胰岛素在调控蛋白质合成中发挥重要作用。与其他一些激素可能引起氨基tRNAs和mRNAs浓度不同，胰岛素主要通过其受体和信号传导途径在转录过程中发挥重要的作用。胰岛素通过PI3K级联反应影响mTORC1信号通路，与其受体结合激活细胞内的突变胰岛素受体酶解物(IRS1)，进而活化PI3K，活化的PI3K激活PKB，而激活的PKB磷酸化TSC2，抑制TSC2 GTP酶激活蛋白活性，从而抑制TSC1/TSC2异源二聚体的形成^[9]，使Rheb与GTP结合而激活mTOR^{[10, 11]}。活化的mTOR通过4E-BP1和S6K1这2条通路调节核糖体蛋白及翻译调节蛋白质的合成。一方面，mTOR通过磷酸化4E-BP1阻碍4E-BP1翻译起始因子4E(eIF4E)复合物(4E-BP1·eIF4E)的形成，使得eIF4E从4E-BP1·eIF4E复合物中释放出来，更多游离的eIF4E与真核翻译起始因子4G(eIF4G)结合参与形成具有活性的eIF4F复合物，从而启动翻译起始过程^[12]；另一方面，mTOR能够激活S6K1，而S6K1激活引起S6的磷酸化，进一步促进某些含有末端嘧啶mRNA的翻译过程^[13]。

氨基酸对于mTORC1的激活是必需的，去除氨基酸尤其是支链氨基酸能够对mTOR信号通路产生抑制作用，并且添加其他激活因子也无法消除缺乏氨基酸所产生的对mTOR信号分子的抑制作用^[14]。Blommaart等^[15]最先研究发现，添加氨基酸抑制了肝细胞的降解，而且这种抑制作用与S6的磷酸化增加水平紧密相关，但在雷帕霉素的作用下，氨基酸的抑制作用被消除。后来的研究证实，氨基酸等营养素主要是利用相应的血浆膜蛋白转运载体及其他未知机制来对mTOR进行调控^[4]，进而影响细胞功能和细胞生长。在氨基酸缺乏的条件下，将导致mTOR下游效应因子S6K1及4E-BP1的去磷酸化，而重新添加氨基酸后，S6K1及4E-BP1重新磷酸化^[1]。但氨基酸促进mTOR磷酸化的精确机制还未被阐释。

有关氨基酸对mTOR信号的上游激活途径还存在争议，主要集中在氨基酸是直接还是间接激活mTORC1通路。氨基酸并不通过PI3K而激活mTORC1已得到证实^[16]，但一些研究表明，氨基酸可能通过抑制TSC1/TSC2或通过刺激Rheb而激活mTOR。Gao等^[17]研究表明，去除氨基酸会使TSC2失活，这表明氨基酸信号可能通过TSC1/TSC2而发挥作用。然而，另有研究表明TSC1/TSC2对于氨基酸激活mTORC1是非必需的^[18]，氨基酸激活mTOR并不依赖于TSC2。在TSC2缺乏的细胞中，去除氨基酸仍能导致mTOR的下游效应因子S6K1及4E-BP1的去磷酸化^[19]。Rheb与mTOR的结合受足量氨基酸的调控，这提示氨基酸可能与Rheb发生作用而对mTOR进行调控^[20]。但Smith等^[19]的研究表明，氨基酸并不对Rheb与mTOR的结合进行调控。有趣的是，有研究者认为，hVPS34(Ⅲ类PI3K)可不依赖TSC1/TSC2/Rheb途径将可利用氨基酸传导给mTOR^{[21, 22]}。这表明氨基酸可能直接作用于mTOR。因此，有关氨基酸对mTOR的上游效应因子的影响还需要进一步的研究。氨基酸对mTOR下游效应因子的影响与胰岛素对mTOR下游效应因子的调控相同，均是通过磷酸化S6K1及4E-BP1调节蛋白质合成。

饲粮蛋白质水平影响动物体内蛋白质的转录起始。Deng等^[24]以21日龄断奶仔猪为研究对象，分别饲喂蛋白质水平为20.7%、16.7%及12.7%的氨基酸平衡饲粮，结果发现随着饲粮蛋白质水平的降低，胰腺、肝脏、肾脏及骨骼肌等组织中蛋白质合成速率也随之下降。并且饲喂低蛋白质水平饲粮降低了仔猪骨骼肌和肝脏4E-BP1磷酸化水平，同时增加了4E-BP1·eIF4E复合物数量。Frank等^[25]给2～7日龄仔猪饲喂高、中、低3种不同蛋白质水平的饲粮，发现与低蛋白质饲喂组仔猪相比，高、中蛋白质饲粮提高了仔猪背最长肌S6K1和4E-BP1磷酸化水平及背最长肌蛋白质合成速率，这与Torrazza等^[26]的研究结果一致。饲粮蛋白质对仔猪蛋白质合成的调控可能是由于饲粮蛋白质水平的增加引起血浆胰岛素、支链氨基酸、葡萄糖含量增加^[27]，而胰岛素、支链氨基酸含量与调控蛋白质合成的起始因子活性具有一定的相关性，从而引起mTOR相关信号分子的磷酸化增加，进而增加机体蛋白质合成。

人们对可利用氨基酸尤其是支链氨基酸对mTOR信号通路及蛋白质代谢开展了大量的研究^[28]。体外研究表明，胞外氨基酸的可利用性调节了蛋白质合成速率。支链氨基酸尤其是亮氨酸能够刺激肌肉的蛋白质合成，在mTOR介导的蛋白质合成途径中发挥重要作用。在培养介质中去除亮氨酸引起了mTOR通路相关信号分子的快速失活^[29]。Escobar等^[30]向7日龄和26日龄仔猪颈动脉中注入亮氨酸后发现，与对照组(生理盐水注射组)相比，血浆胰岛素含量并没有显著变化，但亮氨酸注射后显著增加了骨骼肌4E-BP1的磷酸化水平，极显著降低了非活化4E-BP1·eIF4E复合物数量，骨骼肌中活性eIF4G·eIF4E复合物的数量极显著增加。Suryawan等^[5]的研究也得到了相似的结论，他们发现向禁饲过夜仔猪颈动脉注入亮氨酸后显著增加了骨骼肌蛋白质合成速率，同时增加了mTOR的磷酸化水平和骨骼肌中S6K1及4E-BP1的磷酸化水平。

精氨酸是新生仔猪的必需氨基酸。增加饲粮中精氨酸供给或提高内源性精氨酸合成均可提高骨骼肌中蛋白质沉积，并且精氨酸可以增加新生仔猪小肠蛋白质合成^[31]，激活小肠上皮细胞mTOR和相关激酶介导的信号通路。在饲喂以乳粉为基础饲粮的乳猪饲粮中添加0.6%的精氨酸增加了仔猪骨骼肌蛋白质合成速率、活性eIF4G·eIF4E复合物的数量，降低了非活性eIF4E·4E-BP1复合物数量，同时增加了mTOR及4E-BP1的磷酸化水平^[32]。

除亮氨酸和精氨酸外，谷氨酰胺也调节了机体细胞(包括淋巴细胞和骨骼肌细胞)的蛋白质合成。Xi等^[33]在含猪肠道上皮细胞的培养液中添加0、0.5、2.0 mmol/L谷氨酰胺，研究其对肠道上皮细胞蛋白质合成及其作用机制。结果显示，0.5和2.0 mmol/L谷氨酰胺添加刺激了上皮细胞的蛋白质合成。与此同时，0.5和2.0 mmol/L谷氨酰胺增加了4E-BP1和S6K1的磷酸化水平。氨基酸对mTOR信号介导的蛋白质沉积产生影响是由于氨基酸不仅是蛋白质合成的前体，而且作为信号分子通过细胞内信号转导途径而激活蛋白质合成^[34]。

胰岛素是调控动物骨骼肌蛋白质合成的重要因子。以仔猪为动物模型的研究表明，仔猪采食后蛋白质合成的增加与血浆中胰岛素的含量呈正相关^[35]。将仔猪进行饥饿处理12 h后，通过颈动脉注入与采食后水平相当的外源胰岛素研究其对骨骼肌合成及机制的影响发现，胰岛素显著增加了背最长肌的蛋白质合成速率。而且，注入胰岛素后显著增加了活性eIF4G·eIF4E复合物的数量，降低了非活性eIF4E·4E-BP1数量，同时仔猪背最长肌mTOR、S6K1及4E-BP1的磷酸化水平均增加，但对真核延长因子2(eEF2)的磷酸化水平没有影响^[8]。O’Connor等^[36]以新生仔猪为模型，利用胰岛素-葡萄糖夹技术注入不同浓度的氨基酸和葡萄糖，使仔猪体内氨基酸和葡萄糖保持在采食和饥饿状态。通过颈动脉注入胰岛素使血浆胰岛素含量维持在30 μU/mL发现，无论采食或饥饿状态下仔猪骨骼肌S6K1及4E-BP1的磷酸化水平均显著提高，同时eIF4E与eIF4G的结合也大大增加。

采食能够刺激新生动物几乎所有组织器官尤其是骨骼肌的蛋白质合成，这可以归结为采食后机体胰岛素和氨基酸的含量增加，但这种调控作用随动物生长发育而降低^{[36, 37]}。Escobar等^[30]通过比较氨基酸对7日龄和26日龄仔猪骨骼肌蛋白质合成影响的研究发现，向7日龄仔猪颈动脉注入亮氨酸后增加了4E-BP1的磷酸化水平及eIF4G·eIF4E复合物数量，降低了4E-BP1·eIF4E复合物数量；但对26日龄仔猪进行相同的处理，仅增加了4E-BP1的磷酸化水平及降低了4E-BP1·eIF4E复合物数量，但对eIF4G·eIF4E复合物数量没有影响。并且7日龄仔猪与26日龄仔猪比较而言，7日龄仔猪骨骼肌蛋白质合成速率增加60%，而26日龄仅为40%，即随着仔猪日龄的增长，氨基酸对骨骼肌蛋白质合成速率及蛋白质合成效应因子活性的调控作用减弱^[38]。以上研究表明相关蛋白信号分子的日龄依赖性导致了其起始速率降低，从而影响了蛋白质合成。

禁饲抑制了蛋白质合成，而饲喂刺激了骨骼肌蛋白质的快速合成。对禁饲24 h仔猪进行重新饲喂后，蛋白质合成速率增加^[37]，但在采食后90～120 min时饲喂对蛋白质合成的刺激效应下降^[39]。将禁饲过夜的5～7日龄仔猪重新饲喂30 min后增加了骨骼肌mTOR、S6K1及4E-BP1的磷酸化水平，并一直保持至120 min^[40]。可见，保持适当的进食次数对于维持仔猪较快的蛋白质合成速率是必需的。