Пролиновые дипептиды в рубце связаны с более высоким использованием азота у 30 молочных коров

Исследователи сообщили в Nature Communications о геномно-разрешённой карте метаболизма малых пептидов в микробиоме рубца. Они объединили метаболомику с изотопной химической меткой и метагеномику у 30 молочных коров. Среди 349 обнаруженных малых пептидов пролинсодержащие дипептиды были связаны с более высокой эффективностью использования азота (NUE), как и пептидил-пептидаза S15, образующая дипептиды Xaa–Pro. nature.comNature Communicationsnature.comОткрыть источник ↗

Почему важно использование азота

NUE — доля азота корма, перешедшая в молоко (азот молока/азот потреблённого корма). Отмеченные значения у отдельных коров различаются примерно от 14% до 45%. Животноводство даёт около трети мировых антропогенных выбросов азота, и на цепочку жвачных приходится 71% (около 46 Тг N в год) по цитируемой оценке.

В рубце 60–80% белка корма расщепляется до пептидов и аминокислот. Азот в составе пептидов составляет около половины общего азота рубца. Когда распад превышает потребности микробов, аммиак всасывается, превращается в мочевину и в основном выводится с мочой, что снижает NUE.

Пептидазы в геномах рубца

Карта построена на основе Bovine Gastro Microbial Genome Map. Из 5978 высококачественных геномов, собранных из метагеномов (MAG), 3731 (62,4%) кодировали пептидазы, аннотированные для деградации малых пептидов; у 64,6% из них был лишь один такой ген. nature.comNature Communicationsnature.comОткрыть источник ↗ Ещё 1820 MAG кодировали пептидил-пептидазы с предполагаемой ролью в образовании малых пептидов; у 72,3% из них было два и более таких гена.

Способность к деградации приписана главным образом Bacteroidota (45,5%) и Bacillota_A (38,4%), а способность к образованию — на 96% Bacteroidota. Предсказание сигнальных пептидов показало, что у 76% образующих пептидил-пептидаз он есть, тогда как у 98% деградирующих пептидаз его нет.

Экспериментальная проверка

Ферментация рубцового содержимого in vitro, метатранскриптомика и целевая количественная оценка показали, что накопление пролиновых дипептидов совпадало с транскрипционными профилями, согласующимися с усвоением азота и биосинтезом аминокислот. Инкубация бактерий и гетерологичная экспрессия подтвердили, что пептидаза S15.001 гидролизует субстраты Xaa–Pro.

Авторы описывают это как микробную ось пролиновых дипептидов, связанную с NUE, и как основу для прецизионного питания, нацеленного на метаболизм пептидов в рубце. Данные получены как ассоциации у 30 коров и в лабораторных опытах; вмешательства в рацион в работе не проверялись. nature.comNature Communicationsnature.comОткрыть источник ↗