛乳腺上皮细胞的增殖。

人白介素-2基因打靶载体的构建、转染及鉴定

为研究人白介素-2基因在奶山羊胎儿成纤维细胞中的表达,构建人白介素-2基因的山羊β-酪蛋白位点打靶载体。以质粒pBC1为模板扩增山羊β-酪蛋白上游2.5 kb和下游3.5 kb的序列作为5′和3′同源臂,将克隆得到的人白介素-2基因和neo基因插入到2个同源臂之间,获得山羊β-酪蛋白基因打靶载体pBNI53。利用脂质体将重组质粒转染奶山羊胎儿成纤维细胞进行G418筛选,并采用PCR和实时定量PCR方法对人白介素-2基因在稳定株中的表达进行验证。检测结果表明,本试验构建的打靶载体pBNI53成功转染奶山羊胎儿成纤维细胞,将人白介素-2基因成功整合至奶山羊胎儿成纤维细胞基因组中,为通过体细胞核移植法制备人白介素-2基因乳腺生物反应器的研究奠定了基础。