近日，江南大學生物工程學院教授吳俊俊課題組聯(lián)合中國工程院院士、江南大學教授陳堅團隊周景文教授課題組，通過將合成生物學與計算生物信息學、超分子化學、納米技術等進行多學科交叉融合，首次創(chuàng)造出超強細胞修復蛋白——超分子彈性蛋白，其促進細胞增殖、細胞修復效果優(yōu)于目前所有商業(yè)化重組蛋白。相關研究成果日前在國際期刊《先進材料》上發(fā)表。
蛋白多肽是生物體內至關重要的組成部分，它在各種生命活動中起著重要作用，具有抗衰老、抗氧化、抗過敏、抗微生物、抗血栓及促進細胞活性等營養(yǎng)和生物學功能。同時，蛋白多肽還可以自組裝成納米粒子，參與到生物檢測、藥物遞送、組織工程中，具有廣闊的應用前景，因而受到科研界的廣泛關注。然而從動物組織中直接提取功能蛋白面臨成分復雜、單體分離較難、提取工藝復雜、成本昂貴、批次質量不穩(wěn)定、蛋白難以溶解等難題，并且存在攜帶病毒、病原體等安全隱患。因此，通過構建綠色、高效的微生物細胞工廠，定制特定功能的重組蛋白來替代動物提取蛋白勢在必行。
目前，國內重組蛋白市場巨大，但多數生物活性蛋白（如膠原蛋白）需要形成穩(wěn)定的超分子結構才能有較好的生物活性。吳俊俊表示，如何獲得具有穩(wěn)定超分子結構的功能蛋白一直是業(yè)界難題。
“我們研究發(fā)現(xiàn)，將超分子自組裝機制與彈性蛋白相結合，創(chuàng)造出的超分子彈性蛋白只需要通過靜置即可獲得穩(wěn)定的超螺旋結構，且這種超螺旋結構是由超分子力自組裝而成，不僅不會改變蛋白活性，還會賦予超分子蛋白結構穩(wěn)定以及活性提高等特性。”吳俊俊說。
此次研究創(chuàng)造的超分子彈性蛋白，能夠避免超螺旋結構中活性位點相互碾壓的弊端，最大程度地發(fā)揮蛋白活性位點功能。對一般的重組彈性蛋白來說，其只有在低溫下才能保持可溶性狀態(tài)，一旦放到室溫下就會聚集沉淀。而超分子彈性蛋白通過采用乳酸菌等序列重組技術導致其具備極高的表達量，在室溫下也有較高的穩(wěn)定性。
“這是目前國際上唯一的一款同時具有大分子透明質酸、膠原蛋白、彈性蛋白、貽貝蛋白等諸多明星分子特性的新型功能蛋白。”吳俊俊介紹，由于該蛋白分子量低易吸收、具有活性位點外露的超分子結構、強大的保水特性，以及強效水下黏附特性，此外還有促進細胞黏附、增殖和分化以及促進細胞損傷修復等作用，因而具有超強的細胞修復能力。
該科研團隊研發(fā)的這款國產超分子彈性蛋白獨有的細胞修復特性，未來可以應用于護膚產品，較低的分子量可以實現(xiàn)直接被皮膚吸收；還可以做傷口敷料，加快傷口愈合速度。作為純蛋白，超分子彈性蛋白黏性極強，作為生物止血材料不需要二次剝離，即可直接實現(xiàn)營養(yǎng)吸收。
在陳堅看來，該超分子彈性蛋白未來或許能夠以其具有的獨特特性，引領未來護膚美容、營養(yǎng)保健、細胞培養(yǎng)材料、生物止血、土壤肥料等各個領域的變革。
