为什么三螺旋结构胶原蛋白是兵家必争之地?
胶原是具有独特四级结构的蛋白质,而胶原的三级结构是其特征三股螺旋结构。三股螺旋结构是由三条独立的、呈左手螺旋的α-肽链围绕同一中心轴,通过链与链之间形成的氢键相互连接缠绕后形成的一个右手超螺旋棒状结构。由于交错排列的3条α-肽链上的Gly、X、Y 残基位于同一水平上,Gly中的N-H基与相邻肽链上的X残基上的O-H基间的氢键使三螺旋结构相当稳定。
三螺旋胶原蛋白分子组装成超分子结构的能力是胶原蛋白在医疗应用(如医美填充和组织修复)中商业用途的基础。当前,技术瓶颈主要卡在修饰工艺(恢复胶原蛋白所具有的二级或更高级结构),难点在于基因片段的选择及三螺旋结构的稳定性。目前市面上大规模量产的重组胶原蛋白多为单链结构,三螺旋结构在技术上还很难实现产业化。
重组胶原蛋白生产工艺主要分为表达体系的构建、高密度发酵、蛋白质分离纯化,即将人体胶原蛋白基因进行特定序列设计、酶切和拼接、连接载体后转入宿主细胞内,包括微生物、动物和植物等,再进行发酵诱导表达生产的胶原蛋白或类似物的技术。
不同表达体系特点各有不同,微生物体系商业化进程最快。微生物体系发酵纯化成本较低、遗传背景清晰,可操作性强,适宜产业化生产,目前已经商业化的重组胶原蛋白均来自微生物表达体系;动物体系培养及纯化成本高,且表达量较低,产业化生产难度较高,但表达的重组蛋白具有活性高、更接近天然蛋白和正确的高级结构等优点。
哺乳动物细胞体系初步突破三螺旋结构。南京东万重组人胶原蛋白原料采用 CHO细胞体系表达,并由中国食品药品检定研究院出具的检测报告认为其具有胶原蛋白三螺旋结构。