營養(yǎng)調控與基因表達PPT課件

1、 隨著分子生物學的發(fā)展及其在營養(yǎng)學中的應用,從分子水平上弄清養(yǎng)分的代謝過程和規(guī)律,準確確定動物群體及個體的營養(yǎng)需要,掌握養(yǎng)分攝入過量及缺乏的后果,預防和治療營養(yǎng)代謝疾病以及解決其他營養(yǎng)問題將成為可能。營養(yǎng)與基因表達的關系及其作用機制已成為分子生物學的重要研究內容及營養(yǎng)學的新興研究領域。該領域的研究在過去510 年中取得了較大進展。營養(yǎng)和基因表達的一般關系表現(xiàn)為兩個方面: 一是養(yǎng)分的攝入量影響基因表達; 二是基因表達的結果影響?zhàn)B分的代謝途徑和代謝效率, 并決定營養(yǎng)需要量。第1頁/共45頁Animal performance(meat, milk, egg, wool, etc)(growth,

2、development, etc)Genotype(gene on chromosome)Environment(nutrition, ambient, management)Inter-relationships between genotype, environment and animal production 第2頁/共45頁 基因表達：是指編碼某種蛋白質的基因從轉錄、mRNA 的加工與成熟、RNA 的翻譯、蛋白質的加工,到活性(功能) 蛋白質的形成的過程( Goodridge ,1994) 。 基因表達調控包括轉錄調控、RNA加工調控、RNA 轉運調控、翻譯調控、mRNA 穩(wěn)定性調控

3、及翻譯后的調控。每一個調控點都與養(yǎng)分直接或間接有關(Clarke ,1992) 。 第3頁/共45頁 研究表明,營養(yǎng)對基因表達的作用主要發(fā)生在轉錄或翻譯前水平上,對翻譯后的影響較小(Berdanier ,1998) 。 研究表明,真核細胞的mRNA 的5和3端的堿基不能翻譯成蛋白質,稱為非編碼區(qū)(UTR) 。UTR 含有控制mRNA 的腺苷聚合、穩(wěn)定性、在細胞中的分布定位以及翻譯的調節(jié)信號,對基因表達的調節(jié)起著核心作用( Kozak ,1992 ;Choi ,1995) 。 養(yǎng)分對基因表達的調控作用是通過UTR ,特別是3UTR 實現(xiàn)的。第4頁/共45頁Nutrient intakeGene

4、expressionDNA RNA proteinNutrient uptake pathway and metabolismNutrient requirementInter-relationships of nutrition and gene expression 第5頁/共45頁Which genes, particularly those involved in control of metabolism, growth and partition are regulated by nutrition ?How do nutrients and diet regulate the e

5、xpression of specific genes ?How is the expression of specific gene products involved in metabolism and channelling of nutrientsFundamental questions第6頁/共45頁Dietary constituentDirect regulationPhysiological modulationSecondary mediatorRegulated transcription mRNAProtein Responsive genesRegulated tra

6、nscription Direct and indirect effects of nutrition on regulation of gene expression第7頁/共45頁DNARNA3 polyadenylationtranscription5 CapAAA200Splicing AAA200Mature mRNAExons 1 234Promoter Some micronutrientshormonesSignal transduction pathwaysIntracellular receptorsAAAmRNATranslocationPolyribosomes Pro

7、teinTranslation 第8頁/共45頁Critical control points1) Transcriptional regulation Activation, transcriptional speed2) Post-transcriptional regulation mRNA processing (splicing) mRNA transportation, localization mRNA stability mRNA translation3) Post-translation regulation第9頁/共45頁Post-transcriptional cont

8、rol of gene expression(3)(1)(2)第10頁/共45頁Regulatory signals in the untranslated regions and their interactions with nutrition第11頁/共45頁1. Interaction between nutrition and gene expression2. Nutritional regulation of gene expression3. Molecular biological approaches to nutrient-gene interactions 4. Eff

9、ects of environmental factors on nutrient-gene interactions第12頁/共45頁Principles: isolation & estimation of mRNA1) mRNA is the primary product of a gene and mediates its expression as protein. In many instances, nutrient effects on the expression of protein reflect changes in the concentration of thei

10、r mRNA. It is also frequently easier to determine mRNA concentrations than to estimate the corresponding proteins.第13頁/共45頁2) mRNA can readily be converted into their equivalent DNA by first synthesizing a complementary strand of DNA (cDNA) and then a second strand complementary to the first. DNA is

11、 much easier to manipulate than RNA in plasmids or by PCR. The cDNA can be sequenced to protein sequence information which can used in structural studies and in development of immunological methods of protein estimation.Principles: isolation & estimation of mRNA第14頁/共45頁3) The synthesis of individua

12、l mRNA is rarely by direct interaction of a nutrient with a gene. Instead, control is generally mediated through one or more proteins referred to as transcription factors. These bind to regulatory regions of the gene and determine the efficiency of its transcription.Principles: isolation & estimatio

13、n of mRNA第15頁/共45頁Main techniques1)Hybridization 2)Isolation of mRNA3)Probes 4)Estimation of mRNA Northern blotting Ribonuclease protection aaasy5)PCR, real time-PCR6)DNA sequencing7)Clone Important understanding how a nutrient influences expression of a particular gene requires a study of the facto

14、rs which bind to that genes regulatory region第16頁/共45頁1. Interaction between nutrition and gene expression2. Nutritional regulation of gene expression3. Molecular biological approaches to nutrient-gene interactions 4. Effects of environmental factors on nutrient-gene interactions第17頁/共45頁Animal perf

15、ormance(meat, milk, egg, wool, etc)(growth, development, etc)Genotype(gene on chromosome)Environment(nutrition)Inter-relationships between genotype, environment and animal production ambientmanagement第18頁/共45頁I. Nutrition and gene expression第19頁/共45頁Feed industryAnimal productionEffluentLess slurryL

16、ess odourAnimal biotechnologyConsumer products - Milk Meat Egg FishMicrobial biotechnologySilage inoculantsProbiotics Enzymes Amino acidsGrowth enhancersEnvironmental biotechnologyChemical or biotechnology pre-treatmentConservationChemical or biotechnology pre-treatmentBetter protein or amino acidsC

17、urrent cropsPlant biotechnologyBy-productsConsumer products - Flour Whisky BeerFood/drink industryChemical industryChemicals Starch Gluten Adhensives OilsBy-products 第20頁/共45頁一、能量蛋白質對基因表達的影響一、能量蛋白質對基因表達的影響 生長激素( GH) 是控制動物出生后生長的主要激素。GH 對生長的控制必須通過GH 受體( GHR) 及類胰島素生長因子- ( IGF - ) 的作用才能實現(xiàn), IGF - 是GH促進生長

18、的最重要的介導物(Cohick , 1993) 。哺乳動物體內存在另一種IGF ,叫IGF - ,主要在胚胎和胎兒組織產(chǎn)生,是胚胎和胎兒的主要生長因子。IGF - 和IGF - 的大多數(shù)作用均需要IGF - 受體( 型受體) 參與(St raus ,1994) 。 除GH 外,營養(yǎng)狀況是調控IGF - 的重要因素。大多數(shù)動物試驗均表明,營養(yǎng)不良導致的生長受阻往往伴隨有血漿GH 水平的升高,而不是下降(Buonomo ,1991 ; ;Vance ,1992) 。 能量蛋白質對生長調節(jié)基因表達的影響可能具有組織特異性。第21頁/共45頁二、氨基酸對基因表達的影響二、氨基酸對基因表達的影響 氨基酸

19、除參與IGF - 和GHR 基因表達的調節(jié)外,還與多種其他基因表達的調節(jié)有關。Marten (1994)報道, 在大鼠肝細胞培養(yǎng)基質中去掉氨基酸后促進了數(shù)個基因的表達, 提高幅度最大的是CHOP 基因。 CHOP 是一分子量很小的核蛋白,為轉錄因子C/ EBP (CCAAT/ 促進子結合蛋白) 的同源蛋白。CHOP 通過與C/ EBP 結合成二聚體而參與多種基因表達的調節(jié)(Cao ,1991 ;Birkenmeier ,1989 ;Umek ,1991) 。 Bruhat(1997 ,1999) 用人體細胞培養(yǎng)證明,低濃度的亮氨酸明顯提高CHOP 基因的表達,其機制是提高了基因的轉錄率和CHO

20、P mRNA 的穩(wěn)定性。其他氨基酸,如賴氨酸、蛋氨酸、精氨酸、苯丙氨酸和蘇氨酸的限制也可促進CHOP 的表達。Wang (1996) 認為,氨基酸缺乏導致基因表達的改變并不是氨基酸本身的作用,而是氨基酸濃度下降導致異常蛋白質合成的結果。但Bruhat (1997 ,1999) 認為,低濃度氨基酸誘導CHOP 的表達不是細胞應激的結果, 而是氨基酸本身的直接作用。他們已經(jīng)找到了CHOP 基因上氨基酸缺乏時促進轉錄的兩種轉錄因子。氨基酸調控CHOP 基因表達的作用機制還需深入研究。 第22頁/共45頁三、三、 脂肪酸對基因表達的影響脂肪酸對基因表達的影響1 脂肪合成酶系脂肪合成酶系 很早以前人們就

21、知道日糧脂肪有抑制肝臟的脂肪合成作用。很早以前人們就知道日糧脂肪有抑制肝臟的脂肪合成作用。除了脂肪對脂肪合成酶系的直接作用除了脂肪對脂肪合成酶系的直接作用(如脂酰輔酶如脂酰輔酶A 是是ACC 的的變構抑制劑變構抑制劑) 外外,脂肪可以調節(jié)生脂酶的表達是抑制生脂作用脂肪可以調節(jié)生脂酶的表達是抑制生脂作用的重要原因。的重要原因。 LCFA 是通過肉堿棕櫚酰轉移酶是通過肉堿棕櫚酰轉移酶(CPT) 系統(tǒng)進入線粒體系統(tǒng)進入線粒體內進行氧化供能的內進行氧化供能的, 而而CPT 系統(tǒng)主要由位于線粒體膜外側的系統(tǒng)主要由位于線粒體膜外側的CPT 和位于膜中間的肉堿和位于膜中間的肉堿- 酰基肉堿轉移酶以及位于膜內

22、酰基肉堿轉移酶以及位于膜內側側CPT 等三部分組成等三部分組成, 在這個過程中在這個過程中CPT 是控制是控制LCFA 進入線粒體的主要位點進入線粒體的主要位點(McGarry 等等,1989) 。進入線粒體后。進入線粒體后的的LCFA 氧化供能則受到氧化供能則受到3 - 羥基羥基- 3 -甲基甲基- 戊二酰輔酶戊二酰輔酶A (HMG - CoA) 合成酶的限制合成酶的限制, 因此這兩種酶是影響因此這兩種酶是影響LCFA 利利用的關鍵環(huán)節(jié)用的關鍵環(huán)節(jié), 而它們的基因表達又受到日糧中而它們的基因表達又受到日糧中LCFA 的調控。的調控。第23頁/共45頁 一些實驗已證明一些實驗已證明,n - 6

23、 和和n - 3 多不飽和脂肪酸多不飽和脂肪酸( PUFA) 能抑制肝臟脂肪合成所需的多種酶。受能抑制肝臟脂肪合成所需的多種酶。受PUFA 抑制的生脂酶包括脂肪酸合成酶、乙酰輔酶抑制的生脂酶包括脂肪酸合成酶、乙酰輔酶A 羧化酶羧化酶(ACC) 、6 - 磷酸葡萄糖脫氫酶、硬脂酰磷酸葡萄糖脫氫酶、硬脂酰CoA 脫飽和酶、脫飽和酶、L - 丙酮酸激酶丙酮酸激酶(L - P K) 和和S14 蛋白蛋白(參與參與脂肪代謝的一種蛋白質脂肪代謝的一種蛋白質,主要存在于脂肪酸合成作用非主要存在于脂肪酸合成作用非?；钴S的肝臟、脂肪組織和乳腺?；钴S的肝臟、脂肪組織和乳腺) (Blake ,1990 ;Lands

24、chulz ,1994 ;Ntambi ,1992) 。 脂肪酸抑制作用的大小與鏈長和飽和程度有關。脂肪酸抑制作用的大小與鏈長和飽和程度有關。魚油中的脂肪酸抑制作用最強。魚油中的脂肪酸抑制作用最強。18 : 2(n - 6) 和和18 : 3 (n - 3) 必須經(jīng)過脫飽和作用分別轉化為必須經(jīng)過脫飽和作用分別轉化為18 : 3 (n - 6) 和和18 : 4 (n - 3) 后才具有抑制作用后才具有抑制作用(Clarke ,1990) 。第24頁/共45頁 Raclot (1999) 總結了不同總結了不同PUFA 對基因表達的調節(jié)作用對基因表達的調節(jié)作用 , 并認為并認為PUFA 對特異基因

25、表達的調控具有組織特異性對特異基因表達的調控具有組織特異性和作用位點特異性。和作用位點特異性。PUFA 的主要作用的主要作用機制是抑制基因轉錄機制是抑制基因轉錄,降低降低mRNA 水平。水平。研究表明研究表明,PUFA 可直接與基因上的轉錄可直接與基因上的轉錄因子結合。因子結合。 目前已經(jīng)鑒定出了目前已經(jīng)鑒定出了S14 和和L - P K 基因上基因上PUFA 的作用位點的作用位點(Jump，1999 ; Liimat ta ,1994) 。第25頁/共45頁SCD1 : 硬脂酰輔酶硬脂酰輔酶A 脫飽和酶脫飽和酶,FAS : 脂肪酸合成酶脂肪酸合成酶,P K: 丙酮酸激酶丙酮酸激酶,ACC :

26、 乙酰輔酶乙酰輔酶A 羧化酶羧化酶, GLU T4 : 胰島素反應性葡萄糖轉運蛋白胰島素反應性葡萄糖轉運蛋白4 ,PEPCK: 磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶,ACO : 乙酰輔酶氧化酶乙酰輔酶氧化酶,CCP : 細胞色素細胞色素P450 4A2 , GK: 葡萄糖激酶葡萄糖激酶,ME : 蘋果酸酶蘋果酸酶,APO A - 1 : 脫脂蛋白脫脂蛋白A - 1 ,LPL : 脂蛋白脂酶脂蛋白脂酶, HSL : 激素敏感脂酶激素敏感脂酶, C/ EBP: CCAA T/ 促進子結合蛋白促進子結合蛋白,PPAR: 過氧化質體增殖激活受體過氧化質體增殖激活受體,aP2 : 脂肪細胞脂質結

27、合蛋白脂肪細胞脂質結合蛋白,A TP - CL : A TP - 檸檬酸裂解酶檸檬酸裂解酶, G6PDH : 6 - 磷酸葡萄糖脫氫酶磷酸葡萄糖脫氫酶; 第26頁/共45頁2葡萄糖轉運蛋白葡萄糖轉運蛋白 葡萄糖只有在葡萄糖轉運蛋白的作用下進入細胞膜后才能進一步代謝。已知動物體內存在多種葡萄糖轉運蛋白(從GLUT1 到GLU T5 , GLUT7) 。編碼這些蛋白質的基因的表達程度決定了葡萄糖進入細胞的數(shù)量。 第27頁/共45頁 Long 1996) 、Tebbey (1994) 等的研究表明：脂肪酸,特別是花生四烯酸(ADA) 是脂肪細胞葡萄糖轉運系統(tǒng)的生理調節(jié)物。ADA 可以抑制T 細胞中硬

28、脂酰- CoA 脫飽和酸(Long , 1996) 、肝臟脂肪酸合成酶(Clarke ,1992) 、3T3 - L 1 脂肪細胞中GLU T4 ( Tebbey ,1994) 等基因的轉錄率。Tebbey 等(1994) 證明,ADA可以調節(jié)GLU T4 基因的表達。將完全分化的3T3 - L 1 脂肪細胞放入ADA 中培養(yǎng)48 小時, 則GLU T4mRNA 的量下降了90 %,其原因是GLU T4 基因的轉錄下降了50 %,GLU T4 mRNA 的穩(wěn)定性也明顯降低。第28頁/共45頁四、碳水化合物對基因表達的影響四、碳水化合物對基因表達的影響 高碳水化合物飼糧促進脂肪的合成高碳水化合物

29、飼糧促進脂肪的合成, 其作用涉及基因轉其作用涉及基因轉錄、錄、mRNA 的加工和穩(wěn)定性的加工和穩(wěn)定性( Katsurada , 1990 ;Clarke ,1992 ; Towle ,1997) 。大鼠肝細胞在蔗糖介質。大鼠肝細胞在蔗糖介質中培養(yǎng)中培養(yǎng)2 小時小時,脂肪酸合成酶及脂肪酸合成酶及S14 mRNA 水平增加水平增加1015 倍倍;絕食大鼠飼喂高碳水化合物飼糧后絕食大鼠飼喂高碳水化合物飼糧后,肝中磷酸果糖激酶肝中磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶和丙酮酸激酶mRNA 量在量在46 小時內提高小時內提高7 倍。此外倍。此外,碳碳水化合物對水化合物對ATP - 檸檬酸裂解酶、甘油檸檬酸裂解酶、甘油

30、- 3 - 磷酸乙酰轉移磷酸乙酰轉移酶、硬脂酰酶、硬脂酰CoA 脫飽和酶等基因表達的促進作用也是發(fā)生在脫飽和酶等基因表達的促進作用也是發(fā)生在轉錄調節(jié)環(huán)節(jié)轉錄調節(jié)環(huán)節(jié)( Towle ,1997) 。 碳水化合物對碳水化合物對S14 基因基因(Burmeister ,1991) 、apoB 基因基因(Baum ,1990) 的調節(jié)作用發(fā)生在的調節(jié)作用發(fā)生在mRNA 的加的加工環(huán)節(jié)上工環(huán)節(jié)上, 而對肝臟蘋果酸酶、而對肝臟蘋果酸酶、6 - 磷酸葡萄糖脫氫酶等的作磷酸葡萄糖脫氫酶等的作用是通過提高用是通過提高mRNA 的穩(wěn)定性實現(xiàn)的的穩(wěn)定性實現(xiàn)的(Dozin ,1986 ; Iritani ,1992

31、;Moustad ,1991) 。第29頁/共45頁 碳水化合物中起調節(jié)作用的關鍵成分是葡萄糖碳水化合物中起調節(jié)作用的關鍵成分是葡萄糖, 但目前但目前還不清楚是由于葡萄糖的直接作用還是因為激素分泌改變的結還不清楚是由于葡萄糖的直接作用還是因為激素分泌改變的結果。果。 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶( PEPCK) 是肝和腎中糖元異生是肝和腎中糖元異生的關鍵酶的關鍵酶, 它的基因轉錄區(qū)起始位點上游它的基因轉錄區(qū)起始位點上游500bp 內含有許多調內含有許多調節(jié)單元節(jié)單元, 可與代謝信號相呼應可與代謝信號相呼應; 該基因的表達可受到日糧營養(yǎng)成該基因的表達可受到日糧營養(yǎng)成分的調控。營養(yǎng)

32、成分對分的調控。營養(yǎng)成分對PEPCK 的調控主要是通過與其啟動子的調控主要是通過與其啟動子作用而實現(xiàn)的。作用而實現(xiàn)的。 有人認為有人認為, 葡萄糖的直接作用是關鍵葡萄糖的直接作用是關鍵, 胰島素對生脂基因胰島素對生脂基因的調節(jié)是通過葡萄糖實現(xiàn)的的調節(jié)是通過葡萄糖實現(xiàn)的( Ferre ,1999) 。當日糧中含有大。當日糧中含有大量糖類時量糖類時, 由于胰島素的作用而抑制了由于胰島素的作用而抑制了PEPCK 基因的轉錄基因的轉錄, 導導致其水平下降。當禁食或日糧中含低糖時致其水平下降。當禁食或日糧中含低糖時,情況則剛好相反。情況則剛好相反。 目前已鑒別出了目前已鑒別出了L - P K、S14 和

33、和ACC 基因中的葡萄糖基因中的葡萄糖作用區(qū)作用區(qū) Girard ,1997) 。然而。然而,某些基因的最大表達可能需要某些基因的最大表達可能需要葡萄糖與激素的協(xié)同作用葡萄糖與激素的協(xié)同作用(Clarke ,1992 ;Vaulont ,1994) 。第30頁/共45頁五、礦物質和維生素對基因表達的影五、礦物質和維生素對基因表達的影響響第31頁/共45頁第32頁/共45頁鐵：鐵： 鐵的吸收與轉運需要運鐵蛋白及其受體的參與鐵的吸收與轉運需要運鐵蛋白及其受體的參與, 而鐵蛋白是而鐵蛋白是鐵在體內的貯備形式和高劑量鐵的解毒形式鐵在體內的貯備形式和高劑量鐵的解毒形式, 兩種蛋白的表達兩種蛋白的表達均受

34、翻譯后調節(jié)機制的調控。均受翻譯后調節(jié)機制的調控。 運鐵蛋白受體運鐵蛋白受體mRNA 的的3UTR 上含有鐵調節(jié)區(qū)上含有鐵調節(jié)區(qū)( IRE) 。缺鐵時缺鐵時,鐵調節(jié)蛋白鐵調節(jié)蛋白( IRP) 就與就與IRE 結合結合,保護保護mRNA 使其不使其不被被RNA 裂解酶降解裂解酶降解,從而提高運鐵蛋白受體的水平。當有鐵存從而提高運鐵蛋白受體的水平。當有鐵存在時在時, IRP 就脫離就脫離mRNA 分子分子,失去保護的失去保護的mRNA 不穩(wěn)定不穩(wěn)定, 其其翻譯率下降翻譯率下降,從而導致運鐵蛋白受體的合成量減少從而導致運鐵蛋白受體的合成量減少, 鐵的吸收率鐵的吸收率下降下降( Klausner ,19

35、89 ; Koeller ,1989 ; Theil ,1994) 。鐵的狀況并不影響運鐵蛋白受體基因的轉錄鐵的狀況并不影響運鐵蛋白受體基因的轉錄( Klausner ,1989) 。但。但Zakin (1992) 的綜述指出的綜述指出, 雖然很雖然很多組織都含有運鐵蛋白基因多組織都含有運鐵蛋白基因, 但不同組織的基因含有不同的轉但不同組織的基因含有不同的轉錄調節(jié)因子錄調節(jié)因子, 使運鐵蛋白基因的表達具有明顯的組織特異性。使運鐵蛋白基因的表達具有明顯的組織特異性。第33頁/共45頁Regulation of transferrin receptor and ferritin by ironIR

36、P: iron-regulatory proteins IRE: iron regulatory elementsRegulation of transferrin receptor and ferritin by ironIRP: iron-regulatory proteins IRE: iron regulatory elements第34頁/共45頁硒硒 硒以半胱氨酸硒的形式參與硒蛋白硒以半胱氨酸硒的形式參與硒蛋白(如如GSH - Px ,碘化甲碘化甲狀腺氨酸狀腺氨酸- 5- 脫碘酶脫碘酶) 的組成。的組成。 在硒蛋白翻譯過程中在硒蛋白翻譯過程中, UGA 密碼子不再作為終止信號密碼子

37、不再作為終止信號, 而而是作為半胱氨酸硒的編碼信號是作為半胱氨酸硒的編碼信號, 從而在蛋白中插入半胱氨酸硒從而在蛋白中插入半胱氨酸硒(Shen ,1993) 。 Burk (1993) 、Bermano (1995) 研究表明研究表明, 日糧硒水日糧硒水平不但能夠調節(jié)硒蛋白的含量與活性平不但能夠調節(jié)硒蛋白的含量與活性, 而且可以調節(jié)相應的而且可以調節(jié)相應的mRNA 的量。但對不同組織的量。但對不同組織, 不同硒蛋白及其不同硒蛋白及其mRNA 對不同對不同硒水平的敏感程度存在差異。如硒水平的敏感程度存在差異。如, 在硒耗竭時在硒耗竭時,磷脂過氧化氫磷脂過氧化氫GSH - Px mRNA 的降解率

38、不受影響的降解率不受影響, 但胞液但胞液GSH - Px mRNA 的降解率下降。因此的降解率下降。因此,缺硒時缺硒時, 二種酶的活性不同二種酶的活性不同(Bermano ,1996a) 。不同硒蛋白。不同硒蛋白mRNA 的的3UTR 結構的結構的差異是差異是決定決定mRNA 翻譯程度及對硒缺乏的敏感性的關鍵因素翻譯程度及對硒缺乏的敏感性的關鍵因素(Bermano ,1996b) 。第35頁/共45頁ThyroidAntioxidantXenobiotic metabolismImmunityFertilityMyopathiesAnticancerIll-thriven growth H|

39、| CH2| CH / HN COMetabolic pathways and disease associated with Se in animals. At physiological pH over 99% of the Se in the form which can act as an efficient redox catalyst(Combs & Combs, 1986)第36頁/共45頁Selenoprotein PcGSH-PxSe-binding proteins (58, 56 and 14 kDa)phGSH-PxeGSH-PxgiGSH-PxSperm capsul

40、e selenoprotein (mouse)IDIIDIIIDIIISelenoprotein WThioredoxin reductaseSelenoproteins which has been purified for mammalian cells Key: cGSH-Px, cystolic glutathione peroxidase; phGSH-Px, phospholipid hydroperoxide GP; eGSH-Px, extracellular GP; giGSH-Px, gastrointestinal GP; IDI, IDII and IDIII, typ

41、e I, II and III iodothyronine deiodinases(Arthur, 1997)第37頁/共45頁Weight gain in catfish fed a casein-based diet supplemented with sodium selenite, selenomethionine or selenoyeast (Se-Plex 50)(Lovel and Wang, 1997)05101520250.10.10.20.20.30.30.40.4Dietary Se (mg/kg)Dietary Se (mg/kg)Weight gain (g)Wei

42、ght gain (g)Se-MetSe-Plex 50Selenite第38頁/共45頁Glutathione peroxidase (GSH-Px) and Se content in liver of catfish fed a casein-based diet supplemented with sodium selenite, selenomethionine or selenoyeast (Se-Plex 50)(Lovel and Wang, 1997)05101520250.10.10.20.20.30.30.40.4Dietary Se (mg/kg)Dietary Se

43、(mg/kg)Liver Se (ug/g)Se-MetSe-Plex 50Selenite05101520250.10.10.20.20.30.30.40.4Dietary Se (mg/kg)Dietary Se (mg/kg)GSH-Px (nmol/mg Protein.min)Se-MetSe-Plex 50Selenite第39頁/共45頁Channelling of Se for preferential synthesis of a particular selenoproteinPHGSH-Px: phospholipid hydroperoxideglutathione p

44、eroxidasecGSH-Px: cytosolic GSH-PxSe-cys: selenocysteineChannelling of Se for preferential synthesis of a particular selenoproteinPHGSH-Px: phospholipid hydroperoxideglutathione peroxidasecGSH-Px: cytosolic GSH-PxSe-cys: selenocysteine第40頁/共45頁鋅：鋅： 金屬硫蛋白金屬硫蛋白(Metallothionein , MT) 可以結合多種金屬可以結合多種金屬元素

45、元素, 是元素轉運、維持細胞中的元素平衡、防止重金屬中毒是元素轉運、維持細胞中的元素平衡、防止重金屬中毒所必需的蛋白質。所必需的蛋白質。 Cui (1998) 用大鼠試驗表明用大鼠試驗表明, 飼糧缺鋅可明顯降低肝臟、飼糧缺鋅可明顯降低肝臟、腎臟和小腸腎臟和小腸MT 1 mRNA 水平水平, 但給大鼠注射白細胞介素但給大鼠注射白細胞介素- 后后, MT - 1 mRNA 明顯升高明顯升高, 且缺鋅組的且缺鋅組的MT - 1 mRNA 水平顯著高于加鋅組。在不同生理狀態(tài)下水平顯著高于加鋅組。在不同生理狀態(tài)下, 鋅對鋅對MT - 1 的調的調控性質完全不同?？匦再|完全不同。 盡管認為盡管認為MT 是

46、金屬元素轉運的必需蛋白質是金屬元素轉運的必需蛋白質, 但但Davis (1998) 的研究表明的研究表明, MT 過度表達過度表達(用轉基因技術用轉基因技術) 的小鼠的小鼠,鋅鋅的吸收率下降。的吸收率下降。Andrews (1999) 報道報道,妊娠小鼠日糧缺鋅時妊娠小鼠日糧缺鋅時,提高提高MT - 1 , MT - 2 的表達可以改善母鼠的繁殖成績。因此的表達可以改善母鼠的繁殖成績。因此, MT 的作用與表達及其與鋅代謝的關系尚需深入研究。的作用與表達及其與鋅代謝的關系尚需深入研究。第41頁/共45頁肌生成抑制素(myostatin,MSTN) 是是McPherron等發(fā)現(xiàn)的一個等發(fā)現(xiàn)的一個TGF-超家族新成員，超家族新成員，一種骨骼肌生長負調控因子，一種骨骼肌生長負調控因子，MSTN基因堿基對缺失導致的基因堿基對缺失導致的蛋白突變引起動物肌肉過度發(fā)育，出現(xiàn)了動物的蛋白突變引起動物肌肉過度發(fā)育，出現(xiàn)了動物的“雙肌雙肌”性性狀。通過改變采食量和調節(jié)能量平衡可改變動物