چگونه با پروتیین mTOR در پرورش حیوانات اهلی برنده شویم ؟

پروتئین ها از مولکول های اساسی سلول ها هستند و در ساختار همه اندامک ها و بسیاری از اجزای سلول ها یافت می‌شوند و در ساخت و کار آنها نقش بنیادی دارند. بخش مهمی از ساختار غشای سلول و اندامک ها و همچنین اسکلت سلولی و اتصال های سلولی از پروتئین های ساختاری (ساختمانی) متنوعی تشکیل شده است.
پروتیین ها در بدن می­توانند نقش آنزیمی، ساختمانی، ناقل و یا دفاعی (آنتی بادی) داشته باشند.  از سوی دیگر ثابت شده است که یک سلول فقط در صورتی می تواند زنده بماند که پروتئین هایش در مکان درست و در زمان مناسب فعالیت کنند. میزان پروتئین در سلول را می توان با تنظیم بیان آن (مثلا در سطح رونویسی و یا ترجمه) و یا تنظیم تجزیه آن کنترل کرد. همچنین فعالیت پروتئین ها در درون سلول با انواع تغییرات و اتصالات کووالان (مانند فسفریلاسیون) و غیر کووالان (مانند اتصال لیگاند) قابل تنظیم می باشند. بنابراین فسفوریلاسیون برخی از پروتیین ها در حضور مولکول پر انرژی ATP نقش بسیار مهمی در فعال کردن نقش بیولوژیکی آنها دارد.
فسفوریلاسیون پروتیین ها تحت کنترل آنزیم های کینازی می باشد. به عبارت دیگر کینازها آنزیم هایی هستند که وظیفه انتقال یک گروه فسفات از یک مولکول ATP به یکی از اسیدهای آمینه موجود در زنجیره پروتیینی را بر عهده دارند. به عنوان مثال برخی از کینازها می توانند اسید آمینه سرین موجود در زنجیره پروتیین را فسفوریله کند و این در حالی است که برخی از آنها می توانند سرین و یا ترئونین را فسفوریله کنند که به صورت سرین/ترئونین کیناز نشان داده می شوند. بنابراین فسفوریلاسیون پروتیین ها فرایندی انرژی خواه بوده که با دخالت کینازها انجام می شود. لازم به ذکر است که مسیر برگشت این واکنش (دفسفوریلاسیون) و جدا سازی عامل فسفات از  پروتیین های فسفوریله با استفاده از آنزیم های فسفاتاز انجام می شود.  
از سوی دیگر ساخت و تولید تمامی پروتیین های درون سلولی تحت کنترل و یا تحت تاثیر ژن های موجود در هسته سلول و همچنین میزان بیان ژن ها می باشد. بنابراین تنظیم و یا تحریک بیان برخی از ژن ها می تواند بر تولید و یا میزان فعالیت پروتیین های موجودات زنده تاثیرگذار باشد.
یکی از ژن هایی که امروزه به شدت مورد توجه قرار گرفته است ژن mTOR می باشد. ژن mTOR که در ترجمه فارسی به معنای "  ژن مورد هدف راپامایسین در پستانداران" می باشد در واقع در ساخت آنزیم سرین/ترئونین کیناز نقش دارد . بنابراین هدف نهایی ژن مزبور ساخت یک آنزیم کینازی است که وظیفه آن فسفوریلاسیون پروتیین (اسید آمینه سرین و یا ترئونین) می باشد.
پژوهش ها نشان داده است که درجه فعالیت و بیان این ژن می تواند در باروری، رشد و سلامت و حتی بروز برخی از سرطان ها نقش داشته باشد. به عبارت دیگر پروتیین mTOR یک سرین/ترئونین کینازی است که باعث افزایش رشد، تکثیر و متابولیسم سلولی می شود. برخی از پژوهشگران معتقدند که با دستکاری ژن mTOR میتوان طول عمر انسان را 16 سال افزایش داد.
از سوی دیگر متخصصین تغذیه دام و طیور امروزه به دنبال این هستند که با استفاده از تکنیک ها و روش های تغذیه ای مقدمات روشن و یا خاموش شدن برخی از ژن ها را فراهم کنند تا با روشن و خاموش شدن این ژن ها بتوانند سرعت رشد و بازده پرنده را بهبود دهند.
به عنوان مثال پژوهش Wu در سال 2010 نشان داد که افزایش اسید آمینه گلوتامین پلاسمایی می تواند باعث افزایش فعالیت ژن پروتیین کیناز mTOR  شود که نتیجه آن افزایش رشد و تمایز سلولی، کاهش تجزیه پروتیین عضلات و افزایش توده عضلانی  می باشد.
همچنین نتایج یک پژوهش نشان داد که استفاده از اسید آمینه لوسین باعث افزایش بیان ژن mTOR  و درنتیجه افزایش تولید پروتیین mTOR کیناز در روده و بهبود ارتفاع ویلی در روده جوجه های گوشتی می شود.
بنابراین استفاده از مواد مغذی که منجر به افزایش فعالیت و بیان ژن mTOR  می شود می تواند باعث افزایش  فسفوریلاسیون پروتیین ها و در نتیجه بهبود رشد و بازده پرندگان شود. 

                           (گروه تحقیق و توسعه شرکت تولیدی بازرگانی رضوان دانه تبریز)

منابع:

کریمی، ز، ح. گله داری، ر. حاجی حسینی و غ. حاجی حسینی. 1395. بررسی تاثیر جهش جدید ژن  MTOR بر پروتئین mTOR. سویمن کنگره ملی زیست شناسی و علوم طبیعی ایران.

Gholipour, V, M. Chamani, H. Aghdam Shahryar, A. Sadeghi  and M. Aminafshar. 2018. Effects of dietary L-glutamine supplement on performance, characteristics of the carcase and intestinal morphometry in guinea fowl chickens (Numida meleagris), Italian Journal of Animal Science, DOI: 10.1080/1828051X.2018.1544856

Wu G. 2010. Functional amino acids in growth, reproduction, and health. Adv Nutr. 1:31–37

Chang Y, H. Cai , G. Liu, W. Chang, A. Zheng, S. Zhang, R. Liao, W.Liu , Y.Li and J.Tian. 2015. Effects of dietary leucine supplementation on the gene expression of mammalian target of rapamycin signaling pathway and intestinal development of broilers. Animal Nutrition (1):  313-319

Hall, MN. mTOR-what does it do? (2008). Transplantation Proceedings.  DOI: 10.1016/j.transproceed.2008.10.009

 




 

تاریخ ارسال: يکشنبه 21 بهمن 1397