Combined analysis of silk synthesis and hemolymph amino acid metabolism reveal key roles for glycine in increasing silkworm silk yields

家蚕 血淋巴 丝绸 氨基酸 蚕业 丝素 生物化学 甘氨酸 尿素 化学 生物 食品科学 基因 材料科学 复合材料
作者
Xuedong Chen,Aihong Ye,Xuehui Wu,Zhigang Qu,Shiqing Xu,Yang‐Hu Sima,Yujun Wang,Ruimin He,Fen Jin,Pengfei Zhan,Jinru Cao,Wenlin Zhou
出处
期刊:International Journal of Biological Macromolecules [Elsevier BV]
卷期号:209: 1760-1770 被引量:23
标识
DOI:10.1016/j.ijbiomac.2022.04.143
摘要

Rearing silkworms (Bombyx mori) using formula feed has revolutionized traditional mulberry feed strategies. However, low silk production efficiencies persist and have caused bottlenecks, hindering the industrial application of formula feed sericulture. Here, we investigated the effects of formula feed amino acid composition on silk yields. We showed that imbalanced amino acids reduced DNA proliferation, decreased Fib-H, Fib-L, and P25 gene expression, and caused mild autophagy in the posterior silk gland, reducing cocoon shell weight and ratio. When compared with mulberry leaves, Gly, Ala, Ser, and Tyr percentages of total amino acids in formula feed were decreased by 5.26%, while Glu and Arg percentages increased by 9.56%. These changes increased uric acid and several amino acids levels in the hemolymph of silkworms on formula feed. Further analyses showed that Gly and Thr (important synthetic Gly sources) increased silk yields, with Gly increasing amino acid conversion efficiencies to silk protein, and reducing urea levels in hemolymph. Also, Gly promoted endomitotic DNA synthesis in silk gland cells via phosphoinositide 3-kinase (PI3K)/Akt/target of rapamycin (TOR) signaling. In this study, we highlighted the important role of Gly in regulating silk yields in silkworms.

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