近日，西北农林科技大学动物营养与健康养殖科技创新团队在Animal Nutrition上发表了题为“The mechanistic target of rapamycin complex 1 pathway involved in hepatic gluconeogenesis through peroxisome-proliferator-activated receptor γ coactivator-1α”的研究论文。王国艳、张俊副教授、武圣儒副教授为论文的共同第一作者，邓露副教授和姚军虎教授为共同通讯作者。
与非反刍动物不同，奶牛主要通过瘤胃挥发性脂肪酸进行糖异生获取葡萄糖。mTOR作为协调日粮中营养物质及内分泌激素的关键通路，可调控蛋白质、脂类及糖类等乳中干物质的合成，是奶牛多产奶、产好奶的重要保障。为了深入挖掘mTOR通路在奶牛肝脏糖异生中的调控潜能，该研究分析了单胃动物和奶牛肝脏中mTOR通路的活性差异，发现mTOR的正调控因子（LAMTOR2、LAMTOR3、LAMTOR4等）在奶牛肝脏中处于高表达水平，而负调控因子（DEPTOR、NPRL3、SESN2、SZT2及TSC1等）在奶牛肝脏中低表达，这一结果提示mTOR通路可能是牛肝脏高效糖异生的重要机制。在体试验发现，与猪的肝脏组织样品相比，mTOR通路在奶牛的肝脏组织样品中处于高活性状态。通过建立奶牛原代肝脏细胞的提取及培养系统，结合RNA干扰及质粒超表达技术，发现mTOR通路能够促进糖异生基因的表达，包括催化丙酸转化为丙酮酸的酶类（ACSS1、PCCA、MCEE、MMUT及SUCLG2等），及催化丙酮酸转化为葡萄糖的酶类（PCK及FBP等）。
转录因子PGC-1α能够结合糖异生基因FBP和PEPCK的启动子，并促进这两个基因的表达，而mTOR是调控PGC-1α定位及活性的关键通路。为了探究mTOR-PGC-1α是否是奶牛肝脏高效糖异生的重要机制。该研究发现PGC-1α的功能丧失能够显著阻断mTOR通路对糖异生基因表达的促进作用，而PGC-1α的功能获得能够显著缓解mTOR通路失活介导的糖异生基因表达下调，这些结果说明了mTOR通路以PGC-1α依赖的方式调控糖异生。
本研究阐明了mTOR通路在奶牛肝脏糖异生中的调控潜能，为后续基于mTOR通路，寻找能够有效提升奶牛肝脏糖异生效率的分子靶点，绘制饲料中营养物质调控肝脏糖异生的空间网络奠定了理论基础。
研究在国家自然基金（32070782，32072761）等项目的资助下完成。
原文链接： https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405654522000968
