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PNAS:首次培育出产生低过敏和高蛋白牛奶的奶牛

来源:生物谷 2012-10-10 07:15

2012年10月9日 讯 /生物谷BIOON/ --来自新西兰AgResearch研究所的研究人员培养出世界上首头能够产生高蛋白牛奶的奶牛,而且这种牛奶可能是低过敏性的。相关研究于2012年10月1日在线刊登在PNAS期刊上。

在这项研究中,Goetz Laible和同事们想知道他们是否能够生产出含有更少的一种特定蛋白的牛奶,其中已知这种蛋白是过敏性的。

 论文第一作者Stefan Wagner博士说,“我们成功地和显著性地降低牛奶中的β-乳球蛋白(beta-lactoglobulin, BLG)水平,如果BLG不是来自人乳汁的话,那么它会导致过敏反应产生。三分之二的婴儿对来自奶牛的牛奶过敏,而且BLG蛋白过敏占其中的绝大部分。”

研究人员首先在经过基因改造的鼠奶中产生羊BLG蛋白的小鼠模式动物中进行测试。利用一种被称作RNA干扰的技术,他们然后将两种微RNA(microRNA, miR)导入小鼠体内以便降低羊BLG蛋白表达。这导致鼠奶中羊BLG蛋白含量降低了96%。

他们接下来构建出被称作Daisy的奶牛,它经过基因改造而能够表达同样的两种miR,不过这时这两种miR靶向奶牛牛奶中的一种正常的组分,即牛奶中的BLG蛋白。他们接着利用激素诱导Daisy分泌乳汁,结果收集到的牛奶不含有可检测到的BLG蛋白,而且令人意料之外的,酪蛋白(casein)水平要比该蛋白在奶牛牛奶中正常的水平高出两倍多。

Wagner博士说,“人们长期以来就寻求降低这种谜一般的蛋白,或者完全敲除它,这是因为人们还不知它的确切功能。因此,我们开发出这种科学模型来研究敲除BLG蛋白在牛奶组成和功能性质上的影响,并且来确定BLG蛋白缺乏是否能够产生低过敏性的奶牛牛奶。”

“为了避免自然分泌乳汁需要两年的时间,我们分析的乳汁是人工诱导分泌的。在这些初步研究中,我们在几天内只获得少量乳汁。我们如今想培育Daisy和确定自然分泌的乳汁组成和产量。我们也想研究Daisy所患无尾症(taillessness)的起源,其中这种疾病是奶牛的一种罕见性的先天性疾病。”

Malaghan Institute主任Graham le Gros教授说,“这项研究的巨大突破在于它有潜力降低牛奶过敏对我们的儿童带来的显著性影响而且非常好地避免对牛奶蛋白本身进行基因修饰所产生的相关问题。”

Wagner博士说,在未来,利用人工设计的miR来靶向其他的基因可能有提供一种有效的工具来改变其他的牲畜性状,比如产生能够加强疾病对抗或改善乳汁分泌的动物。(生物谷Bioon.com)

Targeted microRNA expression in dairy cattle directs production of β-lactoglobulin-free, high-casein milk

Anower Jabeda,b,1,2, Stefan Wagnera,2, Judi McCrackena, David N. Wellsa, and Goetz Laible

Milk from dairy cows contains the protein β-lactoglobulin (BLG), which is not present in human milk. As it is a major milk allergen, we wished to decrease BLG levels in milk by RNAi. In vitro screening of 10 microRNAs (miRNAs), either individually or in tandem combinations, identified several that achieved as much as a 98% knockdown of BLG. One tandem construct was expressed in the mammary gland of an ovine BLG-expressing mouse model, resulting in 96% knockdown of ovine BLG in milk. Following this in vivo validation, we produced a transgenic calf, engineered to express these tandem miRNAs. Analysis of hormonally induced milk from this calf demonstrated absence of BLG and a concurrent increase of all casein milk proteins. The findings demonstrate miRNA–mediated depletion of an allergenic milk protein in cattle and validate targeted miRNA expression as an effective strategy to alter milk composition and other livestock traits.

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