文献类型： 中文期刊

作者： 李斐 ¹ ; 侯宇曦 ¹ ; 饶犇 ¹ ; 刘晓艳 ¹ ; 王亚平 ² ; 邱一敏 ¹ ;

作者机构： 1.湖北省农业科学院湖北省生物农药工程研究中心湖北省农业科技创新中心生物农药分中心国家生物农药工程技术研究中心

2.湖北大学生命科学学院

关键词： 重组胶原蛋白;成骨不全症;错义突变;三螺旋结构;整合素结合能力

期刊名称： 生物工程学报

ISSN： 1000-3061

年卷期： 2025 年 41 卷 004 期

页码： 1573-1587

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 胶原蛋白作为动物体内多种组织和功能的重要基质蛋白，在生物材料领域应用广泛。而在Ⅰ型胶原蛋白的三螺旋结构中，Gly-Xaa-Yaa三联体中Gly的错义突变是引发成骨不全症(osteogenesis imperfecta, OI)的重要原因。其临床表现具有高度异质性，涵盖从轻度骨骼脆弱(Ⅰ型)到严重肢体畸形(Ⅲ型)，乃至致死性围产期型(Ⅱ型)的广泛疾病谱。本研究以重组胶原蛋白作为研究模型，旨在进一步明确发生在整合素结合序列GFPGERN端的Gly→Ala/Val突变是否会影响胶原蛋白的结构和功能，探讨错义突变对胶原蛋白生物学功能的影响机制。通过在GFPGER序列N端的7个Gly位点分别引入Ala和Val突变，系统评估了氨基酸替换对重组胶原蛋白的三螺旋结构、热稳定性、整合素结合能力和细胞黏附能力的影响。研究发现，所有Gly错义突变体均能形成稳定的三螺旋结构，但热稳定性略有下降。通过胰蛋白酶酶解实验，发现Gly→Val替换导致重组胶原蛋白对胰蛋白酶的敏感性增加，表明突变位点周围可能存在局部的构象扰动。此外，Gly→Val突变体的整合素结合能力和HT1080细胞黏附能力均显著降低，且这种效应比Gly→Ala突变体更为显著。这表明当Gly被更大体积的Val替代时，对胶原蛋白的结构和功能影响更为负面。本研究为理解成骨不全症的分子机制提供了新见解，同时为胶原蛋白的序列设计和生物材料开发提供了重要的理论参考和实验基础。