转基因牛人α-乳清白蛋白生理作用及安全性

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1、转基因牛人α-乳清白蛋白生理作用及安全性摘要：对转基因乳清白蛋白的研究已有近20年的历史。文章综述了转基因乳清白蛋白的生理作用和安全性。阐释了转基因乳清白蛋白的三大生理作用，即影响后代生长特性，改善睡眠、抗焦虑、提高认知能力和抗肿瘤作用。重点分析了产生这些生理作用的原因。概述了研究者根据实验得出的安全性评价结果，同时介绍了系统的安全性评价所包含的内容，并以美国提出的组成成分分析方法作为补充。关键词：α-乳清白蛋白；转基因动物；生理作用；安全性评价随着各种克隆技术（如显微注射法、体细胞核移植技术、胚胎干细胞法、反转录病毒法和精子载体法等）的日趋成熟，转基因动物反应器在食品、

2、医药、工业等领域的应用变得更加现实。其中动物乳腺生物反应器是近20年来受到大家关注的领域之一。乳腺是专门化的分泌腺体，其表达的产物经转录后修饰具有生物活性，且产量高、活性稳定，不污染环境。通过转基因技术可实现所转入的α-乳清白蛋白（α-lactalbumin,α-LA）基因在受体动物乳腺的高效表达，并作用于机体改变乳成分和泌乳量，最终影响后代的生长特性。13在利用动物乳腺生物反应器表达转基因α-LA的研究中，大部分是将牛的α-LA基因转移至该基因敲出小鼠，仅小部分是关于如何构建人α-LA基因植物表达载体（如转人α-LA基因番茄）。近年来亦有将牛α-LA基因转移至猪或羊的研

3、究，但仍较少。这主要是由于低且随机的基因整合，来源少且存活率低的活体胚胎及实验探索中的巨额花费限制了将转基因技术应用于大型家畜[1]。随着相关技术的逐渐成熟，目前通过体细胞核移植技术和自然繁殖技术已成功获得了牛乳腺生物反应器，该生物反应器可生产人α-LA。中国农业大学在国际上首次获得了整合有“人乳铁蛋白”和“人α-LA”基因的克隆牛，并已经开发出与人乳成分相近的人乳化牛奶。应用转基因技术获得的目的蛋白具有成本低、产量高和生物活性稳定等特点，可用于营养保健品和婴幼儿配方产品等方面，应用前景不容置疑，但对其生理作用和安全性的系统评价目前仍欠缺，而这正是相关研究成果的推广应用所

4、必须的。因此，对这方面的研究将显得尤为重要。1转基因α-LA的生理作用1.1影响后代生长特性13研究表明转基因α-LA可影响后代的生长特性，使之呈现更快的生长速度。这主要源于两方面的原因。首先，外源α-LA基因的转入使该蛋白在泌乳早期表达总量增加，从而使乳糖合成相应增强，后代因此摄入更多的碳水化合物。其次，乳糖含量的增加使乳汁的粘度下降而使其更易泌出，最终使泌乳量增加。1.1.1转基因α-LA的高效表达使乳糖合成量增加α-LA是二磷酸脲苷-半乳糖基转移酶（uridinediphosphate-galactosyltransfer-ase,UDP-GT）的调节亚基，二者形成

5、异二聚体复合物乳糖合酶。UDP-GT可催化二磷酸尿苷-半乳糖的半乳糖基转移至含有低聚糖β-N-乙酰氨基葡萄糖的糖蛋白上[2]，α-LA连接到UDP-GT上并增加UDP-GT对葡萄糖的亲和力和特异性使米氏常数降低，从而使乳糖合成可在生理条件下进行[3]。1997年Stacey等[4]的研究进一步证实了α-LA对于调节乳腺上皮细胞中乳糖的合成起着至关重要的作用[5]。该研究通过靶基因技术制成α-LA基因敲出小鼠，结果发现该鼠分泌的乳汁中乳糖含量极少，有的甚至完全缺乏[4]。13研究表明当在非α-LA基因缺陷的动物中转入新物种的α-LA基因时，受体动物会同时表达内源基因和转入基

6、因。转入基因表达的蛋白在泌乳初期含量较高并使得该蛋白总量增加。如2001年Wheeler等[2]将牛α-LA基因转移至猪中，该研究发现表达的牛α-LA含量在泌乳初期是猪α-LA的4.3倍，这使得α-LA总量增加[6]。Bleck等[7]的研究发现整合有牛α-LA基因的转基因鼠所表达的蛋白总量比对照组多5～15倍[7]，与上述观点相符。泌乳早期转基因组的乳糖含量（3.8%）与对照（2.6%）比较更高表明总α-LA含量增高可促进乳糖的合成。乳糖的主要作用是作为碳水化合物为机体供能。转基因动物在泌乳早期更高的乳糖含量可使后代摄入更多的碳水化合物。1.1.2乳糖合成量增加可促进泌

7、乳研究表明泌乳量与乳糖合成量是直接相关的。2001年Wheeler等[6]将牛α-LA基因整合到非α-LA基因缺陷的猪中。该研究发现转基因猪所产的奶中α-LA和乳糖含量均高于对照，且产奶量在3～9天比对照高20%～50%[6]。同年，Bleck等将牛α-LA基因转移至非α-LA基因缺陷的鼠中，该研究也发现乳糖含量和泌乳量均高于对照[7]。造成这一结果是由于乳糖是乳汁的三大营养成分（即乳糖、蛋白和脂肪）之一，因而也是调控乳渗透压的主要因子。乳糖缺乏会导致粘度增高，妨碍乳汁的移出。而乳糖合成量增加可降低乳汁的粘度使其更易泌出，最终