一种可自组装的三螺旋重组胶原蛋白及其交联形成的凝胶制造技术

本发明专利技术属于基因工程技术领域，具体涉及一种可自组装的三螺旋重组胶原蛋白及其交联形成的凝胶。本发明专利技术提供了具有(Gly

【技术实现步骤摘要】
一种可自组装的三螺旋重组胶原蛋白及其交联形成的凝胶


[0001]本专利技术属于基因工程
，具体涉及一种可自组装的三螺旋重组胶原蛋白及其交联形成的凝胶。

技术介绍

[0002]胶原蛋白是动物细胞外基质中的主要结构蛋白，由(Gly
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Xaa
‑
Yaa)n的重复氨基酸序列组成，具有独特的三螺旋结构。三螺旋结构是胶原蛋白的核心特征，三螺旋胶原蛋白会进一步组装形成胶原纤维。胶原纤维是骨骼和皮肤等不同组织和器官的主要成分，可以为人体提供一个生物支架，并参与调控生物大分子的相互作用、细胞增殖和粘附、组织再生、伤口修复等多种生命活动。作为一种优异的生物材料，胶原蛋白具有高生物相容性、低免疫原性、组织可降解性等优良性质。
[0003]目前最常用的胶原蛋白原料主要通过酸法、碱法、盐法和酶法从动物的肌腱、骨骼、皮肤和韧带等组织中提取的。但是，在提取的过程中存在蛋白变性、结构破坏、蛋白得率低等问题，并且可能会有免疫反应和传播疾病的风险。除此之外，可能会存在批次间的差异性。尽管利用转基因植物和动物细胞等真核表达胶原蛋白体系可以解决以上问题，但是它们存在培养成本高、周期长、表达量低和难于规模化生产等问题。
[0004]大肠杆菌和酵母等微生物表达系统被用来表达制备重组胶原蛋白。中国专利CN110903383A通过大肠杆菌系统表达制备一种重组I型胶原蛋白，其氨基酸序列包括9次重复的肽段GSKGDTGEPGPVGVQGPPGPAGEEGKRGARGEP。中国专利CN103122027A公开了一种以大肠杆菌为表达载体制备重组胶原蛋白的方法，其氨基酸序列包括8或16次重复的III型胶原蛋白肽段和部分II型胶原蛋白肽段；中国专利CN105061589A通过毕赤酵母工程菌表达制备重组类人I型胶原蛋白，主要包括人I型胶原蛋白α1链的660
‑
964肽段。但是上述方法制备的重组胶原蛋白均不能形成胶原蛋白特征性的三螺旋结构，也不能自组装形成胶原纤维，限制了其在生物材料中的应用。

技术实现思路

[0005]针对上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种可自组装的三螺旋重组胶原蛋白及其交联形成的凝胶，所述可自组装的三螺旋重组胶原蛋白具有(Gly
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Tyr
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Tyr)
m
(Gly
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Xaa
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Yaa)
n
(Gly
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Tyr
‑
Tyr)
m
序列特征，其中，1≤m≤10，10≤n≤400；所述重组胶原蛋白具有胶原蛋白特征性的三螺旋结构，并可自组装形成良好形貌的纳米纤维；而且所述可自组装的三螺旋重组胶原蛋白经大肠杆菌表达体系表达前体蛋白后通过酶处理获得，操作简单方便，易于规模化生产；所述可自组装的三螺旋重组胶原蛋白具有高生物相容性和生物活性；所述可自组装的三螺旋重组胶原蛋白能够交联形成良好形貌和机械性能的水凝胶，可以显著促进人成纤维细胞的增殖和黏附；所述可自组装的三螺旋重组胶原蛋白，分子量均一，质量稳定，可广泛应用于皮肤修复材料、骨软骨修复材料、组织工程、医疗美容和护肤品等领域。具体包括以下内容：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种可自组装的三螺旋重组胶原蛋白，所述重组胶原蛋白的序列为：(Gly
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Tyr
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Tyr)
m
(Gly
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Xaa
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Yaa)
n
(Gly
‑
Tyr
‑
Tyr)
m
；其中，1≤m≤10，10≤n≤400。
[0007]优选地，所述m为1或2。
[0008]优选地，所述重组胶原蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.1
‑
3任一所示。
[0009]第二方面，本专利技术提供了一种上述第一方面所述重组胶原蛋白的制备方法，所述方法为：用蛋白酶处理前体胶原蛋白后获得；所述前体胶原蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.4
‑
6所示。
[0010]优选地，所述方法包括以下步骤：
[0011](1)合成编码所述前体胶原蛋白的基因序列，构建包含所述基因序列的重组质粒；
[0012](2)将步骤(1)所述重组质粒，转化大肠杆菌，构建重组基因工程菌；
[0013](3)将步骤(2)构建的重组基因工程菌进行培养、诱导表达，离心收集菌体，菌体破碎后收集上清液，纯化后获得前体胶原蛋白；
[0014](4)将步骤(3)获得的前体胶原蛋白进行蛋白酶处理，纯化后获得可共价自组装的三螺旋重组胶原蛋白。
[0015]优选地，所述蛋白酶包括但不局限于凝血酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶。
[0016]优选地，编码所述前体胶原蛋白的基因序列如SEQ ID NO.7
‑
9所示。
[0017]优选地，所述质粒包括pCold或pET质粒。
[0018]优选地，所述工程菌为大肠杆菌，包括但不限于E.coli BL21、E.coli BL21(DE3)、E.coli DH5a或E.coli TOP10。
[0019]第三方面，本专利技术提供了一种携带上述第二方面中所述体胶原蛋白基因的重组质粒、重组载体或重组基因工程菌。
[0020]优选地，所述质粒包括但不限于pCold和pET系列质粒。
[0021]优选地，所述工程菌为大肠杆菌，包括但不限于E.coli BL21、E.coli BL21(DE3)、E.coli DH5a或E.coli TOP10。
[0022]第四方面，本专利技术提供了一种由上述第一方面所述重组胶原蛋白交联形成的凝胶；所述三螺旋重组胶原蛋白通过交联，形成良好形貌和机械性能的水凝胶。
[0023]优选地，所述交联的交联剂包括但不局限于三(联吡啶)氯化钌(II)、Fe
2+
/H2O2。
[0024]第五方面，本专利技术提供了一种由上述第一方面所述的重组胶原蛋白制备的仿生材料。
[0025]第六方面，本专利技术提供了上述第一方面所述的重组胶原蛋白或上述第五方面所述的仿生材料在制备皮肤修复材料、骨软骨修复材料、组织工程、医疗美容、护肤品中的应用。
[0026]本专利技术的有益效果为：
[0027](1)本专利技术所述重组胶原蛋白具有(Gly
‑
Xaa
‑
Yaa)
n
的重复氨基酸序列模式和三螺旋结构，更好的仿生天然胶原蛋白的结构；
[0028](2)本专利技术所述重组胶原蛋白可自发组装形成良好形貌的纤维结构；
[0029](3)本专利技术所述重组胶原蛋白具有良好的生物相容性和生物活性，能很好的促进细胞增殖和粘附，具有天然胶原蛋白类似的生物功能；
[0030](4)本专利技术所述重组胶原蛋白由大肠杆菌表达体系表达前体胶原蛋白后酶处理获
得，操作简单方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可自组装的三螺旋重组胶原蛋白，其特征在于，所述重组胶原蛋白的序列为：(Gly
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Tyr
‑
Tyr)
m
(Gly
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Xaa
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Yaa)
n
(Gly
‑
Tyr
‑
Tyr)
m
；其中，1≤m≤10，10≤n≤400。2.如权利要求1所述的重组胶原蛋白，其特征在于，所述m为1或2。3.如权利要求2所述的重组胶原蛋白，其特征在于，所述重组胶原蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.1
‑
3任一所示。4.如权利要求3所述的重组胶原蛋白的制备方法，其特征在于，所述方法为：用蛋白酶处理前体胶原蛋白后获得；所述前体胶原蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.4
‑
6所示。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)合成编码所述前体胶原蛋白的基因序列，构建包含所述基因...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖建喜，何会霞，
申请(专利权)人：兰州生物技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：