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乳蛋白合成机理是重要的生命科学基础问题之一,目前已发现催乳素通过JAK/STAT5信号通路在转录水平调控乳蛋白合成,氨基酸通过m TOR/S6K1信号通路在翻译水平调控乳蛋白合成。但乳腺细胞内乳蛋白合成还有哪些重要的信号分子参与转录和翻译调控,什么分子是氨基酸等营养素的"分子传感器",细胞核和细胞液之间的串话如何应答氨基酸信号从而调节乳蛋白的合成等,仍是尚待解决的重要科学问题。该实验较系统的研究了甘氨酰胺合成酶作为一个新的信号分子,接受蛋氨酸信号,从转录水平和翻译水平对奶牛乳腺上皮细胞中β-酪蛋白(CSN2)合成的调节作用及机理。实验既为人们弄清楚氨基酸对乳蛋白的调节及作用机理提供基本理论依据,也为人们全面了解乳蛋白合成的网络信号通路提供新的视野。该研究采用组织块培养法培养并纯化体外培养的奶牛乳腺上皮细胞,用蛋白质免疫印记和免疫荧光检测细胞中角蛋白18(CK18)和CSN2的表达以鉴定细胞纯度和泌乳功能。实验通过在培养液中添加0.6 mmol/L的蛋氨酸,建立细胞泌乳模型用实时荧光定量PCR、WB和IF等方法,检测添加蛋氨酸泌乳模型中,Gly RS的表达与定位情况。结果表明蛋氨酸在促进细胞泌乳时,Gly RS表达显著上升(<0.01),并且Gly RS入核也显著增加(<0.01)。这说明,在蛋氨酸上调CSN2表达过程中,Gly RS可能是一个重要的调节因子。对Gly RS进行过表达与干扰,利用q RT-PCR、WB和IF等方法检测m TOR、p-m TOR、Stat5a、p-Stat5a、S6K1、p-S6K1、4EBP1、p-4EBP1和CSN2的表达,用CASY细胞活力分析仪和流式细胞仪分析测定细胞活力、细胞数和细胞的增殖率。结果显示,Gly RS过表达和干扰后,检测的磷酸化蛋白和CSN2均分别显著上升和下降(<0.01),细胞活力、细胞数和细胞的增殖率也分别显著增加和减少(<0.01),而非磷酸化蛋白无显著变化(>0.05);添加蛋氨酸后,检测各蛋白的表达均显著上升(<0.01),但Gly RS干扰组,添加蛋氨酸不能使磷酸化蛋白和CSN2的表达恢复。这说明,Gly RS能接受蛋氨酸的信号,上调CSN2合成相关信号分子的磷酸化、CSN2的合成及促进细胞增殖,且蛋氨酸上调CSN2合成和促进细胞增殖的信号很大一部分是由Gly RS接受并传递的。综上所述,Gly RS是蛋氨酸调节奶牛乳腺上皮细胞泌乳过程的重要信号分子,其可能调控机制如下:Gly RS在胞浆中接受蛋氨酸信号后,544位苏氨酸和704位丝氨酸发生磷酸化,磷酸化后一部分在胞浆中通过与e IF2D结合,在翻译水平上上调CSN2的表达;一部分由NLS引导入核,同时发生分子剪切,剪切后的C端与NFκB1结合,促进NFκB1与CSN2启动子结合,从转录水平上上调CSN2的表达。