江苏食品职业技术学院食品与营养工程学院 田 青

哺乳动物乳中蛋白质主要有三类：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总蛋白含量的80%左右，而αs1-酪蛋白就占到乳中总酪蛋白含量的40%以上，哺乳动物的乳蛋白组成见表1（张和平和张列兵，2005）。

表1 哺乳动物乳蛋白的组成

王维君（2010）研究发现，酪蛋白作为乳汁中的主要成分，不仅为机体提供了丰富的氨基酸，而且还是生物活性肽的主要来源。酪蛋白含有多种以无活性形式存在的活性序列，当经适当的蛋白酶水解从酪蛋白中释放出来之后，便成为具有生理活性肽段，如免疫活性肽，抗血栓肽活性肽，矿物质元素结合肽，酪蛋白糖巨肽等，分别在人和动物体内发挥着重要生理功能，其中矿物质元素结合肽是从αs1、αs2和β-酪蛋白中酶解出来的，能够促进小肠对钙离子和其他矿物质元素的吸收。

因此，作为一种重要的蛋白质基因，αs1-酪蛋白在乳腺中是否表达，表达量多少就直接关系到乳中蛋白质的含量和质量，进而影响乳品质。所以，清楚的了解αs1-酪蛋白基因及其表达的调控机制十分重要。

1 αs1-酪蛋白基因简介

自从Nagao等（1984）首次报道了 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，并对其基因组织性和序列进行了研究，发现牛αs1-酪蛋白基因全长17508 bp，其中19个外显子占1138 bp，大小在24～385 bp；18个内含子占16370 bp，长度为90～1967 bp。

张才骏等（2000）对青海省4个品种560头牛乳中的αs1-酪蛋白进行了电泳研究，结果发现，青海牛乳中αs1-酪蛋白基因座受4个等位基因的控制，有6种基因型；同时在青海东部黄牛中发现一种新等位基因αs1-CNE和一种罕见等位基因αs1-CND。白文林（2005）利用PCR-RFLP技术检测了天祝白牦牛αs1-酪蛋白基因部分序列的遗传多态性，结果表明，天祝白牦牛群体αs1-酪蛋白基因表现单态。而祁宏和苗永旺（2009）发现，牛αs1-酪蛋白有9种变异体，并认为αs1-酪蛋白基因与泌乳性状之间的关联性可以用基因调控区，特别是转录因子结合位点存在突变位点来解释，即基因调控元件核酸序列的变异会导致转录效率的改变，增加或减少mRNA的丰度，因此导致生产的乳蛋白量存在差异。Chianese等（2009）在地中海水牛乳中αs1-酪蛋白位点发现了继αs1-CN（A）之后的 αs1-CN（B），即它是由 Leu178（A）被 Ser178（B）替换所致。 Kusza 等（2007）研究发现，不同品种的奶山羊αs1-酪蛋白基因的等位基因活跃程度不同，即存在着种属差异。

2 αs1-酪蛋白基因表达调控

2.1 激素调控 赵学军等（2005）研究了不同浓度泌乳素对旋转培养下奶牛乳腺组织酪蛋白αs1基因表达的影响，研究发现添加泌乳素后酪蛋白αs1 mRNA表达水平得到显著提高，泌乳素在5 μg/mL时表达水平到达平台期，再增加泌乳素效果并不大。Vanselow等（2006）研究表明，在哺乳期，催乳素通过激活STAT5转录因子，转录因子随后结合在激活子的同源靶序列上而刺激牛奶中基因的表达。STAT因子结合位点附近DNA甲基化受不同生理阶段的发展性调控，远端的STAT结合位点结合STAT5A并增强哺乳期αs1-酪蛋白启动子的刺激，严重乳房炎能够阻止酪蛋白的合成从而减少αs1-酪蛋白的表达。因此他认为感染相关的αs1-酪蛋白启动子甲基化和染色质的重装只在急性的、局部调节机制受限制时起作用而不改变催乳素循环中的浓度，αs1-酪蛋白启动子甲基化不受乳房中粒细胞数量的影响。

2.2 营养成分与αs1-酪蛋白基因多态性的互作效应 Schmidely等（2002）以24只产羔2周的奶山羊为试验动物研究乳中asl-酪蛋白（asl-CN）基因型（纯合基因型:A/A和F/F各12只）对产乳量和乳成分的影响，研究发现asl-CN基因型为A/A的山羊与F/F型山羊相比，前者乳中蛋白质、脂肪的产量及含量较高 （与日粮粗蛋白质浓度和试验期无关），且其消化氮转化为乳氮率高，而尿氮的排泄低，但Ca和P的表观消化率均不受αs1-CN基因型的影响，说明基因型和营养素及其互作效应对乳品质有影响。

杨金勇（2006）在体外培养体系中添加蛋氨酸二肽和赖氨酸蛋氨酸二肽，比添加相同含量的游离氨基酸更能促进乳腺上皮细胞酪蛋白αs1基因表达，改变培养液中赖氨酸和蛋氨酸的比例能影响酪蛋白αsl-基因的表达，当两者比例在3.5:1时，酪蛋白αsl-基因表达最强。来金良（2006）研究了体外培养体系中赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和苯丙氨酸浓度对奶牛乳腺酪蛋白αs1-基因表达的影响，乳腺组织培养体系中Lys、Met、Thr和Phe浓 度 分 别 为 197、107、122 μg/mL 和 226 μg/mL时，酪蛋白αsl mRNA表达丰度最高。说明αs1-基因的大量表达需要多种营养素的共同作用，且它们之间存在互作效应。

Torre等（2008）采用两组具有不同αs1-酪蛋白合成能力的山羊并给与不同蛋白质水平的日粮，研究山羊对饲料利用率方面的差异，结果表明，具有高的αs1-酪蛋白合成能力的山羊具有更好的能量、蛋白质利用效率，即基因型与营养水平之间具有交互作用。

Caravaca等 （2009）选择89头Murciano-Granadina山羊研究了α-酪蛋白和κ-酪蛋白基因型与乳品质之间的关系，结果表明，αs1-酪蛋白和κ-酪蛋白基因型之间没有交互作用。与κ-酪蛋白的AA基因型相比，κ-酪蛋白的AB和BB基因型显著影响乳中总蛋白和蛋白质分数，但αs1基因型不影响乳蛋白、酪蛋白和脂肪的含量，这与法国在山羊品种上的试验结果不同。

Renato 等（2010）研究表明，αs1-酪蛋白基因多态性与日粮能量水平之间存在互作效应，且高能量水平能够提高日粮中能量的转化效率和携带有强等位基因的奶山羊酪蛋白的产量，但对于携带有弱等位基因的山羊差异不显著，所以他认为对于携带不同等位基因的奶山羊应该采用不同的饲养方式。

Valenti等（2010）将 18 只 Girgentana泌乳山羊分为两组，采用2×2因子实验设计，研究了αs1-酪蛋白基因位点两种基因型（AA，FF）和两种日粮在不同能量水平下对奶山羊乳品质的影响，结果表明，αs1-酪蛋白基因位点纯合子弱等位基因对不同能量水平的日粮具有不同的反应，尤其是接受高能量日粮时，AA型山羊对乳中脂肪含量无显著影响，而FF型山羊则降低了脂肪的营养价值，这说明αs1-酪蛋白基因的不同基因型和日粮营养水平之间存在互作效应，要使αs1-酪蛋白基因高度表达并改善乳品质必须考虑这种互作效应。

3 αs1-酪蛋白基因在研究中存在的问题

目前，关于蛋白质合成的调控路径的研究比较多，也比较深入，但对于与蛋白质合成相关的基因研究还比较少，尤其是αs1-酪蛋白基因，且主要停留在基因的表达这一层面，因此还需要更深入的研究，如对影响αs1-酪蛋白基因表达的因素、路径和主要调控方式等方面的研究还需要进一步深入。

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